小橋和涵洞孔徑計(jì)算

1、小橋和涵洞孔徑計(jì)算 第第9 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 9.1 小橋涵的類型與特點(diǎn)小橋涵的類型與特點(diǎn) p9.2 9.2 小橋涵勘測(cè)小橋涵勘測(cè) p9.3 9.3 小橋涵位置選擇小橋涵位置選擇 p9.4 9.4 小橋孔徑計(jì)算小橋孔徑計(jì)算 p9.5 9.5 涵洞孔徑計(jì)算涵洞孔徑計(jì)算 p9.6 9.6 小橋及涵洞的構(gòu)造小橋及涵洞的構(gòu)造 p9.7 9.7 涵洞進(jìn)出口河床的處理涵洞進(jìn)出口河床的處理 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 9.1.1 9.1.1 小橋涵劃分小橋涵劃分 9.1 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(zhǎng)L（

2、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 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 8.0 10.0 13.0 16.0 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 小橋涵小橋涵 的分類的分類 1. 1.按結(jié)構(gòu)形式分按結(jié)構(gòu)形式分 2. 2.按建筑材料分按建筑材料分 9.1.2 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 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 小橋涵小橋涵 的分類的分類

3、 3. 3.按水利特性分按水利特性分 4. 4.按填土高度分按填土高度分 9.1.2 9.1.2 小橋涵的分類小橋涵的分類 無(wú)壓力式無(wú)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 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 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 大中橋容許天然河槽斷面平均流速 小橋一般不容許容許不沖刷流速 9.4 9.4 小橋孔徑計(jì)算小橋孔徑計(jì)算 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 水流圖式判別標(biāo)準(zhǔn) 自由出流ht1.3hk 淹沒出流ht1.3hk h ht t 橋下游天然水深；橋下游天然水深； h hk k 橋下臨界水深。橋下臨界水深。 9.4.1 9.4.1

4、水流通過(guò)小橋的圖式水流通過(guò)小橋的圖式 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 9.4 9.4 小橋孔徑計(jì)算小橋孔徑計(jì)算 9.4.2 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9-9 9.4.3 9.4.3 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 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 1. 1. 試算法試算法 p根據(jù)已知的設(shè)計(jì)流量和擬定的河床容許流

5、速，計(jì)算小橋孔徑根據(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)椋号c橋前雍水高度。計(jì)算程序?yàn)椋?p1. 1.判別橋下水力圖式判別橋下水力圖式 1 1）確定河槽天然水深）確定河槽天然水深h ht t 2 2）確定橋下臨界水深）確定橋下臨界水深h hk k 3 3）水流圖式判別）水流圖式判別 p2. 2.確定小橋孔徑長(zhǎng)度確定小橋孔徑長(zhǎng)度L L 1 1）自由式出流）自由式出流 2 2）淹沒式出流）淹沒式出流 p3. 3.確定橋前水深確定橋前水深H H 1 1）自由式出流）自由式出流 2 2）淹沒式出流）淹沒式出流 p4. 4.確定路基和橋面最低確定路基和橋面最低 標(biāo)高

6、標(biāo)高 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 1 1）確定河槽天然水深）確定河槽天然水深h ht t p假定一個(gè)水深假定一個(gè)水深h h1 1 p求求A A、R R p計(jì)算計(jì)算v v、Q Q p若若 則則h ht t=h=h1 1， ，否則，需重新假 否則，需重新假 定水深定水深h h2 2 2 1 3 2 1 vR i n QAv 10% s s QQ Q 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 2 2）確定橋下臨界水深）確定橋下臨界水深h hk k p可由臨界函數(shù)求出可由臨界函數(shù)求出 2 322 2 k ksks k kkk AQAQv h BgBgAg k k hh k bc vv p矩形斷面：矩形斷面： 寬淺梯形斷面：寬淺梯形

7、斷面： 窄深梯形斷面：窄深梯形斷面： k k hh 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 窄深梯形斷面：窄深梯形斷面： p過(guò)水?dāng)嗝婷娣e相等的原則確定過(guò)水?dāng)嗝婷娣e相等的原則確定h hk k 2 2 (2) 4 2 k kkkkk k kkk k B hBmh hmh BBmB h h m p臨界斷面水面寬度臨界斷面水面寬度B Bk k 323 23 ksks k ksk AQA gQ g B BgQv 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 3 3）水流圖式判別）水流圖式判別 p自由出流：自由出流：h ht t1.3h1.3hk k p淹沒出流：淹沒出流：h ht t1.3h1.3hk k 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 p2. 2.確定小橋孔

8、徑長(zhǎng)度確定小橋孔徑長(zhǎng)度L L 1 1）自由出流：）自由出流： 矩形橋孔斷面：矩形橋孔斷面：L=BL=B 梯形橋孔斷面：梯形橋孔斷面：L=B+2mL=B+2m h h 2) 2) 淹沒出流：淹沒出流： 3 s k k Q g BBNdNd v 0 s bc Q BNd hv 矩形橋孔斷面：矩形橋孔斷面：L=BL=B0 0 梯形橋孔斷面：梯形橋孔斷面：L=BL=B0 0+2m+2m（1/2h+1/2h+ h)h) 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 若橋梁與水流斜交若橋梁與水流斜交: : p選用標(biāo)準(zhǔn)跨徑選用標(biāo)準(zhǔn)跨徑L L0 0作為實(shí)際橋孔長(zhǎng)度；作為實(shí)際橋孔長(zhǎng)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

9、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 至誤差至誤差10%10%。 cos L L 0 10% LL L 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 3. 3. 確定橋前水深確定橋前水深H H p 1 1）自由出流：）自由出流： p2) 2) 淹沒出流淹沒出流 22 2 22 kH k vv Hh gg 22 2 22 H t vv Hh gg 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 4. 4. 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+H+ p橋面最低標(biāo)高橋面最低標(biāo)高= =河床最低標(biāo)高河床最低標(biāo)高

10、+H+J+D+H+J+D 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 p計(jì)算步驟： （1 1）確定允許不沖刷流速）確定允許不沖刷流速v vmax max； ； （2 2）確定橋臺(tái)形式；）確定橋臺(tái)形式； （3 3）先按自由出流計(jì)算，由）先按自由出流計(jì)算，由v vmax max與橋臺(tái)形式，查表 與橋臺(tái)形式，查表9-119-11，即可，即可 得出孔徑系數(shù)、橋下臨界水深得出孔徑系數(shù)、橋下臨界水深h hk k和橋前水深和橋前水深H H； （4 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 5）計(jì)算橋跨長(zhǎng)度；）計(jì)算橋跨長(zhǎng)度； 先計(jì)算水面寬度先計(jì)算水面寬度B B0 0； 自由

11、出流：自由出流： 淹沒出流：淹沒出流： 同試算法，確定橋孔長(zhǎng)度同試算法，確定橋孔長(zhǎng)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低標(biāo)高。 2. 2. 查表法查表法 0s BQN d 01s BQN d 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 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(zhǎng)度橋孔長(zhǎng)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 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 p1. 1.洞身斷面的尺寸對(duì)工程數(shù)量影響較大洞身斷面

12、的尺寸對(duì)工程數(shù)量影響較大; ; p2. 2.涵洞孔徑小、孔道長(zhǎng)，水流過(guò)涵阻力較大涵洞孔徑小、孔道長(zhǎng)，水流過(guò)涵阻力較大; ; p3. 3.通常采取人工加固措施來(lái)提高過(guò)涵流速通常采取人工加固措施來(lái)提高過(guò)涵流速; ; p4. 4.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 9.5.1 涵洞孔徑計(jì)算特點(diǎn)涵洞孔徑計(jì)算特點(diǎn) 9.5 9.5 涵洞孔徑計(jì)算涵洞孔徑計(jì)算 小橋和涵洞孔徑計(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(wú)壓力式無(wú)壓力式 半壓力式半壓力式 壓力式壓力式

13、 涵洞的摩擦坡度涵洞的摩擦坡度i iW W 9.5.2 9.5.2 水流通過(guò)涵洞的圖式水流通過(guò)涵洞的圖式 2 22 W Q i AC R 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 1. 1. 無(wú)壓力式涵洞無(wú)壓力式涵洞 p普通式進(jìn)水口普通式進(jìn)水口H H1.21.2h hT T； 流線型進(jìn)水口流線型進(jìn)水口H H1.41.4h hT T， p一般涵洞底坡一般涵洞底坡i i= =i ik k，涵內(nèi)水深，涵內(nèi)水深 h h0 0 = = h hk k i i i ik k，涵內(nèi)水深，涵內(nèi)水深h h0 0 h hk k； p很少采用很少采用i i 1.21.2h hT T 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

14、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 iiiik k p應(yīng)避免采用應(yīng)避免采用i i 1.41.4h hT T； i i i iW W 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 ( (一一) ) 公式法公式法 1. 1.無(wú)壓力式涵洞無(wú)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(lái)推算過(guò)涵流量的水流比能來(lái)推算過(guò)涵流量 和涵前水深。和涵前水深。 9.5.3 9.5.3 涵洞孔徑計(jì)算涵洞孔徑計(jì)算 k h 0 2 kk QAg Hh k k Q v A 2 0 2 2 k k v Hh g 2 0 0 2 v HH

15、g 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 孔徑計(jì)算簡(jiǎn)化式：孔徑計(jì)算簡(jiǎn)化式： p（1 1）圓管涵）圓管涵 p（2 2）蓋板涵及箱涵）蓋板涵及箱涵 p（3 3）石拱涵）石拱涵 2 5 69. 1dQs 5 2 69.1 s Q d 2 3 575. 1BHQs 2 3 575.1H Q B s 2 3 422. 1BHQ s 2 3 422.1H Q B s 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 2 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(guò)側(cè)壁孔口出流公式，以收水力計(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?？s斷面處的比能來(lái)推算過(guò)涵流量和涵前水深。 2 cT vg Hh 2 T

16、QAg Hh 3 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 2 WT vg H l iih 2 Wt QAg H l iih 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 ( (二二) ) 標(biāo)準(zhǔn)法標(biāo)準(zhǔn)法 p1. 1.無(wú)壓力式涵洞無(wú)壓力式涵洞 1 1）最小凈高）最小凈高 規(guī)定規(guī)定 蓋板涵、箱涵：蓋板涵、箱涵： h h2.0m 2.0m 2.0m時(shí)，時(shí)， =0.25m=0.25m。 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 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), (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(

17、m)h(m) 圓涵圓涵拱涵拱涵矩形涵矩形涵 33 330.750.750.750.750.50.5 1 4 T h 1 4 T h 1 6 T h 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 p1) 1)最小凈高最小凈高 規(guī)定規(guī)定 p2) 2)降落系數(shù)取降落系數(shù)取0.870.87，而，而HH= =h hT T p3) 3)收縮斷面的水深收縮斷面的水深h hc c=0.9=0.9h hk k。 p4) 4)涵前的行近流速涵前的行近流速V V0 000，即，即H H0 0= =H H。 p5) 5)最大允許流速最大允許流速V Vmax max規(guī)定為： 規(guī)定為： L L0 0=0.51.5m=0.51.5m的拱涵、蓋板涵的

18、拱涵、蓋板涵: : V Vmax max=4.5m/s =4.5m/s； L0L0=2.04.0m=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: : V Vmax max=6.0m/s =6.0m/s。 0.87 T hH H 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 9.6.1 9.6.1 小橋組成小橋組成 9.6 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 小橋和涵洞

19、孔徑計(jì)算 9.6.2 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 路堤邊坡檢查臺(tái)階路堤邊坡檢查臺(tái)階 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 9.6.3 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. 1.圓管涵圓管涵 2. 2.拱涵拱涵 3. 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. 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

20、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 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 9.6.3 9.6.3 涵洞洞身構(gòu)造涵洞洞身構(gòu)造 1. 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 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 2. 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)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. 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.

21、 4.箱涵箱涵 涵身涵身 翼墻翼墻 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 9.6.4 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. 1.八字式洞口八字式洞口 2. 2.端墻式洞口端墻式洞口 3. 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 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 9.6.5 9.6.5 涵洞基礎(chǔ)涵洞基礎(chǔ) p洞口形式洞口形式 1. 1.單獨(dú)基礎(chǔ)單獨(dú)基礎(chǔ) 2. 2.整體基礎(chǔ)整體基礎(chǔ) 3. 3.實(shí)體基礎(chǔ)實(shí)體基礎(chǔ) 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 9.7.1 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 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. 1

22、.緩坡進(jìn)水口河床加固緩坡進(jìn)水口河床加固 1) 1)縱坡小于縱坡小于10%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 100 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 p2) 2)天然河溝縱坡天然河溝縱坡1040%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) 3)涵前河溝縱坡大于涵前河溝縱坡大于50%50%時(shí)的處理時(shí)的處理 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 p2. 2.陡坡進(jìn)水口河床加固陡坡進(jìn)水口河床加固 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 9.7.2 9.7.2 出水口河床加固處理出水口河床加固處理 p

23、1. 1.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)(1)當(dāng)河溝縱坡當(dāng)河溝縱坡15%15%，涵洞底坡，涵洞底坡5%5%，其出水口，其出水口 流速不大，出水口常采用延長(zhǎng)鋪砌、加深截水流速不大，出水口常采用延長(zhǎng)鋪砌、加深截水 墻的處理方法。墻的處理方法。 (2) (2)無(wú)壓力式涵洞下游，在涵洞出口八字墻或錐無(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%5% 小橋和涵洞孔徑計(jì)算 1) 1)鋪砌加固的長(zhǎng)度鋪砌加固的長(zhǎng)度l l 涵洞出口溝床的加固長(zhǎng)度涵洞出口溝床的加固長(zhǎng)度 河床土質(zhì)河床土質(zhì) 加固長(zhǎng)度加固長(zhǎng)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2.52.5q q0.7 0.7 1.71.7q q0.7