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排水涵洞
1、工程布置
为消除某区废石堆形成废渣流,在废石堆东北侧冲沟位置修建196m 长排水涵洞,排水涵洞进口地面标高908.10m ,出口地面标高818.50m 。
2、结构设计
排水涵洞采用浆砌石块拱形断面,长196m (其中进口2m 为喇叭口),宽1.8 m,高2.2m 。基础采用0.4m ×1.55m 条型基础,涵洞内底铺设0.2m 的C20砼护底,基础和护底下铺设0.1m 厚的碎石垫层,侧墙高1.9m ,侧墙顶厚0.95m ,底厚1.3m ,拱矢高0.3m ,拱顶厚0.3m ,拱脚厚0.5m ,拱弧半径1.5m 。对于底板较陡地段需设消力坎。消力坎断面为直角三角墩0.5*0.5 m(高*宽), 坡降1:0.208-1:0.737(详图见图册)。
具体尺寸计算如下:
平拱的矢高f 与跨度l 比f/l一般在1/5~1/10。 取f/l=1/6则l=180cm,f=300cm,r =150cm。
1)拱顶厚度,采用石拱f 0=1.57(r+l/2)0.5+6=1.57(150+180/2)0.5=30.3cm。 取t 0=30cm。
拱角厚度:t 1(1.5~2.0)t 0=45~60cm 。
2)侧墙顶厚:a=0.2r+0.1f+60=0.2×150+0.1×300+60=120cm。 3、流量及强度验算
(1)排水涵洞断面流量校核: 水力计算: Q P =φS P F
式中: Q P —流量(m 3/s)
φ—径流系数(因比较陡峭,取0.9) S P —设计降雨强度(90.7mm/h) F —汇水面积(m2)
Q P =0.9*90.7/1000/3600*1.31*106=29.70 m3/s 排水涵洞水力计算:
排水涵洞过流量计算公式: Q=WC(Ri )0.5=W(R2) 1/3i 1/2/n 公式中:Q —断面过流量 i —排水涵洞水力坡降 R —水力半径(m) C —流速系数(m2/s) W —过流断面面积(m2) R=(b+mh)h/[b+2(1+m2) 0.5h] W=(b+mh)h
m=ctgθ,为边坡系数,θ为边坡顶角 b=沟底宽
(m) h=水深(
n=
粗糙率(取0.017)
Q=1.8*2.2*0.6391/6/0.017*(0.639*0.20)0.5=77.28(m 3/s)
坡降为1:0.20的能满足设计要求。 同理可得其他坡降断面均能满足设计要求。 (2)排水涵洞强度验算: 1)拱顶抗剪强度验算:
竖向荷载:顶面假顶填渣3m 厚; r 1矿渣重度17kN/m3, r石块石重度26.4kN/m3, M10砂浆块石抗剪强度0.22MPa 。
Q 拱竖=r1·H=17×3=51kN, G 自=rz ·h=26.4×0.3=7.92kN, Q 总=Q竖+G自=51+7.92=58.92kN
P 总= Q总/A=51+7.92=58.92kN÷(1×1)=0.05892MPa
满足要求 2)侧墙抗剪强度验算 e=ζr 1H 1
式中:ζ——系数,对一般砂性和较干的粘性土,可采用0.35~0.45,本例取0.45。
H 1——填土平面至计算截面高度
E=0.45×17×(3+0.6+2.2)÷(1×1)=44.37kN/㎡=0.04437MPa
Q 竖墙=G拱自×1.8/2+Q拱竖×(1.8+1.9)/2=7.92×1.8/2+51×3.7/2=101.478kN G 墙自=(0.55+1.5)×2.8/2×26.4=75.76kN Q 总2
P 竖=177÷(1×1)÷MU30石材强度,M10砂浆强度,毛石砌体抗压强度设计值为3.17MPa 。 验算满足要求。
4、工程量:详见表4-2。
排水涵洞工程量统计表 表4-2
5、 施工要求 (1)基坑
基坑采用挖掘机开挖、预留20cm 左右人工清底,和整修基坑尺寸,基坑开挖完成后,按设计要求检测基底承载力,当基底承载力符合设计要求并经监理工程师隐蔽检查签证后,回填砂砾垫层,拉线砌筑基础和涵身。
(2)基础及涵身砌筑
①涵基和涵身砌筑时先按设计位置进行放样及挂线,放样挂线经过现场核对合格而后采用挤浆法和坐浆法进行砌筑。施工中经常检查挂线架是否牢固以及挂线位置是否无偏差。
②砌块在使用前先浇水湿润,表面需清洗干净。
③当基底为岩石时,砌筑前先将基底冲洗干净后铺上座灰再砌石块。
④施工时先砌角石,再砌面石,然后填腹。将大块的石料砌筑于下层,向上逐渐选用较小石料。砌筑时第一层石块大面朝下,以确保基础的稳定,在砌下层下石块时,同时考虑上层石块如何接砌,挑选合适的石块使上面的石块与下层石块做到犬牙交错、搭接紧密。每砌隔70~120cm 高时对砌面进行找平一次作为一水平层,各水平面层间垂直缝错开,错开距离不小于8cm 。
⑤填腹时,采用挤浆法,先铺砂浆,再将石块放入挤紧,垂直缝中挤入1/3~1/2⑥砌镶面石时,为使镶面石和填腹石紧密连结,我们采用丁石和顺石相间排列的方法,即采用两顺一丁。
⑦每砌高1m 或3~4层砌石时,即于四周吊线,将中收轴线翻在砌层面上,据以校核砌体外形的正确,并及时调整。
⑧所用建筑材料应做好强度检测工作,必须满足设计及相关规范的要求。 ⑨本工程宜在枯水季节施工。
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排水涵洞
1、工程布置
为消除某区废石堆形成废渣流,在废石堆东北侧冲沟位置修建196m 长排水涵洞,排水涵洞进口地面标高908.10m ,出口地面标高818.50m 。
2、结构设计
排水涵洞采用浆砌石块拱形断面,长196m (其中进口2m 为喇叭口),宽1.8 m,高2.2m 。基础采用0.4m ×1.55m 条型基础,涵洞内底铺设0.2m 的C20砼护底,基础和护底下铺设0.1m 厚的碎石垫层,侧墙高1.9m ,侧墙顶厚0.95m ,底厚1.3m ,拱矢高0.3m ,拱顶厚0.3m ,拱脚厚0.5m ,拱弧半径1.5m 。对于底板较陡地段需设消力坎。消力坎断面为直角三角墩0.5*0.5 m(高*宽), 坡降1:0.208-1:0.737(详图见图册)。
具体尺寸计算如下:
平拱的矢高f 与跨度l 比f/l一般在1/5~1/10。 取f/l=1/6则l=180cm,f=300cm,r =150cm。
1)拱顶厚度,采用石拱f 0=1.57(r+l/2)0.5+6=1.57(150+180/2)0.5=30.3cm。 取t 0=30cm。
拱角厚度:t 1(1.5~2.0)t 0=45~60cm 。
2)侧墙顶厚:a=0.2r+0.1f+60=0.2×150+0.1×300+60=120cm。 3、流量及强度验算
(1)排水涵洞断面流量校核: 水力计算: Q P =φS P F
式中: Q P —流量(m 3/s)
φ—径流系数(因比较陡峭,取0.9) S P —设计降雨强度(90.7mm/h) F —汇水面积(m2)
Q P =0.9*90.7/1000/3600*1.31*106=29.70 m3/s 排水涵洞水力计算:
排水涵洞过流量计算公式: Q=WC(Ri )0.5=W(R2) 1/3i 1/2/n 公式中:Q —断面过流量 i —排水涵洞水力坡降 R —水力半径(m) C —流速系数(m2/s) W —过流断面面积(m2) R=(b+mh)h/[b+2(1+m2) 0.5h] W=(b+mh)h
m=ctgθ,为边坡系数,θ为边坡顶角 b=沟底宽
(m) h=水深(
n=
粗糙率(取0.017)
Q=1.8*2.2*0.6391/6/0.017*(0.639*0.20)0.5=77.28(m 3/s)
坡降为1:0.20的能满足设计要求。 同理可得其他坡降断面均能满足设计要求。 (2)排水涵洞强度验算: 1)拱顶抗剪强度验算:
竖向荷载:顶面假顶填渣3m 厚; r 1矿渣重度17kN/m3, r石块石重度26.4kN/m3, M10砂浆块石抗剪强度0.22MPa 。
Q 拱竖=r1·H=17×3=51kN, G 自=rz ·h=26.4×0.3=7.92kN, Q 总=Q竖+G自=51+7.92=58.92kN
P 总= Q总/A=51+7.92=58.92kN÷(1×1)=0.05892MPa
满足要求 2)侧墙抗剪强度验算 e=ζr 1H 1
式中:ζ——系数,对一般砂性和较干的粘性土,可采用0.35~0.45,本例取0.45。
H 1——填土平面至计算截面高度
E=0.45×17×(3+0.6+2.2)÷(1×1)=44.37kN/㎡=0.04437MPa
Q 竖墙=G拱自×1.8/2+Q拱竖×(1.8+1.9)/2=7.92×1.8/2+51×3.7/2=101.478kN G 墙自=(0.55+1.5)×2.8/2×26.4=75.76kN Q 总2
P 竖=177÷(1×1)÷MU30石材强度,M10砂浆强度,毛石砌体抗压强度设计值为3.17MPa 。 验算满足要求。
4、工程量:详见表4-2。
排水涵洞工程量统计表 表4-2
5、 施工要求 (1)基坑
基坑采用挖掘机开挖、预留20cm 左右人工清底,和整修基坑尺寸,基坑开挖完成后,按设计要求检测基底承载力,当基底承载力符合设计要求并经监理工程师隐蔽检查签证后,回填砂砾垫层,拉线砌筑基础和涵身。
(2)基础及涵身砌筑
①涵基和涵身砌筑时先按设计位置进行放样及挂线,放样挂线经过现场核对合格而后采用挤浆法和坐浆法进行砌筑。施工中经常检查挂线架是否牢固以及挂线位置是否无偏差。
②砌块在使用前先浇水湿润,表面需清洗干净。
③当基底为岩石时,砌筑前先将基底冲洗干净后铺上座灰再砌石块。
④施工时先砌角石,再砌面石,然后填腹。将大块的石料砌筑于下层,向上逐渐选用较小石料。砌筑时第一层石块大面朝下,以确保基础的稳定,在砌下层下石块时,同时考虑上层石块如何接砌,挑选合适的石块使上面的石块与下层石块做到犬牙交错、搭接紧密。每砌隔70~120cm 高时对砌面进行找平一次作为一水平层,各水平面层间垂直缝错开,错开距离不小于8cm 。
⑤填腹时,采用挤浆法,先铺砂浆,再将石块放入挤紧,垂直缝中挤入1/3~1/2⑥砌镶面石时,为使镶面石和填腹石紧密连结,我们采用丁石和顺石相间排列的方法,即采用两顺一丁。
⑦每砌高1m 或3~4层砌石时,即于四周吊线,将中收轴线翻在砌层面上,据以校核砌体外形的正确,并及时调整。
⑧所用建筑材料应做好强度检测工作,必须满足设计及相关规范的要求。 ⑨本工程宜在枯水季节施工。