同济大三下-路基排水设计.docVIP

路基排水设计 双向四车道高速公路，路面形状尺寸如图： 本文所有图表数据均采用《公路排水设计规范》（JTG 018－97）设计，下文中不在说明。 一、路基高度2m 由于路堤路线平缓，汇水量不大，所以路面表面水采取坡面漫流的形式排放。排水设施有中央分隔带排水设施和排水沟。 中央分隔带 中央分隔带采用无铺面封闭的形式，降落在分隔带上的表面水汇集在带中央的低洼处，由分隔带内的排水设施排走。 1、设计重现期 由表查得高速公路路面和路肩表面排水的设计重现期为5年； 2、汇水面积和径流系数 设横向排水管间距为40m，两个排水管之间的汇水面积为 由表查得径流系数 3、汇流历时 设汇流历时为5min； 4、降雨强度 由图查得上海市5年重现期10min降雨历时的降雨强度：； 由表查得该上海市5年重现期时的重现期转换系数为。由图查得上海市60min降雨强度转换系数为，再由表查得5min降雨历时转换系数为。 按照《公路排水设计规范》，计算降雨强度为： 5、设计流量 设计流量为： 式中： Q——设计径流量(m3/s)； q—— 设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度(mm/min )； ψ—— 径流系数； F —— 汇水面积(km2)； 计算可得： 6、检验汇流历时假设 由表查得地表粗度系数为，中央分隔带侧边坡度为100%，可计算得到侧面汇流历时： 由纵向排水管坡度，可计算得到平均流速为： 可计算得到纵向排水管汇流历时： 汇流历时为： 假设汇流历时验算合格，设计径流量取为： 7、中央分隔带的泄水能力验算 式中： Q —— 沟或管的泄水能力(m2/s); v —— 沟或管内的平均流速(m/s); A —— 过水断面面积(m2)。 计算横向排水管过水断面的面积： 排水管的水力半径： 计算排水管的平均流速： 式中： n—— 沟壁或管壁的粗糙系数，采用塑料材质，n=0.010； R—— 水力半径(m)； I—— 水力坡度，可取用沟或管的底坡。 由此，平均流速为： 排水管的泄水能力： 所以，满足要求。 排水沟 排水沟的主要用途在于引水，将路基范围内各种水源的水流，引至桥涵或者路基范围以外的指定地点。排水沟的断面形式一般采用梯形，其截面尺寸由水力、水文计算确定。排水沟底宽不应小于0.5m，深度按流量确定，且不宜小于0.5m。边坡坡度视土质而定，一般土沟边坡可用1：1 ~ 1：1.5。沟底纵坡以1%～3%为宜，当纵坡大于3%，需进行加固，大于7%时，应设置跌水或急流槽。排水沟的长度应根据实际需要确定，通常宜在500m以内。排水沟距路基的距离一般不小于3～4m，不宜大于300米。 根据以上规定，采用梯形排水沟，用浆砌片石防护，其内侧边坡为1：1；地面宽度为0.6m，深度为0.6m，其中水深为排水沟深度的3/4，排水沟纵坡为1%，距坡脚3m。 1、设计重现期 按公路的重要程度，由表查得设计重现期为15年； 2、汇水面积和径流系数 出水口间距为40m汇水面积： 由表查得径流系数： 汇流历时 设汇流历时为5min； 降雨强度 由图查得上海市5年重现期10min降雨历时的降雨强度：； 由表查得该上海市15年重现期时的重现期转换系数为。由图查得上海市60min降雨强度转换系数为，再由表查得5min降雨历时转换系数为。 按照《公路排水设计规范》，计算降雨强度为： 设计流量 6、检验汇流历时假设 由表查得地表粗度系数为，行车道横向坡度为2%，硬路肩横向坡度为4%，可计算得到地面汇流历时： ＝2.61 min 由线路纵坡，可计算得到平均流速为： 可计算得到沟管汇流历时： 汇流历时为： 假设汇流历时验算合格； 7、排水沟泄水能力验算 排水沟的泄水能力按下式计算： 式中： Q —— 沟或管的泄水能力(m2/s); V —— 沟或管内的平均流速(m/s); A —— 过水断面面积(m2)。 计算排水沟过水断面的面积： 排水沟的水力半径： 计算排水沟的平均流速： 式中： n—— 沟壁或管壁的粗糙系数，采用浆砌片石防护，n=0.025； R—— 水力半径(m)； I—— 水力坡度，可取用沟或管的底坡。 由此，平均流速为： 所以，排水沟的泄水能力： 泄水能力满足要求。 8、检验容许的最大和最小流速 为避免沟渠残生泥沙淤积，设计时应保证沟渠内的水流具有一定得流速，沟渠的最小流速同水中所含泥沙粒径有关，可按下列经验公式计算： 式中： α——与所含土粒有关的系数； R——水力半径（m）。 当时， 查表可得容许的最大流速 故排水沟平均流速满足要求。 二、路基高度4m 由于路堤较高，坡面易受到路面表面水的冲刷应在硬路肩外侧边缘设置拦水带，并通过一定距离间隔设置出水口，通过急流槽排入排水沟。 中央分隔带 1、