_小橋和涵洞孔徑計(jì)算

1、第第9章章 小橋和涵洞孔徑計(jì)算小橋和涵洞孔徑計(jì)算p9.1 小橋涵的類型與特點(diǎn)小橋涵的類型與特點(diǎn) p9.2 小橋涵勘測(cè)小橋涵勘測(cè) p9.3 小橋涵位置選擇小橋涵位置選擇p9.4 小橋孔徑計(jì)算小橋孔徑計(jì)算p9.5 涵洞孔徑計(jì)算涵洞孔徑計(jì)算p9.6 小橋及涵洞的構(gòu)造小橋及涵洞的構(gòu)造p9.7 涵洞進(jìn)出口河床的處理涵洞進(jìn)出口河床的處理9.1.1 小橋涵劃分小橋涵劃分9.1 小橋涵的類型與特點(diǎn)小橋涵的類型與特點(diǎn)小橋和涵洞按跨徑分類表小橋和涵洞按跨徑分類表多孔跨徑總長L（m）單孔跨徑L0（m）小橋8 L 305 L0 20涵洞L0 5小橋和涵洞的標(biāo)準(zhǔn)跨徑表小橋和涵洞的標(biāo)準(zhǔn)跨徑表0.75 1.0 1.25 1

2、.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.08.0 10.0 13.0 16.0小橋涵小橋涵的分類的分類1.按結(jié)構(gòu)形式分按結(jié)構(gòu)形式分2.按建筑材料分按建筑材料分9.1.2 小橋涵的分類小橋涵的分類管涵管涵蓋板涵蓋板涵拱涵拱涵箱涵箱涵拱橋與板橋拱橋與板橋木橋涵木橋涵石橋涵石橋涵混凝土橋涵混凝土橋涵鋼筋混凝土橋涵鋼筋混凝土橋涵小橋涵小橋涵的分類的分類3.按水利特性分按水利特性分4.按填土高度分按填土高度分9.1.2 小橋涵的分類小橋涵的分類無壓力式無壓力式半壓力式半壓力式壓力式壓力式明涵明涵暗涵暗涵小橋與大中橋孔徑計(jì)算的異同小橋與大中橋孔徑計(jì)算的異同容許河床發(fā)生沖刷設(shè)計(jì)流速大中橋容許天然河

3、槽斷面平均流速小橋一般不容許容許不沖刷流速9.4 小橋孔徑計(jì)算小橋孔徑計(jì)算水流圖式判別標(biāo)準(zhǔn)自由出流ht1.3hk淹沒出流ht1.3hkht 橋下游天然水深；橋下游天然水深；hk 橋下臨界水深。橋下臨界水深。9.4.1 水流通過小橋的圖式水流通過小橋的圖式9.4 小橋孔徑計(jì)算小橋孔徑計(jì)算9.4.2 橋下允許不沖刷流速與橋下允許不沖刷流速與 橋前允許雍水高度橋前允許雍水高度天然土質(zhì)河床的允許不沖刷流速 石質(zhì)土的容許（不沖刷）平均流速表9-6 粘性土的容許（不沖刷）平均流速表9-7 非粘性土的容許（不沖刷）平均流速表9-8人工加固河床的允許不沖刷流速 人工加固工程的容許（不沖刷）平均流速表9-99.

4、4.3 小橋孔徑計(jì)算小橋孔徑計(jì)算方法方法試算法試算法查表法查表法1. 試算法試算法p根據(jù)根據(jù)已知的設(shè)計(jì)流量已知的設(shè)計(jì)流量和和擬定的河床容許流速擬定的河床容許流速，計(jì)算小橋孔徑，計(jì)算小橋孔徑與橋前雍水高度。計(jì)算程序?yàn)椋号c橋前雍水高度。計(jì)算程序?yàn)椋簆1.判別橋下水力圖式判別橋下水力圖式 1）確定河槽天然水深）確定河槽天然水深ht 2）確定橋下臨界水深）確定橋下臨界水深hk 3）水流圖式判別）水流圖式判別p2.確定小橋孔徑長度確定小橋孔徑長度L 1）自由式出流）自由式出流 2）淹沒式出流）淹沒式出流p3.確定橋前水深確定橋前水深H 1）自由式出流）自由式出流 2）淹沒式出流）淹沒式出流p4.確定路基

5、和橋面最低確定路基和橋面最低標(biāo)高標(biāo)高 1）確定河槽天然水深）確定河槽天然水深htp假定一個(gè)水深假定一個(gè)水深h1p求求A、Rp計(jì)算計(jì)算v、Qp若若 則則ht=h1，否則，需重新否則，需重新假定水深假定水深h22 13 21vR inQAv10%ssQQQ2）確定橋下臨界水深）確定橋下臨界水深hkp可由臨界函數(shù)求出可由臨界函數(shù)求出23222kkskskkkkAQAQvhBgBgAgkkhhkbcvvp矩形斷面：矩形斷面： 寬淺梯形斷面：寬淺梯形斷面： 窄深梯形斷面：窄深梯形斷面：kkhh窄深梯形斷面：窄深梯形斷面：p過水?dāng)嗝婷娣e相等的原則確定過水?dāng)嗝婷娣e相等的原則確定hk22(2)42kkkkkk

6、kkkkkB hBmh hmhBBmB hhmp臨界斷面水面寬度臨界斷面水面寬度Bk32323kskskkskAQA gQ gBBgQv 3）水流圖式判別）水流圖式判別p自由出流：自由出流：ht1.3hkp淹沒出流：淹沒出流：ht1.3hkp2.確定小橋孔徑長度確定小橋孔徑長度L 1）自由出流：）自由出流： 矩形橋孔斷面：矩形橋孔斷面：L=B 梯形橋孔斷面：梯形橋孔斷面：L=B+2mhh 2) 淹沒出流：淹沒出流：3skkQ gBBNdNdv0sbcQBNdhv矩形橋孔斷面：矩形橋孔斷面：L=B0梯形橋孔斷面：梯形橋孔斷面：L=B0+2m（1/2h+h)若橋梁與水流斜交若橋梁與水流斜交:p選用

7、標(biāo)準(zhǔn)跨徑選用標(biāo)準(zhǔn)跨徑L0作為實(shí)際橋孔長度；作為實(shí)際橋孔長度；p若若 ，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)跨徑復(fù)核出流狀態(tài)；，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)跨徑復(fù)核出流狀態(tài)； 若與原出流狀態(tài)不符，則應(yīng)重新選擇標(biāo)準(zhǔn)跨徑，若與原出流狀態(tài)不符，則應(yīng)重新選擇標(biāo)準(zhǔn)跨徑，直至誤差直至誤差10%。cosLL010%LLL3. 確定橋前水深確定橋前水深Hp 1）自由出流：）自由出流：p2) 淹沒出流淹沒出流22222kHkvvHhgg22222HtvvHhgg4. 確定路基和橋面最低標(biāo)高確定路基和橋面最低標(biāo)高p橋頭路基最低標(biāo)高橋頭路基最低標(biāo)高=河床最低標(biāo)高河床最低標(biāo)高+H+p橋面橋面最低標(biāo)高最低標(biāo)高=河床最低標(biāo)高河床最低標(biāo)高+H+J+Dp計(jì)算步驟：（1）確定

8、允許不沖刷流速）確定允許不沖刷流速vmax；（2）確定橋臺(tái)形式；）確定橋臺(tái)形式；（3）先按自由出流計(jì)算，由）先按自由出流計(jì)算，由vmax與橋臺(tái)形式，查表與橋臺(tái)形式，查表9-11，即可得出孔徑系數(shù)、橋下臨界水深即可得出孔徑系數(shù)、橋下臨界水深hk和橋前水深和橋前水深H；（4）用試算法求得橋下游天然水深，并判斷水力圖式；）用試算法求得橋下游天然水深，并判斷水力圖式；（5）計(jì)算橋跨長度；）計(jì)算橋跨長度； 先計(jì)算水面寬度先計(jì)算水面寬度B0；自由出流：自由出流：淹沒出流：淹沒出流： 同試算法，確定橋孔長度同試算法，確定橋孔長度（6 6）同試算法，計(jì)算橋頭路基及橋面最低標(biāo)高。）同試算法，計(jì)算橋頭路基及橋面最

9、低標(biāo)高。2. 查表法查表法0sBQN d01sBQN d 河床實(shí)際情況河床實(shí)際情況建橋河段附近建材建橋河段附近建材橋下河床允許流速橋下河床允許流速河床天然水深河床天然水深臨界水深臨界水深出流形式出流形式橋孔長度橋孔長度橋前水深橋前水深設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求確定設(shè)計(jì)各要素確定設(shè)計(jì)各要素是是否否p1.洞身斷面的尺寸對(duì)工程數(shù)量影響較大洞身斷面的尺寸對(duì)工程數(shù)量影響較大;p2.涵洞孔徑小、孔道長，水流過涵阻力較大涵洞孔徑小、孔道長，水流過涵阻力較大;p3.通常采取人工加固措施來提高過涵流速通常采取人工加固措施來提高過涵流速;p4.孔徑計(jì)算需考慮水流充滿洞身的情況?？讖接?jì)算需考慮水流充滿洞身的情況。9.5.1

10、涵洞孔徑計(jì)算特點(diǎn)涵洞孔徑計(jì)算特點(diǎn) 9.5 涵洞孔徑計(jì)算涵洞孔徑計(jì)算分類分類p出水口是否被下游淹沒出水口是否被下游淹沒自由式出流自由式出流 淹沒式出流淹沒式出流p行洪時(shí)洞口是否被淹沒行洪時(shí)洞口是否被淹沒無壓力式無壓力式 半壓力式半壓力式 壓力式壓力式涵洞的摩擦坡度涵洞的摩擦坡度iW9.5.2 水流通過涵洞的圖式水流通過涵洞的圖式 222WQiAC R1. 無壓力式涵洞無壓力式涵洞p普通式進(jìn)水口普通式進(jìn)水口H1.2hT； 流線型進(jìn)水口流線型進(jìn)水口H1.4hT，p一般涵洞底坡一般涵洞底坡i=ik，涵內(nèi)水，涵內(nèi)水深深h0 = hk iik，涵內(nèi)水深，涵內(nèi)水深h0 hk；p很少采用很少采用i1.2hT

11、進(jìn)水口被淹沒，出水口沒；進(jìn)水口被淹沒，出水口沒； 流線型進(jìn)水口，一般不出現(xiàn)流線型進(jìn)水口，一般不出現(xiàn)半壓力式半壓力式p工程中采用半壓力式涵洞時(shí)工程中采用半壓力式涵洞時(shí)涵底縱坡涵底縱坡 iikp應(yīng)避免采用應(yīng)避免采用i1.4hT； iiW(一一) 公式法公式法1.無壓力式涵洞無壓力式涵洞 以進(jìn)口附近水深恰為以進(jìn)口附近水深恰為 的水流比能來推算過涵流的水流比能來推算過涵流量和涵前水深。量和涵前水深。 9.5.3 涵洞孔徑計(jì)算涵洞孔徑計(jì)算 kh02kkQAg HhkkQvA2022kkvHhg2002vHHg 孔徑計(jì)算簡化式：孔徑計(jì)算簡化式：p（1）圓管涵）圓管涵p（2）蓋板涵及箱涵）蓋板涵及箱涵p（3

12、）石拱涵）石拱涵2569. 1dQs5269.1sQd 23575. 1BHQs23575.1HQBs 23422. 1BHQs23422.1HQBs 2. 半壓力式涵洞半壓力式涵洞p水力計(jì)算根據(jù)水流穿過側(cè)壁孔口出流公式，以收水力計(jì)算根據(jù)水流穿過側(cè)壁孔口出流公式，以收縮斷面處的比能來推算過涵流量和涵前水深?？s斷面處的比能來推算過涵流量和涵前水深。 2cTvg Hh2TQAg Hh 3. 壓力式涵洞壓力式涵洞 按水力學(xué)中的短管計(jì)算按水力學(xué)中的短管計(jì)算 2WTvg H l iih 2WtQAg H l iih (二二) 標(biāo)準(zhǔn)法標(biāo)準(zhǔn)法p1.無壓力式涵洞無壓力式涵洞 1）最小凈高）最小凈高規(guī)定規(guī)定蓋板

13、涵、箱涵：蓋板涵、箱涵： h2.0m時(shí)，時(shí)， =0.25m。p公路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范公路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG C30-2002), 對(duì)對(duì)值的規(guī)定：值的規(guī)定： 涵洞進(jìn)口涵洞進(jìn)口 凈高凈高(或內(nèi)徑或內(nèi)徑)h(m)圓涵圓涵拱涵拱涵矩形涵矩形涵330.750.750.514Th14Th16Thp1)最小凈高最小凈高規(guī)定規(guī)定p2)降落系數(shù)取降落系數(shù)取0.87，而，而H=hT p3)收縮斷面的水深收縮斷面的水深hc=0.9hk。p4)涵前的行近流速涵前的行近流速V00，即，即H0=H。p5)最大允許流速最大允許流速Vmax規(guī)定為：規(guī)定為： L0=0.51.5m的拱涵、蓋板涵的拱涵、蓋板涵: Vm

14、ax=4.5m/s； L0=2.04.0m的拱涵，蓋板涵及所有的圓管涵的拱涵，蓋板涵及所有的圓管涵: Vmax=6.0m/s。0.87ThHH9.6.1 小橋組成小橋組成9.6 小橋及涵洞的構(gòu)造小橋及涵洞的構(gòu)造p小橋組成小橋組成上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu) 下部結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)附屬工程附屬工程承重結(jié)構(gòu)承重結(jié)構(gòu)橋面系統(tǒng)橋面系統(tǒng)橋橋 墩墩橋橋 臺(tái)臺(tái)基基 礎(chǔ)礎(chǔ)橋頭路堤橋頭路堤錐形護(hù)坡錐形護(hù)坡護(hù)岸工程護(hù)岸工程調(diào)治構(gòu)造物調(diào)治構(gòu)造物9.6.2 涵洞組成涵洞組成p涵洞組成涵洞組成洞洞 身身洞洞 口口附屬工程附屬工程進(jìn)水口進(jìn)水口出水口出水口錐體錐體河床加固鋪砌河床加固鋪砌路堤護(hù)坡路堤護(hù)坡改溝渠道及護(hù)砌改溝渠道及護(hù)砌路堤邊坡檢

15、查臺(tái)階路堤邊坡檢查臺(tái)階9.6.3 涵洞洞身構(gòu)造涵洞洞身構(gòu)造p涵洞洞身涵洞洞身形狀形狀1.圓管涵圓管涵2.拱涵拱涵3.蓋板涵蓋板涵石拱涵石拱涵磚拱涵磚拱涵鋼筋混凝土拱涵鋼筋混凝土拱涵4.箱涵箱涵石蓋板涵石蓋板涵鋼筋混凝土蓋板涵鋼筋混凝土蓋板涵整體閉合式鋼筋混凝整體閉合式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)土框架結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土預(yù)制管鋼筋混凝土預(yù)制管9.6.3 涵洞洞身構(gòu)造涵洞洞身構(gòu)造1.圓管涵圓管涵管身管身基礎(chǔ)基礎(chǔ)混凝土整平層混凝土整平層混凝土漿砌片石基礎(chǔ)混凝土漿砌片石基礎(chǔ)墊層基礎(chǔ)墊層基礎(chǔ)接縫及防水層接縫及防水層企口接頭填縫企口接頭填縫平口接頭填縫平口接頭填縫2.拱涵拱涵拱圈拱圈護(hù)拱護(hù)拱拱上側(cè)墻拱上側(cè)墻涵臺(tái)涵臺(tái)基礎(chǔ)

16、基礎(chǔ)鋪底鋪底沉降縫沉降縫防水層、排水設(shè)施防水層、排水設(shè)施3.蓋板涵蓋板涵蓋板蓋板涵臺(tái)涵臺(tái)變形縫變形縫基礎(chǔ)基礎(chǔ)洞身鋪底洞身鋪底沉降縫沉降縫防水層防水層4.箱涵箱涵涵身涵身翼墻翼墻基礎(chǔ)基礎(chǔ)9.6.4 涵洞洞口構(gòu)造涵洞洞口構(gòu)造p洞口形式洞口形式1.八字式洞口八字式洞口2.端墻式洞口端墻式洞口3.跌水井洞口跌水井洞口正八字式洞口正八字式洞口斜八字式洞口斜八字式洞口9.6.5 涵洞基礎(chǔ)涵洞基礎(chǔ)p洞口形式洞口形式1.單獨(dú)基礎(chǔ)單獨(dú)基礎(chǔ)2.整體基礎(chǔ)整體基礎(chǔ)3.實(shí)體基礎(chǔ)實(shí)體基礎(chǔ)9.7.1 進(jìn)水口河床加固處理進(jìn)水口河床加固處理9.7 涵洞進(jìn)出口河床的處理涵洞進(jìn)出口河床的處理p1.緩坡進(jìn)水口河床加固緩坡進(jìn)水口河床加

17、固 1)縱坡小于縱坡小于10%的順直河溝的處理的順直河溝的處理 干砌片石100 略大于1:10干砌片石100p2)天然河溝縱坡天然河溝縱坡1040%時(shí)的處理時(shí)的處理人工鋪砌加固緩坡涵(12) L0 a) 緩坡涵1:4:人工鋪砌加固 b) 陡坡涵1:4:陡坡涵 3)涵前河溝縱坡大于涵前河溝縱坡大于50%時(shí)的處理時(shí)的處理p2.陡坡進(jìn)水口河床加固陡坡進(jìn)水口河床加固 9.7.2 出水口河床加固處理出水口河床加固處理 p1.緩坡涵洞出水口河床加固處理緩坡涵洞出水口河床加固處理 (1)當(dāng)河溝縱坡當(dāng)河溝縱坡15%，涵洞底坡，涵洞底坡5%，其，其出水口流速不大，出水口常采用延長鋪砌、加出水口流速不大，出水口常

18、采用延長鋪砌、加深截水墻的處理方法。深截水墻的處理方法。 (2)無壓力式涵洞下游，在涵洞出口八字墻或無壓力式涵洞下游，在涵洞出口八字墻或錐坡范圍內(nèi)設(shè)置挑坎錐坡范圍內(nèi)設(shè)置挑坎 緩坡涵洞：指涵洞底坡緩坡涵洞：指涵洞底坡5% 1)鋪砌加固的長度鋪砌加固的長度l涵洞出口溝床的加固長度涵洞出口溝床的加固長度河床土質(zhì)河床土質(zhì)加固長度加固長度當(dāng)出口未淹沒當(dāng)出口未淹沒時(shí)時(shí)(自由式出流自由式出流)當(dāng)出口被淹沒當(dāng)出口被淹沒時(shí)時(shí)(淹沒式出流淹沒式出流)亞粘土和亞砂土亞粘土和亞砂土2.5q0.71.7q0.7重亞粘土和密實(shí)的亞重亞粘土和密實(shí)的亞砂土砂土2.2q0.71.4q0.7卵石，礫石卵石，礫石1.7q0.751.1q0.75大卵石大卵石1.1q0.750.7q0.75注：表中注：表中q為洞口建筑端點(diǎn)的單寬流量。為