PPT公路涵洞設(shè)計(jì)細(xì)則講稿6

《公路路涵涵洞洞設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)細(xì)細(xì)則則》解釋釋1.一般般規(guī)規(guī)定定七.涵洞洞水水力力計(jì)計(jì)算算圖a涵洞洞水水流流狀狀態(tài)態(tài)示示意意圖圖lc=A(H-ho),A=1.5~2.5,隨入入口口類類型型而而變變；；ho~0.9hk;l出＝(2.0～2.5)(ho-hN),(當(dāng)ho>hN時(shí))；hN－下下游游溝溝槽槽正正常常水水深深；；ho－形形成成勻勻流流時(shí)時(shí)洞洞內(nèi)內(nèi)正正常常水水深深；；Ic－出出口口處處形形成成水水深深ho時(shí)的的坡坡度度七涵洞水力計(jì)算圖b半有有壓壓涵涵洞洞水水流流狀狀態(tài)態(tài)示示意意圖圖七涵洞水力計(jì)算圖c有壓壓涵涵洞洞水水流流狀狀態(tài)態(tài)示示意意圖圖七涵洞水力計(jì)算1)涵洞洞水水力力計(jì)計(jì)算算是是孔孔徑徑設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的依依據(jù)據(jù)，，必必須須保保證設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)洪洪水水、、漂漂浮浮物物等等的的安安全全通通過過，，確確保保路路基及及基基底底的的穩(wěn)穩(wěn)定定，，滿滿足足排排灌灌需需要要，，避避免免對對上上、、下游游農(nóng)農(nóng)田田、、房房舍舍的的不不利利影影響響，，并并考考慮慮工工程程造造價(jià)的的經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)合合理理。。2)根據(jù)據(jù)公公路路等等級級，，求求得得涵涵洞洞規(guī)規(guī)定定設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)洪洪水水頻頻率的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)流流量量，，并并初初擬擬涵涵洞洞的的類類型型、、洞洞口口式式樣和和孔孔徑徑后后，，應(yīng)應(yīng)進(jìn)進(jìn)行行水水力力計(jì)計(jì)算算；；驗(yàn)驗(yàn)算算涵涵內(nèi)內(nèi)流流速、、水水深深和和涵涵前前壅壅水水位位。。七涵洞水力計(jì)算3)涵洞洞水水力力計(jì)計(jì)算算圖圖示示應(yīng)應(yīng)采采用用無無壓壓力力式式，，并并應(yīng)應(yīng)符符合4.3.7條規(guī)定定；；僅僅在在特特殊殊情情況況下下，，有有充充分分的的技技術(shù)經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)比比較較依依據(jù)據(jù)時(shí)時(shí)，，方方可可采采用用半半壓壓力力式式或或壓壓力力式涵涵洞洞。。4)涵洞洞孔孔徑徑應(yīng)應(yīng)采采用用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)跨跨徑徑，，當(dāng)當(dāng)采采用用多多孔孔時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)注意意流流量量分分配配的的不不均均勻勻性性。。5)人工工排排灌灌渠渠道道上上的的涵涵洞洞，，應(yīng)應(yīng)依依據(jù)據(jù)排排灌灌流流量量和和當(dāng)?shù)氐厮坎块T門及及有有關(guān)關(guān)單單位位意意見見確確定定其其孔孔徑徑。。不不宜壓縮排排灌渠道道過水面面積。七涵洞水力計(jì)算6)山區(qū)涵洞洞的布設(shè)設(shè)，應(yīng)保保證路基基和涵洞洞的穩(wěn)定定、免遭遭水毀，，必須采采取相應(yīng)應(yīng)的工程程措施防防止沖刷刷和消耗耗能量。。其陡坡坡過水消消能建筑筑物一般般布置型型式見（（圖7.1.6）。圖7.1.6陡坡過水水建筑物物組成圖圖七涵洞水力計(jì)算2.涵洞孔徑徑驗(yàn)算1)無壓力式式涵洞的的孔徑驗(yàn)驗(yàn)算水流類型型有緩流流、急流流和臨界界流三種種。在明明渠中，當(dāng)流流量為定定值時(shí)，，水流類類型隨溝溝底坡度度而變，若溝溝底坡度度較緩，，則流速速較小，，而水深深較大；若溝溝底坡度度較陡，，則流速速較大，，而水深深較?。ㄈ鐖D圖a）.當(dāng)流量一一定時(shí)，，若h>hk,則v<vk,能率E（即斷面面單位能能量）隨隨水深h增加而增增大，勢能大而而動(dòng)能小小，水深深流緩，，水流處處于緩流流狀態(tài)，稱為為緩流；；若h<hk,則v>vk,能率E隨水深增大而減減小，勢勢能小而而動(dòng)能大大，水淺淺流急，，七涵洞水力計(jì)算水流處于于急流狀狀態(tài)，稱稱為急流流；h=hk,v=vk,能率E達(dá)到最小小值，即即緩流與與急流的的分界處處水流處處于臨界界狀態(tài)，，稱為臨臨界流。。水流類型型圖七涵洞水力計(jì)算根據(jù)河溝溝斷面形形態(tài)初擬擬孔徑后后，應(yīng)按按下列公公式驗(yàn)算涵內(nèi)內(nèi)流速、、水深和和涵前壅壅水位。。①臨界流狀狀態(tài)……（7.2.1-1）……（7.2.1-2）七涵洞水力計(jì)算……（7.2.1-3）……（7.2.1-4）……（7.2.1-5）……（7.2.1-6）七涵洞水力計(jì)算Ⅰ當(dāng)Hs＞Hcd＋1.3hk＋I(xiàn)d（Lh－Lc）時(shí)，應(yīng)應(yīng)改按淹沒流流狀態(tài)驗(yàn)驗(yàn)算。Ⅱ當(dāng)涵洞內(nèi)內(nèi)鋪砌面面允許流流速Vy＜Vqs（涵內(nèi)收收縮斷面處處流速））時(shí)，應(yīng)應(yīng)改變鋪鋪砌類型型，使Vy≥Vqs。Ⅲ當(dāng)Hy（涵前壅壅水位））超過涵涵前允許許淹沒水水位時(shí)，應(yīng)應(yīng)增大孔孔徑。七涵洞水力計(jì)算②淹沒流狀狀態(tài)（緩緩流）……（7.2.1-7）……（7.2.1-8）……（7.2.1-9）……（7.2.1-10）……（7.2.1-11）七涵洞水力計(jì)算……（7.2.1-12）……（7.2.1-13）Ⅰ當(dāng)Vs＞Vy時(shí)，應(yīng)改改變鋪砌砌類型，，使Vy≥Vs，或增大孔徑徑使Vs≤Vy。Ⅱ當(dāng)Hy（涵前壅壅水位））超過涵前前允許淹淹沒水位位時(shí)，應(yīng)增增大孔徑徑；當(dāng)Hy低于涵前前允許淹淹沒水位位過多時(shí)，，可考慮慮縮減孔孔徑。七涵洞水力計(jì)算③急流（補(bǔ)補(bǔ)充）當(dāng)鐵路跨跨越坡度度陡峻地地區(qū)的河河溝時(shí)，，為了適適應(yīng)地形，，順暢宣宣泄水流流，節(jié)省省建設(shè)投投資，往往往要修建建陡坡涵涵洞。陡陡坡涵洞洞由于縱縱坡陡峻峻，水流通過過涵洞時(shí)時(shí)，呈現(xiàn)現(xiàn)急流狀狀態(tài)，采采用下式式進(jìn)行洞內(nèi)內(nèi)水力計(jì)計(jì)算：Ⅰ按等截面面均勻流流計(jì)算，，即：七涵洞水力計(jì)算Ⅱ陡坡涵洞洞的水力力特征是是洞內(nèi)水水深小于于臨界水水深hk,洞內(nèi)坡度度大于臨臨界坡度度ik，洞內(nèi)流速速大于vk,為確定其其水力條條件和判判別其水水流狀態(tài)態(tài)，一般先計(jì)計(jì)算臨界界水深hk和臨界坡坡度ik,hk和ik的計(jì)算見見有關(guān)參參考書。。Ⅲ摻氣水流流計(jì)算在流速很很大的水水流中，，流體摻摻進(jìn)了空空氣，成成為摻氣水水流，空空氣體積積與水和和空氣總總體積之之比，稱為為摻氣系系數(shù)。七涵洞水力計(jì)算當(dāng)洞底坡坡度i>0.06，未考慮慮摻氣之之前的水水流流速v=3.5m/s,R≤0.3m時(shí)，應(yīng)考考慮水流流摻氣。。其計(jì)算式式見有關(guān)關(guān)參考書書。2)倒虹吸涵涵洞的孔孔徑計(jì)算算。倒虹吸管管是一個(gè)個(gè)中段低低下的壓壓力管道道，主要要由進(jìn)口段段、水平平段和出出口段三三部分組組成，管管身斷面通通常為圓圓形或矩矩形。倒倒虹吸管管的過水水原理，是是借助水水壓將水水由進(jìn)口口端壓至至出口端端渠道。七涵洞水力計(jì)算進(jìn)、出口口應(yīng)做成成與渠道道連接的的漸變段段，作適適當(dāng)長度的的鋪砌加加固，其其末端設(shè)設(shè)置垂裙裙，以防防止或減少少滲漏及及沖刷。。倒虹吸管管水力計(jì)計(jì)算的目目的，在在于合理理選擇斷斷面尺寸與與流速、、計(jì)算各各種水頭頭損失、、核算通通過流量并并確定倒倒虹吸管管進(jìn)、出出口高程程等。①倒虹吸過過水面積積應(yīng)按下下列公式式計(jì)算:……（7.2.2-1）……（7.2.2-2）七涵洞水力計(jì)算②阻力系數(shù)數(shù)一般包包括：管管徑變化化阻力系系數(shù)，進(jìn)進(jìn)口阻力系系數(shù)，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎阻力力系數(shù)，，沿程阻阻力系數(shù)數(shù)和出口阻力力系數(shù)等等，各阻阻力系數(shù)數(shù)應(yīng)按以以下規(guī)定定確定。Ⅰ管徑變化化阻力系系數(shù)ξ1，按表7.2.2-1確定。表7.2.2-1管徑變化化阻力系系數(shù)ξ1注：A1為較小的的斷面面面積，A2為較大的的斷面面面積。七涵洞水力計(jì)算Ⅱ進(jìn)口阻力力系數(shù)ξ2，按表7.2.2-2確定。表7.2.2-2進(jìn)口阻力力系數(shù)ξ2七涵洞水力計(jì)算Ⅲ轉(zhuǎn)彎阻力力系數(shù)ξ3轉(zhuǎn)彎分為為急彎和和緩彎兩兩種，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎角θ＜15°時(shí)為緩彎彎，θ≥15°時(shí)為急彎彎。急彎彎的阻力系數(shù)ξ3′視θ角大小，，按表7.2.2-3確定。緩彎彎的阻力力系數(shù)ξ3″，按下式式計(jì)算。?！?.2.2-3）七涵洞水力計(jì)算表7.2.2-3急彎阻力力系數(shù)ξ3′表7.2.2-4緩彎矩形形斷面k值七涵洞水力計(jì)算表7.2.2-5緩彎圓形形斷面的的k值Ⅳ沿程阻力力系數(shù)ξ4，按下式式計(jì)算……（7.2.2-4）七涵洞水力計(jì)算Ⅴ出口阻力力系數(shù)ξ5，一般采采用1.0。3.過水消能能建筑物物的水力力計(jì)算1)消力池的的水力計(jì)計(jì)算：①初估消力力池下挖挖深度d，可按下下列公式式計(jì)算收收縮斷面的的水深和和流速（（圖7.3.1）。圖7.3.1消力池計(jì)計(jì)算圖式式七涵洞水力計(jì)算……（7.3.1-1）……（7.3.1-2）②計(jì)算hc的水躍共共軛水深深hc′……（7.3.1-3）③驗(yàn)算假定定的池深深為了使消消力池產(chǎn)產(chǎn)生淹沒沒式水躍躍，可按按下式驗(yàn)驗(yàn)算：……（7.3.1-4）七涵洞水力計(jì)算假定的池深d經(jīng)試算至等式式成立（相差差不大于5%）為止，d即為確定池深深。④水流的射流長長度L1，可按下式計(jì)計(jì)算……（7.3.1-5）⑤水躍長度L2消力池內(nèi)的水水躍是一種強(qiáng)強(qiáng)迫形成的水水躍,它的長度比自由水躍長度度為短,可按下式計(jì)算算.L2=5(hc′-hc)………(7.3.1-6)七涵洞水力計(jì)算⑥消力池的池長長L，可按下式計(jì)計(jì)算。L＝L1+L2……(7.3.1-7)⑦水躍靜定緩和和所需的鋪砌砌長度L0由于水流發(fā)生生水躍后仍存存在剩余動(dòng)能能，需有一個(gè)個(gè)靜定緩和的過過程，故池后后加設(shè)一段鋪鋪砌長度L0，可按下式計(jì)算算。L0＝（2.5～3.0）L2……（7.3.1-8）2)消力檻的水力力計(jì)算消力檻類似消消力池，即決決定檻高及消消力池的長度度。其中消力池長長度可按公式式（7.3.1-7）算。七涵洞水力計(jì)算檻高P1可按下式計(jì)算算（圖7.3.2）。圖7.3.2消力檻計(jì)算圖圖式……（7.3.2-1）七涵洞水力計(jì)算①檻上水深H1和檻上總水頭頭H10的確定……(7.3.2-2)……(7.3.2-3)②消力檻淹沒系系數(shù)σs的確定?！?.3.2-4）計(jì)算中可按表表7.3.2選用σs的數(shù)值。表中中當(dāng)hs/H10≤0.45時(shí)，σs＝1，為自由出流流；當(dāng)hs/H10＞0.45時(shí)，σs＜1，為淹沒出流流。七涵洞水力計(jì)算表7.3.2消力檻的淹沒沒系數(shù)σs值③消力檻高P1的確定Ⅰ根據(jù)公式（7.3.2-1）（7.3.2-3）、表7.3.2，先假定σs＝1求得消力檻淹淹沒系數(shù)σs，判斷出檻水流情況。當(dāng)當(dāng)為自由出流流時(shí)，則P1值即為所求得得的值；當(dāng)為淹淹沒出流時(shí)，，可重新假定定P1值，七涵洞水力計(jì)算試算σs值。試算中以以公式（7.3.2-1）的變形式計(jì)算Ⅱ每次試算σs值后，可按下下式計(jì)算單寬寬流量?！?.3.2-5）若計(jì)算的q與設(shè)計(jì)的單寬寬流量（））大大致相等時(shí)，則所所設(shè)的P0即為確定值。。若不相等，，繼續(xù)假設(shè)P1試算，直至q與qs基本一致為止止。七涵洞水力計(jì)算3)跌水的水力計(jì)計(jì)算：①單級跌水水的計(jì)算只是是收縮斷面水水深計(jì)算及消消力池、消力檻檻計(jì)算（圖7.3.1、圖7.3.2）。按本細(xì)則第7.3.1條和第7.3.2條規(guī)定計(jì)算。。七涵洞水力計(jì)算②多級跌水水就是一系列列相連的消力力（圖7.3.3）。這種跌水的水水力計(jì)算與單單級跌水的計(jì)計(jì)算相似。其其計(jì)算內(nèi)容為：：確定各級消消力檻高和消消力池長及最最后一級消力池池池深及池長長。多級跌水水的級高宜取取相同數(shù)值。圖7.3.3多級跌水布置置圖式七涵洞水力計(jì)算4)急流槽的水力力計(jì)算急流槽是由進(jìn)進(jìn)口、陡坡槽槽身、消能設(shè)設(shè)施和出口等等四部分組成，，如圖7.3.4所示圖7.3.