公路橋涵水力計(jì)算-小橋涵水力計(jì)算概要

公路橋涵設(shè)計(jì)01第一節(jié)小橋涵水力計(jì)算概要第二節(jié)小橋水力計(jì)算小橋涵水力計(jì)算

第三節(jié)涵洞水力計(jì)算第四節(jié)確定小橋涵孔徑經(jīng)驗(yàn)方法03040201任務(wù)及內(nèi)容小橋涵水力計(jì)算的特點(diǎn)小橋涵水力計(jì)算概要

小橋涵孔徑計(jì)算的一般要求04030205

小橋涵孔徑與水毀小橋水流狀態(tài)

小橋涵水力計(jì)算概要概念：1.孔徑：指橋涵下過水凈空的大小，它是橋涵設(shè)計(jì)的基本尺寸。2.通常橋梁孔徑用孔數(shù)和單孔跨徑表示：

2—13m3.涵洞孔徑用孔數(shù)、單孔跨徑和涵臺(tái)高度表示：

2—250×200cm2

（孔數(shù)—標(biāo)準(zhǔn)跨徑×涵臺(tái)高度）4.

圓管涵則用涵管的孔數(shù)和內(nèi)徑表示：

2—150cm一、任務(wù)及內(nèi)容1.任務(wù)小橋涵水力計(jì)算主要是解決小橋涵孔徑尺寸問題，通過水力計(jì)算，確定橋涵孔徑大小，以確保設(shè)計(jì)流量順利安全地通過橋（涵）下，而不發(fā)生不利沖刷、水毀以及不利的壅水。孔徑計(jì)算的任務(wù)是：在足以宣泄設(shè)計(jì)洪水流量并保證橋涵前雍水不致過高、橋涵下流速不致沖刷河床或結(jié)構(gòu)物的條件下，通過水力計(jì)算確定合理經(jīng)濟(jì)的橋涵孔徑尺寸。2.內(nèi)容（1）確定橋涵的孔徑尺寸大??；（2）確定河床（進(jìn)出口）加固的類型和尺寸，上下游需設(shè)各種消能（力）設(shè)施的類型和尺寸；（3）計(jì)算并確定壅水高度，小橋橋面最低標(biāo)高或小橋涵頂上的最低路堤標(biāo)高；（4）確定橋（涵）跨布孔方案。二、小橋涵水力計(jì)算的特點(diǎn)1.小橋孔徑計(jì)算的特點(diǎn)（1）跨徑與臺(tái)高之間無一定比例關(guān)系，孔徑計(jì)算主要是解決跨徑長(zhǎng)度問題；（2）橋身斷面的過水阻力小（橋臺(tái)寬度較?。?，沿程阻力忽略不計(jì)；（3）一般不加固河床，允許不沖刷流速是小橋孔徑計(jì)算的重要控制條件；（4）要求有一定的凈空高度，計(jì)算時(shí)按水力學(xué)的寬頂堰計(jì)算。2.涵洞孔徑計(jì)算的特點(diǎn)（1）跨徑與臺(tái)高之間有一定比例關(guān)系，其經(jīng)濟(jì)比例通常為1∶1～1.5∶1，孔徑計(jì)算要解決跨徑及臺(tái)高兩個(gè)關(guān)系；（2）考慮洞身過水阻力的影響，因?yàn)檫^水孔道長(zhǎng)而小；（3）通常人工加固河床，提高允許流速；（4）洞身水流可充滿洞身并可觸及洞頂。大中橋與小橋孔徑計(jì)算有什么不同？大中橋孔徑計(jì)算以沖刷系數(shù)作控制條件，容許橋下發(fā)生一定的沖刷，采用天然河槽斷面平均流速作為橋孔設(shè)計(jì)流速，并按自由出流條件，由計(jì)算的過水面積推求橋孔長(zhǎng)度；小橋孔徑計(jì)算則以容許不沖刷流速作為控制條件，河床不容許發(fā)生沖刷，但容許有較大的橋前壅水高度，須考慮橋孔的出流狀態(tài)，按此確定橋孔長(zhǎng)度。涵洞孔徑計(jì)算與小橋孔徑計(jì)算有什么不同？涵洞洞身隨路基填土高度增加而增長(zhǎng)，洞身斷面尺寸對(duì)工程量影響較大。因此計(jì)算涵洞孔徑時(shí)，還要求跨徑與臺(tái)高有一定的比例關(guān)系。通常采用加固河床提高容許流速的辦法來減小涵洞孔徑，由于河床加固后的容許流速都比較高，如計(jì)算孔徑時(shí)仍按容許不沖刷流速控制，根據(jù)設(shè)計(jì)流量計(jì)算出涵洞孔徑會(huì)很小，從而使得涵前水深增加，它將危及到涵洞與路堤的安全。因此，控制涵前水深、滿足泄流要求與具有一定合適斷面高寬比例，是涵洞孔徑計(jì)算的基本要求。三、小橋涵孔徑計(jì)算的一般要求（1）小橋涵孔徑必須保證設(shè)計(jì)洪水、流水和漂流物等的安全通過；必須滿足交通、農(nóng)田灌溉、排澇和排堿等的合理需要；同時(shí)要考慮橋涵前積水影響路堤的穩(wěn)定和農(nóng)田村舍的受淹影響，通過全面分析，從而選定孔徑。（2）小橋涵孔徑不應(yīng)單憑流量計(jì)算資料來確定，其他如流域水文特征、溝槽形態(tài)、地質(zhì)特點(diǎn)、沖淤情況、人類活動(dòng)等對(duì)橋涵孔徑大小都會(huì)產(chǎn)生影響，在確定孔徑時(shí)，應(yīng)充分給與考慮。（3）小橋涵孔徑應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)孔徑，并應(yīng)大于規(guī)定的最小孔徑要求。（4）小橋宜設(shè)計(jì)為自由出流狀態(tài)，涵洞應(yīng)設(shè)計(jì)為無壓力式。（5）有壓涵洞水壓力較大，沉陷縫處容易漏水，危及基礎(chǔ)和路堤，所以涵洞應(yīng)設(shè)計(jì)為無壓的，僅在特殊情況下，有充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較依據(jù)時(shí)，方可采用有壓涵洞。（6）涵洞可設(shè)計(jì)成單孔或雙孔。由于多孔涵洞流量分配不均勻，使個(gè)別涵孔通過流量有可能超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，故不宜修建，只有個(gè)別情況在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上均屬適宜時(shí)，方可采用多孔。（7）小橋涵孔徑式樣，在同一區(qū)段內(nèi)應(yīng)力求簡(jiǎn)化，以便于施工及養(yǎng)護(hù)維修。四、小橋涵孔徑與水毀公路橋涵水毀的成因分析小橋涵水毀的防治公路橋涵水毀的成因分析從小橋涵水毀實(shí)況，可歸納其水毀主要成因：

（1）較大孔徑的小橋、涵洞，由于基礎(chǔ)的埋置深度不夠或未設(shè)必要的調(diào)治防護(hù)構(gòu)造物，而致橋臺(tái)及涵洞進(jìn)出口被沖毀。

滬陜高速大橋橋墩受損嚴(yán)重商州水務(wù)局稱洪水沖刷所致（2）涵洞壓縮水流過大，在墩臺(tái)周圍形成高速螺旋水流，劇烈地沖刷床面泥沙，墩臺(tái)前形成一個(gè)漏斗形的沖刷坑而危及墩臺(tái)。同時(shí)，沖起的泥砂隨水流挾帶運(yùn)往下游，有時(shí)在墩臺(tái)的兩側(cè)逐漸下沉，造成淤塞。上范線K3+980獅山小橋水毀橋臺(tái)空洞柏塘鎮(zhèn)的一座橋，幾年前遭到洪水沖擊，造成橋體部分坍塌公路橋涵水毀的成因分析（3）公路沿線的小橋、涵洞布置的數(shù)量少，排水系統(tǒng)不完善，或河溝上游有堆積物、漂浮物，導(dǎo)致小橋涵堵塞，引起洪水漫流路面，沖蝕路肩乃至毀壞路基或橋涵。連續(xù)大雨，造成該涵洞墻身松動(dòng)，蓋板斷裂，導(dǎo)致涵洞塌陷、堵塞，加上水流過猛，大量泥沙積聚在涵洞中，涵洞內(nèi)的水流，直接從公路中間往上冒，造成路面嚴(yán)重積水公路橋涵水毀的成因分析修建高速公路時(shí)建設(shè)的涵洞，交通涵兼排水涵涵洞地勢(shì)低，連接下游的排水溝太小，再加上淤泥堵塞才導(dǎo)致涵洞常年積水泥石流堵塞涵洞（4）小橋涵進(jìn)水口緊接較陡的山坡，進(jìn)水口處的路基及防護(hù)構(gòu)造物由于洪水急流的頂沖而被摧毀，或因?yàn)樘运⒒A(chǔ)造成了水毀。

（5）受資金、材料的限制，公路標(biāo)準(zhǔn)低、質(zhì)量差，缺少排水和防護(hù)構(gòu)造物；平原地區(qū)的路基標(biāo)高太低，填土高度較??；多年來農(nóng)、林、水和公路建設(shè)欠協(xié)調(diào)，破壞了生態(tài)平衡，同時(shí)公路橋涵的抗災(zāi)能力降低，嚴(yán)重的則發(fā)生了水毀。小橋涵水毀的防治（1）注意小橋涵設(shè)計(jì)的合理性。橋涵位置的選定、結(jié)構(gòu)的形式、凈孔的大小、進(jìn)出口的布置等一系列因素，均不可忽視。

（2）平原地區(qū)橋涵設(shè)計(jì)既要加大橋涵底縱坡，又要注意進(jìn)出口水流的縱向順暢銜接。進(jìn)口宜擴(kuò)大引納水流，有條件時(shí)，涵洞進(jìn)口可采用流線形（升高管節(jié)式）。

（3）山區(qū)水流流速較大，當(dāng)橋涵處地基為土質(zhì)時(shí)，為了防止嚴(yán)重沖刷，應(yīng)鋪砌加固橋涵下的河溝底面。下游出口可采用挑坎（一、二、三級(jí)挑坎）或加設(shè)急流槽、消力池、消力檻等消能設(shè)施。小橋涵水毀的防治（4）對(duì)上游蜿蜒曲折的河溝段，可裁彎取直，改善水流條件。有時(shí)還可以在橋涵前河溝的上游，加設(shè)消力池等消能設(shè)施，以達(dá)到降低流速，沉積泥沙的目的。孔徑是影響小橋涵水毀的重要因素，正確進(jìn)行小橋涵水力計(jì)算，合理確定小橋涵孔徑是防止水毀的重要措施之一。五、小橋涵水流狀態(tài)1.水流類型水流的類型有臨界流、緩流、急流三類。當(dāng)計(jì)算基線通過河底時(shí)，位能：動(dòng)能：能率：當(dāng)流量及流水?dāng)嗝嫘螤顬橐阎獣r(shí)，能率為水深的函數(shù)：C點(diǎn)的能率最小，稱為臨界點(diǎn)。其對(duì)應(yīng)水深為臨界水深其相應(yīng)流速稱為臨界流速位能線動(dòng)能線能率線五、小橋涵水流狀態(tài)2.臨界流及其水力參數(shù)臨界流就是水深等于臨界水深時(shí)的一種特殊的水流狀態(tài)。主要參數(shù)有：（1）臨界水深（2）臨界流速

（3）臨界坡度（1）臨界水深臨界水深時(shí)的能率最小，有對(duì)任何形狀的斷面，有，B為水面寬度。因此