9 小橋和涵洞孔徑計算ppt課件

1、第第9章章 小橋和涵洞孔徑計算小橋和涵洞孔徑計算p9.1 小橋涵的類型與特點小橋涵的類型與特點 p9.2 小橋涵勘測小橋涵勘測 p9.3 小橋涵位置選擇小橋涵位置選擇p9.4 小橋孔徑計算小橋孔徑計算p9.5 涵洞孔徑計算涵洞孔徑計算p9.6 小橋及涵洞的構(gòu)造小橋及涵洞的構(gòu)造p9.7 涵洞進出口河床的處置涵洞進出口河床的處置9.1.1 小橋涵劃分小橋涵劃分9.1 小橋涵的類型與特點小橋涵的類型與特點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小橋和涵洞的規(guī)范跨徑表小橋和涵洞的規(guī)范跨徑表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.按構(gòu)造方式分按構(gòu)造方式分2.按建筑資料分按建筑資料分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算的異同小橋與大中橋孔徑計算的異同容許河床發(fā)生沖刷設(shè)計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 小橋孔徑計算小橋孔徑計算水流圖式判別標準自由出流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 水流經(jīng)過小橋的圖式水流經(jīng)過小橋的圖式9.4 小橋孔徑計算小橋孔徑計算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)土的允許不沖刷平均流速表9-6 粘性土的允許不沖刷平均流速表9-7 非粘性土的允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 人工加固工程的允許不沖刷平均流速表9-99.4.3 小橋孔徑

4、計算小橋孔徑計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)知的設(shè)計流量和擬定的河床允許流速，計算小橋孔徑與根據(jù)知的設(shè)計流量和擬定的河床允許流速，計算小橋孔徑與橋前雍水高度。計算程序為：橋前雍水高度。計算程序為：p1.判別橋下水力圖式判別橋下水力圖式p 1確定河槽天然水深確定河槽天然水深htp 2確定橋下臨界水深確定橋下臨界水深hkp 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Lp 1自在式出流自在式出流p 2淹沒式出流淹沒式出流p3.確定橋前水深確定橋前水深Hp 1自在式出流自在式出流p 2淹沒式出流淹沒式出流p4.確定路基和橋面最低確定路基和橋面最低標高標

5、高p 1確定河槽天然水深確定河槽天然水深htp假定一個水深假定一個水深h1p求求A、Rp計算計算v、Qp假設(shè)假設(shè) p 那么那么ht=h1，否那么，否那么，需重新假定水深需重新假定水深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：p p 寬淺梯形斷面：寬淺梯形斷面：p 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過水斷面面積相等的原那么確定過水斷面面積相等的原那么確定hk22(2)42kkkkkkkkkkkB

6、 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自在出流：自在出流：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Lp 1自在出流：自在出流：p p 矩形橋孔斷面：矩形橋孔斷面：L=Bp 梯形橋孔斷面：梯形橋孔斷面：L=B+2mhp 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+2m1/2h+h)假設(shè)橋梁與水流斜交假設(shè)橋梁與水流斜交:p選用規(guī)范跨徑

7、選用規(guī)范跨徑L0作為實踐橋孔長度；作為實踐橋孔長度；p假設(shè)假設(shè) ，應(yīng)按規(guī)范跨徑復(fù)核出流形狀；，應(yīng)按規(guī)范跨徑復(fù)核出流形狀；p p 假設(shè)與原出流形狀不符，那么應(yīng)重新選擇規(guī)范假設(shè)與原出流形狀不符，那么應(yīng)重新選擇規(guī)范跨徑，直至誤差跨徑，直至誤差10%。cosLL010%LLL3. 確定橋前水深確定橋前水深Hp 1自在出流：p2) 淹沒出流22222kHkvvHhgg22222HtvvHhgg4. 確定路基和橋面最低標高確定路基和橋面最低標高p橋頭路基最低標高橋頭路基最低標高=河床最低標高河床最低標高+H+p橋面最低標高橋面最低標高=河床最低標高河床最低標高+H+J+Dp計算步驟：p1確定允許不沖刷流速

8、vmax；p2確定橋臺方式；p3先按自在出流計算，由vmax與橋臺方式，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；p4用試算法求得橋下游天然水深，并判別水力圖式；p5計算橋跨長度；p 先計算水面寬度B0；p自在出流：p淹沒出流：p p 同試算法，確定橋孔長度p6同試算法，計算橋頭路基及橋面最低標高。2. 查表法查表法0sBQN d01sBQN d 河床實踐情況河床實踐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方式出流方式橋孔長度橋孔長度橋前水深橋前水深設(shè)計要求設(shè)計要求確定設(shè)計各要素確定設(shè)計各要素是是否否p

9、1.洞身斷面的尺寸對工程數(shù)量影響較大洞身斷面的尺寸對工程數(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.孔徑計算需思索水流充溢洞身的情況?？讖接嬎阈杷妓魉鞒湟缍瓷淼那闆r。9.5.1 涵洞孔徑計算特點涵洞孔徑計算特點 9.5 涵洞孔徑計算涵洞孔徑計算分類分類出水口能否被下游淹沒出水口能否被下游淹沒自在式出流自在式出流 淹沒式出流淹沒式出流行洪時洞口能否被淹沒行洪時洞口能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

10、水流經(jīng)過涵洞的圖式水流經(jīng)過涵洞的圖式 222WQiAC R1. 無壓力式涵洞無壓力式涵洞p普通式進水口普通式進水口H1.2hT；p 流線型進水口流線型進水口H1.4hT，p普通涵洞底坡普通涵洞底坡i=ik，涵內(nèi)水，涵內(nèi)水深深h0 = hkp iik，涵內(nèi)水深，涵內(nèi)水深h0 hk；p很少采用很少采用i1.2hTp 進水口被淹沒，出水口沒；進水口被淹沒，出水口沒；p 流線型進水口，普通不出流線型進水口，普通不出現(xiàn)半壓力式現(xiàn)半壓力式p工程中采用半壓力式涵洞時工程中采用半壓力式涵洞時涵底縱坡涵底縱坡 iikp應(yīng)防止采用應(yīng)防止采用i1.4hT； p iiW(一一) 公式法公式法1.無壓力式涵洞無壓力式涵

11、洞 以進口附近水深恰為以進口附近水深恰為 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 涵洞孔徑計算涵洞孔徑計算 kh02kkQAg HhkkQvA2022kkvHhg2002vHHg 孔徑計算簡化式：孔徑計算簡化式：p1圓管涵圓管涵p2蓋板涵及箱涵蓋板涵及箱涵p3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水力計算根據(jù)水流穿過側(cè)壁孔口出流公式，以收水力計算根據(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

12、涵前水深。縮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)中的短管計算按水力學(xué)中的短管計算 2WTvg H l iih 2WtQAg H l iih (二二) 規(guī)范法規(guī)范法1.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)定蓋板涵、箱涵：蓋板涵、箱涵： h2.0m時，時， =0.25m。p(JTG C30-2019), 對對值的規(guī)定：值的規(guī)定： 涵洞進口涵洞進口 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

13、0.87，而，而H=hT p 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：p L0=0.51.5m的拱涵、蓋板涵的拱涵、蓋板涵: p Vmax=4.5m/s；p L0=2.04.0m的拱涵，蓋板涵及一切的圓管的拱涵，蓋板涵及一切的圓管涵涵: p 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構(gòu)造上部構(gòu)造 下部構(gòu)造下部構(gòu)造附屬工程附屬工程承重構(gòu)造承重構(gòu)造橋面系統(tǒng)橋面系統(tǒng)橋橋 墩墩橋橋 臺臺基基

14、礎(chǔ)礎(chǔ)橋頭路堤橋頭路堤錐形護坡錐形護坡護岸工程護岸工程調(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水口進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坡路堤護坡改溝渠道及護砌改溝渠道及護砌路堤邊坡檢查臺階路堤邊坡檢查臺階9.6.3 涵洞洞身構(gòu)造涵洞洞身構(gòu)造p涵洞洞身涵洞洞身外形外形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構(gòu)造土框架構(gòu)造鋼筋混凝土預(yù)制管鋼筋混凝土預(yù)制管9.6.

15、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根底根底混凝土整平層混凝土整平層混凝土漿砌片石根底混凝土漿砌片石根底墊層根底墊層根底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拱護拱拱上側(cè)墻拱上側(cè)墻涵臺涵臺根底根底鋪底鋪底沉降縫沉降縫防水層、排水設(shè)備防水層、排水設(shè)備3.蓋板涵蓋板涵蓋板蓋板涵臺涵臺變形縫變形縫根底根底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根底根底9.6.4 涵洞洞口構(gòu)造涵洞洞口構(gòu)造p洞口方式洞口方式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

16、八字式洞口斜八字式洞口9.6.5 涵洞根底涵洞根底p洞口方式洞口方式1.單獨根底單獨根底2.整體根底整體根底3.實體根底實體根底9.7.1 進水口河床加固處置進水口河床加固處置9.7 涵洞進出口河床的處置涵洞進出口河床的處置p1.緩坡進水口河床加固緩坡進水口河床加固p 1)縱坡小于縱坡小于10%的順直河溝的處置的順直河溝的處置 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%時的處置時的處置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%時的處置時的處置p2.陡坡進水口

17、河床加固陡坡進水口河床加固p 9.7.2 出水口河床加固處置出水口河床加固處置 p1.緩坡涵洞出水口河床加固處置緩坡涵洞出水口河床加固處置p p (1)當河溝縱坡當河溝縱坡15%，涵洞底坡，涵洞底坡5%，其出水口流速不大，出水口常采用延伸鋪砌、其出水口流速不大，出水口常采用延伸鋪砌、加深截水墻的處置方法。加深截水墻的處置方法。 (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

18、度當出口未淹沒當出口未淹沒時時(自由式出流自由式出流)當出口被淹沒當出口被淹沒時時(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重亞粘土和密實的亞重亞粘土和密實的亞砂土砂土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為洞口建筑端點的單寬流量。為洞口建筑端點的單寬流量。p加固厚度加固厚度h1：可根據(jù)出口流速：可根據(jù)出口流速 、鋪砌加固類型與資料確、鋪砌加固類型與資料確定。定。p加固厚度加固厚度h2：p式中：式中：h2加厚段的厚度加厚段的厚度(m)；p 水的重度，取水的重度，取9.8KN/m3；p S石塊石塊(或混凝土或混凝土)的重度，取的重度，取26KN/m3； p hk涵洞出口處的臨界水深涵洞出口處的臨界水深(m)；p h加固段上的平均水深加固段上的平均水深(m)。 2)鋪砌加固厚度鋪砌加固厚度hhhks2 3)截水墻及其埋置深度截水墻及其埋置深度 垂裙埋置深度表垂裙埋置深度表出口流速出口流速(m/s)1.02.03.04.05.06.0垂裙埋置深垂裙埋置深度度(m)0.5