小橋和涵洞勘測(cè)、孔徑計(jì)算及設(shè)計(jì)

1第一節(jié)小橋和涵洞勘測(cè)01第二節(jié)小橋孔徑計(jì)算02第三節(jié)涵洞設(shè)計(jì)03小橋和涵洞勘測(cè)、孔徑計(jì)算及設(shè)計(jì)2小橋和涵洞勘測(cè)的主要任務(wù)小橋和涵洞勘測(cè)的主要工作內(nèi)容12第一節(jié)小橋和涵洞勘測(cè)3一、小橋和涵洞勘測(cè)的主要任務(wù)小橋和涵洞勘測(cè)包括外業(yè)勘測(cè)和內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)兩部分通過(guò)對(duì)公路沿線的地形、地質(zhì)、水文、氣象及農(nóng)田水利設(shè)施等情況進(jìn)行勘測(cè)和調(diào)查，為橋涵設(shè)計(jì)以及水力計(jì)算提供必要的資料和依據(jù)。4二、小橋和涵洞勘測(cè)的主要工作內(nèi)容1、勘測(cè)前的準(zhǔn)備工作（1）地形資料：搜集公路沿線1:10000-1:50000的地形圖，要求能獲得必要的流域面積、主河溝平均縱坡度等資料。（2）地質(zhì)資料：搜集區(qū)域地質(zhì)特征資料、地形圖及土質(zhì)類別。（3）水文資料：小橋涵所在地附近水文站歷年實(shí)測(cè)最大流量及其相應(yīng)的洪水位或歷史洪水位痕跡、沿河溝上下游河床變遷情況、水工構(gòu)造物等資料。5二、小橋和涵洞勘測(cè)的主要工作內(nèi)容（4）氣象資料：當(dāng)?shù)貧庀笳灸?、月平均降雨量，暴雨?qiáng)度和所持續(xù)時(shí)間，年內(nèi)最高、最低氣溫，主導(dǎo)風(fēng)向和風(fēng)力等。（5）其他資料：若為改建或修復(fù)工程，需向原設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)部門(mén)搜集有關(guān)工程的測(cè)設(shè)、施工及竣工資料，了解該工程的使用、養(yǎng)護(hù)、水毀等情況，并征詢小橋涵改建的意見(jiàn)。（6）組織與配備完成該工程勘測(cè)任務(wù)的人員、儀器和工具等。6二、小橋和涵洞勘測(cè)的主要工作內(nèi)容2、小橋和涵洞位置的選擇小橋和涵洞位置的選擇應(yīng)以服從路線走向，保證排水順暢和路基穩(wěn)定，降低工程造價(jià)為原則。（1）山嶺及丘陵區(qū)小橋涵位置的確定①一般為一溝一涵，間距不宜大于300m。當(dāng)匯水區(qū)很小時(shí)，兩河溝相距很近，可改溝合并。但要注意開(kāi)挖排水溝或加深、加寬邊溝；做好舊河溝的堵塞、截水墻及路基加固工程。782、小橋和涵洞位置的選擇②涵位與路基排水系統(tǒng)密切配合。92、小橋和涵洞位置的選擇③路線的轉(zhuǎn)角較大（大于90°），平曲線半徑較小，進(jìn)入彎道前的縱坡大于4%，在彎道起（終）點(diǎn)附近應(yīng)設(shè)置涵洞。102、小橋和涵洞位置的選擇④凹形豎曲線的低處或路線由陡變緩，在此200m內(nèi)又無(wú)其他涵洞，在低點(diǎn)或變坡點(diǎn)附近應(yīng)設(shè)置涵洞。112、小橋和和涵洞位位置的選選擇（2）平原區(qū)區(qū)小橋和和涵洞位位置的確確定①根據(jù)天天然排洪洪系統(tǒng)，，有利于于農(nóng)業(yè)灌灌溉設(shè)置置小橋和和涵洞，，并避免免橋涵出出口對(duì)耕耕地造成成沖蝕。。②路線通通過(guò)較長(zhǎng)長(zhǎng)的低洼洼及泥沼沼地帶時(shí)時(shí)，在具具有天然然縱坡地地段，可可適當(dāng)多多設(shè)置涵涵洞，以以防排水水不暢及及長(zhǎng)期積積水。③路線靠靠近村莊莊時(shí)，要要注意設(shè)設(shè)置涵洞洞，以便便及時(shí)排排除村內(nèi)內(nèi)的地面面積水。。④小橋和和涵洞的的位置應(yīng)應(yīng)選擇在在河床地地質(zhì)良好好、地基基承載力力較大的的河段。。12二、小橋橋和涵洞洞勘測(cè)的的主要工工作內(nèi)容容3、小橋和和涵洞測(cè)測(cè)量主要包括括河溝橫橫斷面、、河溝縱縱斷面及及河溝比比降測(cè)量量并測(cè)繪繪橋涵址址平面圖圖。4、小橋和和涵洞類類型的選選擇13水流通過(guò)過(guò)小橋的的圖式小橋孔徑徑計(jì)算12第二節(jié)小橋孔徑徑計(jì)算141、斷面比比能單位質(zhì)量量液體相相對(duì)于基基準(zhǔn)面的的機(jī)機(jī)械能一、水流流通過(guò)小小橋的圖圖式152、臨界水水深在斷面形形式與流流量給定定的條件件下,相對(duì)應(yīng)于于斷面比能最小小時(shí)的水水深163、寬頂堰堰堰：渠底底抬高形形成的局局部障礙礙壁寬頂堰：：＜10按照寬頂頂堰理論論分析計(jì)計(jì)算小橋橋下的水水流2.5＜17條件：特點(diǎn)：橋下水深深為臨界界水深橋下水流流出流不不受下游游天然水水深影響響1、自由式式出流一、水流流通過(guò)小小橋的圖圖式182、淹沒(méi)式式出流條件：特點(diǎn)：橋下臨界界水深被被下游水水深淹沒(méi)沒(méi)，橋下水水深為為下游游天然然水深深下游水水深影影響橋橋下水水流出出流。。一、水水流通通過(guò)小小橋的的圖式式19二、小小橋孔孔徑計(jì)計(jì)算（（試算算法））小橋孔孔徑的的計(jì)算算方法法與大大中橋橋不同同：（1）大中中橋允允許橋橋下產(chǎn)產(chǎn)生適適當(dāng)?shù)牡臎_刷刷小橋不不允許許橋下下發(fā)生生沖刷刷，需需進(jìn)行行人工工鋪砌砌（2）大中中橋橋橋下斷斷面設(shè)設(shè)計(jì)流流速為為天然然河槽槽平均均流速速小橋根根據(jù)鋪鋪砌的的類型型取允允許不不沖刷刷流速速作為為設(shè)計(jì)流速速。20二、小小橋孔孔徑計(jì)計(jì)算（（試算算法））21二、小小橋孔孔徑計(jì)計(jì)算（（試算算法））1、判別別橋下下水流流圖式式（1）確定定小橋橋下游游河槽槽天然然水深深ht外業(yè)調(diào)調(diào)查：：河床橫橫斷面面圖假設(shè)不不同水水深:計(jì)算相相應(yīng)于于的的流流速和和流量量比較與22（2）確定定橋下下臨界界水深深矩形斷斷面,寬淺梯梯形斷斷面深而窄窄的梯梯形斷斷面1、判別別橋下下水流流圖式式23（3）水流流圖式式判別別當(dāng)ht≤1.3hk時(shí)，自自由式式出流流；當(dāng)ht＞1.3hk時(shí)，淹淹沒(méi)式式出流流。1、判別別橋下下水流流圖式式24二、小小橋孔孔徑計(jì)計(jì)算（（試算算法））2、確定定小橋橋孔徑徑長(zhǎng)度度（1）自由由式出出流近似認(rèn)認(rèn)為矩形斷斷面梯形斷斷面252、確定定小橋橋孔徑徑長(zhǎng)度度（2）淹沒(méi)沒(méi)出流流近似認(rèn)認(rèn)為矩形斷斷面梯形斷斷面26二、小小橋孔孔徑計(jì)計(jì)算（（試算算法））3、確定定橋前前水深深H（1）橋下下為自自由式式出流流，橋橋前水水深H按下式式計(jì)算算：H—橋前水水深；；—流速系系數(shù)，，見(jiàn)表表9-2-2；vH—水深為為H的橋前前斷面面的行行近流流速。。27二、小小橋孔孔徑計(jì)計(jì)算（（試算算法））3、確定定橋前前水深深H2）橋下下為淹淹沒(méi)式式出流流，橋橋前水水深H按下式式計(jì)算算：V—由采用用的橋橋孔長(zhǎng)長(zhǎng)度計(jì)計(jì)算的的橋下下流速速。28二、小小橋孔孔徑計(jì)計(jì)算（（試算算法））4、確定定路基基和橋橋面最最低高高程橋頭路路基最最低高高程=河床最最低點(diǎn)點(diǎn)高程程+H+△橋面最最低高高程=河床最最低點(diǎn)點(diǎn)高程程+H+J+D29小橋和和涵洞洞類型型的選選擇））水流通通過(guò)涵涵洞的的水力力圖式式12第三節(jié)節(jié)涵洞設(shè)設(shè)計(jì)涵洞孔孔徑計(jì)計(jì)算3涵洞進(jìn)進(jìn)出口口處理理430一、小小橋和和涵洞洞類型型的選選擇1、小橋橋和涵涵洞的的選擇擇影響小小橋涵涵類型型的因因素主主要有有兩個(gè)個(gè)：流量流量小小或季季節(jié)性性水流流，無(wú)無(wú)漂浮浮物，，泥沙沙少—涵洞流量大大，漂漂浮物物及泥泥沙多多—小橋路堤填土高度度填土高度小，，滿足壅水要要求—涵洞填土高度過(guò)大大—小橋小橋涵類型的的選擇還要考考慮河溝縱坡坡及建筑材料料31一、小橋和涵涵洞類型的選選擇2、涵洞的類型型及其適用情情況涵洞由洞身、、洞口、基礎(chǔ)礎(chǔ)三個(gè)部分組組成。32一、涵洞類型型的選擇1、圓管涵承載結(jié)構(gòu)——素砼或鋼筋混混凝土圓管圓管涵孔徑一一般為0.75~2.0m最小填土厚度度50cm不設(shè)涵臺(tái)，基基礎(chǔ)構(gòu)造簡(jiǎn)單單受力性能好，，工程數(shù)量少少，造價(jià)低多孔時(shí)不宜超超過(guò)三孔33342、蓋板涵承載結(jié)構(gòu)——石蓋板或鋼筋筋混凝土蓋板板蓋板涵孔徑一一般為1.0~4.0m設(shè)支承蓋板的的涵臺(tái)，多采采用圬工輕型型橋臺(tái)蓋板涵可為明明涵，也可為為暗涵352、蓋板涵基礎(chǔ)可采用整整體式基礎(chǔ)或或分離式基礎(chǔ)礎(chǔ)臺(tái)身底部設(shè)鋼鋼筋混凝土支支撐梁36373、拱涵承載結(jié)構(gòu)——圬工或鋼筋混混凝土拱圈拱涵孔徑一般般為1.0~4.0m可用于明涵或或暗涵383、拱涵基礎(chǔ)與蓋板涵涵同承載潛力大，，但對(duì)地基承承載能力要求求高涵臺(tái)與蓋板涵涵類似，但設(shè)設(shè)背坡39404、箱涵承載結(jié)構(gòu)——封閉的鋼筋混混凝土箱型框框架結(jié)構(gòu)箱涵孔徑一般般為2.0~4.0m414、箱涵采用雙層基礎(chǔ)礎(chǔ)，上層為10cn厚的混凝土，，下層為40~70cm的砂礫墊層鋼筋用量大，，施工麻煩，，多用于軟土土地基或高速公路的通道道425、倒虹吸涵在路基填土不不高，路線兩兩側(cè)水深高于于路基高度，，或在淺路塹處處，可采用倒倒虹吸涵。43二、水流通過(guò)過(guò)涵洞的水力力圖式1、無(wú)壓力式特點(diǎn)：洞身內(nèi)內(nèi)水流全具有有自由液面。。條件：普通式：流線型：44二、水流通過(guò)過(guò)涵洞的水力力圖式2、半壓力式特點(diǎn)：進(jìn)水口口口被水淹沒(méi)沒(méi)，洞內(nèi)部分分水面具有自自由液面條件：普通式：流線型：不出出現(xiàn)出水口不被湮湮沒(méi)45二、水流通過(guò)過(guò)涵洞的水力力圖式3、壓力式特點(diǎn)：整個(gè)洞洞身被水充滿滿，不具有自自由液面條件：普通式：不出出現(xiàn)流線型：或出水口被淹淹沒(méi)46三、涵洞孔徑徑計(jì)算（1）無(wú)壓力式涵涵洞進(jìn)水口處處，涵內(nèi)的最最高水面與涵涵洞頂之間要要保持一個(gè)最最小凈空高度度△。1、無(wú)壓力式涵涵洞47三、涵洞孔徑徑計(jì)算1、無(wú)壓力式涵涵洞（2）從涵前水深深H到進(jìn)口水深H’的降落系數(shù)取取0.87（3）收縮斷面的的水深hc=0.9hk，涵前的行近近流速v0≈0，即H0≈H。（4）涵洞出口處處或收縮斷面面處的最大允允許流速48三、涵洞孔徑徑計(jì)算無(wú)壓力式涵洞洞的基本公式式實(shí)際工程中，，涵洞孔徑多多按照標(biāo)準(zhǔn)圖圖的水力計(jì)算算資料采用。。492、半壓力式涵涵洞半壓力式涵洞洞的水力計(jì)算算，常以涵前前斷面和進(jìn)口口收縮斷面作作為計(jì)算斷面面，根據(jù)能量量方程來(lái)推算算流量和涵前前水深。其基基本公式為：：503、壓力式涵洞洞為充分利用斷斷面，達(dá)到縮縮小孔徑的目目的，壓力式式涵洞一般采采用進(jìn)水口升升高式的洞口口建筑，使涵涵頂與水流線線形基本一致致?；竟绞綖椋?11、涵洞洞口形形式的選擇四、涵進(jìn)出口口處理（1）八字翼墻式式或錐形護(hù)坡坡式洞口適用于平坦順直、河河溝較寬、縱縱斷面高差變變化不大的河溝和孔徑徑有一定壓縮縮的情況。521、涵洞洞口形形式的選擇（2）一字墻護(hù)坡坡洞口適用于邊坡規(guī)則的人人工渠道或在在窄而深、水水流比較集中、河床縱縱斷面變化不不大的天然河河溝。53（3）跌水井式洞洞口1、涵洞洞口形形式的選擇適用于涵底高程低于于路基邊溝溝溝底高程的情情況541、涵洞洞口形形式的選擇（4）流線型洞口口既適用于壓力力式涵洞，又又適用于無(wú)壓壓力式涵洞，，多用于蓋板涵涵和拱涵555）斜交涵洞洞洞口當(dāng)涵洞與路線線斜交時(shí)，洞洞口布置常見(jiàn)見(jiàn)的有兩種。。斜交正做：洞洞口斷面與涵涵洞軸線垂直直，與路中心心線斜交——圓管涵和斜度度大的拱涵斜交斜做：洞洞口斷面與路路中線平行，，與涵洞軸線斜交——多用56四、涵洞進(jìn)出出口處理（1）進(jìn)水洞口溝溝床加固處理理1）緩坡涵洞進(jìn)進(jìn)水口溝床加加固①縱坡小于10%的順直河溝翼墻間采用干干砌片石鋪砌加固。對(duì)對(duì)流速較小、孔徑較較大的多孔涵洞，可可采用U形鋪砌。2、進(jìn)出口溝床床加固處理57②涵