小橋和涵洞孔徑計(jì)算.ppt

1、第9章 小橋和涵洞孔徑計(jì)算,9.1 小橋涵的類(lèi)型與特點(diǎn) 9.2 小橋涵勘測(cè) 9.3 小橋涵位置選擇 9.4 小橋孔徑計(jì)算 9.5 涵洞孔徑計(jì)算 9.6 小橋及涵洞的構(gòu)造 9.7 涵洞進(jìn)出口河床的處理,9.1.1 小橋涵劃分,9.1 小橋涵的類(lèi)型與特點(diǎn),小橋和涵洞按跨徑分類(lèi)表,小橋和涵洞的標(biāo)準(zhǔn)跨徑表,小橋涵 的分類(lèi),1.按結(jié)構(gòu)形式分,2.按建筑材料分,9.1.2 小橋涵的分類(lèi),管涵,蓋板涵,拱涵,箱涵,拱橋與板橋,木橋涵,石橋涵,混凝土橋涵,鋼筋混凝土橋涵,小橋涵 的分類(lèi),3.按水利特性分,4.按填土高度分,9.1.2 小橋涵的分類(lèi),無(wú)壓力式,半壓力式,壓力式,明涵,暗涵,小橋與大中橋孔徑計(jì)算的

2、異同,9.4 小橋孔徑計(jì)算,ht 橋下游天然水深； hk 橋下臨界水深。,9.4.1 水流通過(guò)小橋的圖式,9.4 小橋孔徑計(jì)算,9.4.2 橋下允許不沖刷流速與 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9-9,9.4.3 小橋孔徑計(jì)算,方法,試算法,查表法,1. 試算法,根據(jù)已知的設(shè)計(jì)流量和擬定的河床容許流速，計(jì)算小橋孔徑與橋前雍水高度。計(jì)算程序?yàn)椋?1.判別橋下水力圖式 1）確定河槽天然水深ht

3、2）確定橋下臨界水深hk 3）水流圖式判別,2.確定小橋孔徑長(zhǎng)度L 1）自由式出流 2）淹沒(méi)式出流,3.確定橋前水深H 1）自由式出流 2）淹沒(méi)式出流,4.確定路基和橋面最低標(biāo)高,1）確定河槽天然水深ht,假定一個(gè)水深h1 求A、R 計(jì)算v、Q 若 則ht=h1，否則，需重新假定水深h2,2）確定橋下臨界水深hk,可由臨界函數(shù)求出,矩形斷面： 寬淺梯形斷面： 窄深梯形斷面：,窄深梯形斷面：,過(guò)水?dāng)嗝婷娣e相等的原則確定hk,臨界斷面水面寬度Bk,3）水流圖式判別,自由出流：ht1.3hk 淹沒(méi)出流：ht1.3hk,2.確定小橋孔徑長(zhǎng)度L 1）自由出流： 矩形橋孔斷面：L=B 梯形橋孔斷面：L=B

4、+2mh 2) 淹沒(méi)出流：,矩形橋孔斷面：L=B0 梯形橋孔斷面：L=B0+2m（1/2h+h),若橋梁與水流斜交:,選用標(biāo)準(zhǔn)跨徑L0作為實(shí)際橋孔長(zhǎng)度； 若 ，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，直至誤差10%。,3. 確定橋前水深H,1）自由出流： 2) 淹沒(méi)出流,4. 確定路基和橋面最低標(biāo)高,橋頭路基最低標(biāo)高=河床最低標(biāo)高+H+ 橋面最低標(biāo)高=河床最低標(biāo)高+H+J+D,計(jì)算步驟： （1）確定允許不沖刷流速vmax； （2）確定橋臺(tái)形式； （3）先按自由出流計(jì)算，由vmax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hk和橋前水深H； （4）用試

5、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(zhǎng)度； 先計(jì)算水面寬度B0； 自由出流： 淹沒(méi)出流： 同試算法，確定橋孔長(zhǎng)度 （6）同試算法，計(jì)算橋頭路基及橋面最低標(biāo)高。,2. 查表法,1.洞身斷面的尺寸對(duì)工程數(shù)量影響較大; 2.涵洞孔徑小、孔道長(zhǎng)，水流過(guò)涵阻力較大; 3.通常采取人工加固措施來(lái)提高過(guò)涵流速; 4.孔徑計(jì)算需考慮水流充滿(mǎn)洞身的情況。,9.5.1 涵洞孔徑計(jì)算特點(diǎn),9.5 涵洞孔徑計(jì)算,分類(lèi) 出水口是否被下游淹沒(méi)自由式出流 淹沒(méi)式出流 行洪時(shí)洞口是否被淹沒(méi)無(wú)壓力式 半壓力式 壓力式 涵洞的摩擦坡度iW,9.5.2 水流通過(guò)涵洞的圖式,1. 無(wú)壓力式涵洞,普通式進(jìn)水口H1.

6、2hT； 流線型進(jìn)水口H1.4hT， 一般涵洞底坡i=ik，涵內(nèi)水深h0 = hk iik，涵內(nèi)水深h0 hk； 很少采用iik的涵洞,2. 半壓力式涵洞,普通式進(jìn)水口H1.2hT 進(jìn)水口被淹沒(méi)，出水口沒(méi)； 流線型進(jìn)水口，一般不出現(xiàn)半壓力式 工程中采用半壓力式涵洞時(shí)涵底縱坡 iik 應(yīng)避免采用iik的涵洞,3. 壓力式涵洞,進(jìn)水口被淹沒(méi)，整個(gè)洞身被水流充滿(mǎn)；,普通型進(jìn)水口涵洞一般不出現(xiàn)壓力式水流圖式,壓力式涵洞出現(xiàn)的條件： 進(jìn)水口建筑物為流線型； H 1.4hT； iiW,(一) 公式法 1.無(wú)壓力式涵洞 以進(jìn)口附近水深恰為 的水流比能來(lái)推算過(guò)涵流量和涵前水深。,9.5.3 涵洞孔徑計(jì)算,孔徑

7、計(jì)算簡(jiǎn)化式：,（1）圓管涵 （2）蓋板涵及箱涵 （3）石拱涵,2. 半壓力式涵洞,水力計(jì)算根據(jù)水流穿過(guò)側(cè)壁孔口出流公式，以收縮斷面處的比能來(lái)推算過(guò)涵流量和涵前水深。,3. 壓力式涵洞 按水力學(xué)中的短管計(jì)算,(二) 標(biāo)準(zhǔn)法 1.無(wú)壓力式涵洞 1）最小凈高規(guī)定 蓋板涵、箱涵： h2.0m時(shí)，=0.25m。,公路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG C30-2002), 對(duì)值的規(guī)定：,1)最小凈高規(guī)定 2)降落系數(shù)取0.87，而H=hT 3)收縮斷面的水深hc=0.9hk。 4)涵前的行近流速V00，即H0=H。 5)最大允許流速Vmax規(guī)定為： L0=0.51.5m的拱涵、蓋板涵: Vmax=4.5m/s

8、； L0=2.04.0m的拱涵，蓋板涵及所有的圓管涵: Vmax=6.0m/s。,9.6.1 小橋組成,9.6 小橋及涵洞的構(gòu)造,小橋組成,上部結(jié)構(gòu),下部結(jié)構(gòu),附屬工程,承重結(jié)構(gòu),橋面系統(tǒng),橋 墩,橋 臺(tái),基 礎(chǔ),橋頭路堤,錐形護(hù)坡,護(hù)岸工程,調(diào)治構(gòu)造物,9.6.2 涵洞組成,涵洞組成,洞 身,洞 口,附屬工程,進(jìn)水口,出水口,錐體,河床加固鋪砌,路堤護(hù)坡,改溝渠道及護(hù)砌,路堤邊坡檢查臺(tái)階,9.6.3 涵洞洞身構(gòu)造,涵洞洞身形狀,1.圓管涵,2.拱涵,3.蓋板涵,石拱涵,磚拱涵,鋼筋混凝土拱涵,4.箱涵,石蓋板涵,鋼筋混凝土蓋板涵,整體閉合式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),鋼筋混凝土預(yù)制管,9.6.3 涵

9、洞洞身構(gòu)造,1.圓管涵,管身,基礎(chǔ),混凝土整平層,混凝土漿砌片石基礎(chǔ),墊層基礎(chǔ),接縫及防水層,企口接頭填縫,平口接頭填縫,2.拱涵,拱圈,護(hù)拱,拱上側(cè)墻,涵臺(tái),基礎(chǔ),鋪底,沉降縫,防水層、排水設(shè)施,3.蓋板涵,蓋板,涵臺(tái),變形縫,基礎(chǔ),洞身鋪底,沉降縫,防水層,4.箱涵,涵身,翼墻,基礎(chǔ),9.6.4 涵洞洞口構(gòu)造,洞口形式,1.八字式洞口,2.端墻式洞口,3.跌水井洞口,正八字式洞口,斜八字式洞口,9.6.5 涵洞基礎(chǔ),洞口形式,1.單獨(dú)基礎(chǔ),2.整體基礎(chǔ),3.實(shí)體基礎(chǔ),9.7.1 進(jìn)水口河床加固處理,9.7 涵洞進(jìn)出口河床的處理,1.緩坡進(jìn)水口河床加固 1)縱坡小于10%的順直河溝的處理,2

10、)天然河溝縱坡1040%時(shí)的處理,3)涵前河溝縱坡大于50%時(shí)的處理,2.陡坡進(jìn)水口河床加固,9.7.2 出水口河床加固處理,1.緩坡涵洞出水口河床加固處理 (1)當(dāng)河溝縱坡15%，涵洞底坡5%，其出水口流速不大，出水口常采用延長(zhǎng)鋪砌、加深截水墻的處理方法。,(2)無(wú)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,緩坡涵洞：指涵洞底坡5%,1)鋪砌加固的長(zhǎng)度l,涵洞出口溝床的加固長(zhǎng)度,注：表中q為洞口建筑端點(diǎn)的單寬流量。,加固厚度h1：可根據(jù)出口流速 、鋪砌加固類(lèi)型與材料確定。 加固厚度h2： 式中：h2加厚段的厚度(m)； 水的重度，取9.8KN/m3； S石塊(或混凝土)的重度，取26KN/m3； hk涵洞出口處的臨界水深(m)； h加固段