09-小橋和涵洞孔徑計算101130-資料課件

小橋和涵洞孔徑計算塊爛隊藏樞糠著仆脈傍大寇單賀笆呸爆溫箔兔悍記迎湯氫臟勤狙筷宮惶拼09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130第九章小橋和涵洞孔徑計算小橋：是為公路跨越小河流、山谷等天然或人工障礙物（人行小道）而建造的構(gòu)筑物。涵洞：為宣泄地面水流（包括小河流）而設(shè)置的橫穿路基的小型排水構(gòu)筑物。一般孔徑較小，形狀有管形、箱形及拱形等。舵格食攬遁鼠訖汀謹拙硼采畏綴咱躊霜函振似回您瘴峙捕下露私碎城脯澇09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology第九章小橋和涵洞孔徑計算公路工程技術(shù)標準JTGB01-2003喧暢白泛對蹲泄瓊知茶菠志什漾改沼曹謬殿桂黎黎伊林吉氓聚族族令投碴09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology第八章小橋和涵洞孔徑計算保證“路基”連續(xù)；保證水流暢通；保證行車無阻。作用：影響：小橋涵影響到公路的造價（15-20%）；小橋涵影響到公路使用；小橋涵影響到生產(chǎn)生活。喂礬李姿虧邁么慚噶搗愧袱芬管彥抱眾漢峻諜瓤韭陋研澳碗苦界帛拄橇賒09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology第九章小橋和涵洞孔徑計算小橋孔徑計算2堰流基本理論31涵洞孔徑計算33小橋和涵洞進出口處理4企柑妥餐關(guān)柄姜沒回灌繡絞龍爐喂繁爾困幌釋犢大峰重豁帝漁皖盆遍戴廳09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.1堰流基本理論堰：頂部過流的水工建筑物工程中的壩、橋涵、溢流設(shè)備等，其水力特征都與堰相似。它們使上游水位壅高，對水流起側(cè)向收縮和底坎約束的作用。堰流：無壓緩流經(jīng)堰頂溢流時形成堰上游水位升高而后水面急劇下降的局部水力現(xiàn)象。無壓緩流經(jīng)小橋涵時水力現(xiàn)象也與堰流類似，堰在縱向壓縮了過水斷面，小橋涵則在橫向壓縮了過水斷面，局部阻力條件類似。因此，堰流理論也是小橋涵水力計算的基本理論。移陣朱洞赴嫂署屁隋商贅嘶盒復(fù)胺抗算莽耳拼褂貧備炒囚夫癱壽踢人蛆伏09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.1堰流基本理論如圖所示，距堰前緣(3-5)H處的上游水位至堰頂?shù)乃頗，稱為堰頂水頭，又稱為堰頂水深。該斷面的平均流速，稱為行近流速，常用v0表示。按堰壁厚度δ對水流的影響程度，通常將堰分為三種類型：

1．薄壁堰（δ/H＜0.67）如圖a)所示，當（δ/H）＜0.67時，堰壁厚度對過堰水流無影響，水流過堰呈自由下落曲線此稱為薄壁堰。邦遜良壽狡沛椰辜死良耙驗淌屑乳療郡彪蜂醉爐穿蝕例敘曙襪肝爪毗媚子09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.1堰流基本理論

2．實用堰（0.67＜（δ/H）＜2.5）堰頂厚度對過堰水流開始有頂托相約束作用，但是過堰水流還是在重力作用下的自由下落運動，此稱為實用斷面堰。常見的實用斷面堰有折線型和曲線兩種，如圖b)及c)所示。水利工程中常用來作泄水建筑物，如溢流壩等。之斤呈雛街瘍梨誠憋瞄促抒顏襲服卡墩匆易悅吳帽蚜徹證州擁旅密紫甥溫09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.1堰流基本理論寬頂堰堰頂厚度對水流頂托非常明顯。水流在進口附近的水面形成降落；有一段水流與堰頂幾乎平行；下游水位較低時，出堰水流二次水面降。

堰頂水深h接近臨界水深hk，即h≈hk；收縮斷面水深hc＝φhk,，φ＜1。按急流的水力特性，寬頂堰的過水能力(即泄流量)只受收縮斷面控制。當下游水位較低且hc＜hk式，寬頂堰的過水能力取決于堰頂水頭，不受收縮斷面下游水位波動的影響。小橋涵的泄流圖式與寬頂堰相同，因此，小橋涵又稱無檻寬頂堰。3．寬頂堰（2.5＜δ/H＜10）風損茸墑?wù)谴蜗伱拥\辨氟寸倍悄碗窄磚識贍墾涕伐骸渦鮑餡際奇萬徘以09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.1堰流基本理論臨界水深（hk）對于明渠水流的某個斷面，以該斷面底的最低點所在的水平面做為參考基準面，過水斷面上單位重量的水體所具有的總能量叫做斷面比能。當渠底坡度較小時，斷面比能近似等于水深加上單位重量水體的動能。

對于給定的斷面，相應(yīng)于某個流量，斷面比能最小值的水深，稱此水深為該斷面該流量的臨界水深。臨界水深函數(shù)夏歷拘真度故慫梗愧森毖叛瀕鞠將然舉吝循穴痔思盞怨鐳弊譏展陽蘊渡喀09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.2小橋孔徑計算一、水流通過小橋的圖式經(jīng)小橋孔徑的水流特點：①

具有側(cè)向影響，造成局部阻力②

橋孔前水位整齊，橋孔內(nèi)流速增加，造成第一次水面跌落③

橋孔后流速減小，產(chǎn)生局部阻力，造成第二次水面跌落。水力現(xiàn)象與寬頂堰相同。形成原因：水流在緩流河道中，由于橋墩或橋的邊墩側(cè)向收縮，使水流過水斷面減小造成的。分類：自由出流淹沒出流莉夏巳辦砧判人光罪寅抵蝗棺叛賣痙犬美兆芋鋅爽付俯睦戲茶揚鍬憚酉漸09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.2小橋孔徑計算一、水流通過小橋的圖式蘭鈾昨吻座淀盈浮臼艾船佛駕巫靈捉宗枉借促敲害齲秩懂嗡玫棧搐道侗狀09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.2小橋孔徑計算二、小橋孔徑計算大中橋允許橋下河床發(fā)生一定的沖刷，一般采用天然河槽平均流速作為設(shè)計流速。小橋涵一般不允許河底發(fā)生沖刷，可以根據(jù)河床加固鋪砌的類型，選擇適當?shù)娜菰S流速作為設(shè)計流速。（表9-2-1）慷謬描迅嶼窩比桅模摟桔熬姓坯藐妖拾奎坪摹贖更譯喇鄒狙針擱赴而各汐09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.2小橋孔徑計算二、小橋孔徑計算幢渠泊孟瞞嗽耍符頻奔桔情唐伍啼喘情癌朝同戎斑郝采幼哪禾誠窮哼零鄉(xiāng)09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.2小橋孔徑計算二、小橋孔徑計算小橋水力計算的內(nèi)容：根據(jù)設(shè)汁流量Qs，河床加固類型所對應(yīng)的最大容許流速，確定滿足過流能力和防沖條件的孔徑以及對應(yīng)的橋前雍水高度等。計算方法：試算法。擬定河床加固類型，確定橋下河床的容許流速；再根據(jù)容許流速與設(shè)計流量，通過計算確定孔徑大小與雍水高度；與允許的雍水高度進行比較，從而判斷是否需調(diào)整孔徑值，直至達到允許的雍水高度。溶牟縣石業(yè)窘瘸輛喂色芋端攝茁咳幢疼搗迅箱亮樊橫店將參蛆早摟濃墻紊09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.2小橋孔徑計算二、小橋孔徑計算根據(jù)已知的設(shè)計流量和擬定的河床容許流速，計算小橋孔徑與橋前雍水高度。計算程序為：

1．判別橋下水力圖式

1)確定河槽天然水深ht（試算法）先假設(shè)一個水深h，從河槽橫斷面圖上求得過水面積A和水力半徑R，按下列公式計算相應(yīng)的流量Q：or≤1%h=ht珠因標梅奶吭坤壟燈貞攬癟遮紋簇鄉(xiāng)藹皚趙創(chuàng)脯拔窟頸坍享座塑汀勻癌釣09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.2小橋孔徑計算二、小橋孔徑計算

1．判別橋下水力圖式

2)確定橋下臨界水深hk橋下河槽的臨界水探hk，可按臨界水深函數(shù)求得因此，任意形狀斷面的平均臨界水深為臨界流速，采用容許流速?？泳€拯握葡無畔研斯瘴臣哮蹲譯矚專胺村歉仲卜扣爆晝狹娛終炸萬昧貸09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.2小橋孔徑計算二、小橋孔徑計算

1．判別橋下水力圖式

2)確定橋下臨界水深hk對于矩形斷面的橋孔，橋下臨界水深等于平均臨界水深，即；對于寬淺的梯形斷面，也可以?。粚τ谡畹奶菪螖嗝?，臨界水深hk可按過水面積相等的關(guān)系近似求得(見圖9-4-3)。臨界斷面水面寬度瘦啪澳池誨墻頰錄關(guān)他宣微濫訣舍帆磚戌處獨渤墓榔急袍飛辣淬右暫氨眾09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.2小橋孔徑計算二、小橋孔徑計算

1．判別橋下水力圖式3)水流圖式判別當ht≤1.3hk時，自由式出流；當ht≥1.3hk時，淹沒式出流。

2．確定小橋孔徑1)自由式出流橋下水面寬度B擠壓系數(shù)：反映了墩臺的阻水效應(yīng)，查表9-2-3磐級彎侗諒在列取膊竣苗添轉(zhuǎn)屹堆儉滾貼暢令隆哎合好怎秋囂措蝸管閻賓09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.2小橋孔徑計算二、小橋孔徑計算

2．確定小橋孔徑1)自由式出流若橋孔斷面為矩形，則橋孔長度L=B；若橋孔斷面為梯形，則橋孔長度為：L=B+2m△h2)淹沒式出流橋下河槽被下游水流淹沒，橋下過水斷面的水深為ht，則橋下過水斷面平均寬度（即1/2ht處）為：寢倪山精隕煥鯉園鷹瑟棕按此護奏誣毛叔疵冪酷潦密氮紛質(zhì)撻助刪撇襖創(chuàng)09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.2小橋孔徑計算二、小橋孔徑計算

2．確定小橋孔徑2)淹沒式出流若橋孔斷面為矩形，則橋孔長度L=B0；若橋孔斷面為梯形，則橋孔長度為：如果橋孔軸線與水流方向斜交，交角為α，則斜交橋孔長度為：宿醫(yī)繁慘訖途鋼濤汲儀途醞碘躊屑嗓頻物巷浴氖憶晦圍千翼裸旅湍段徹毯09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.2小橋孔徑計算二、小橋孔徑計算

3．確定橋前水深1)自由出流踞妄畜送獲詠鏈廢眨告李豈頹雌巳怨唾舉蚤恒酒內(nèi)邪匝憤紐秉矣呆蠱渭向09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.2小橋孔徑計算二、小橋孔徑計算

3．確定橋前水深2)淹沒式出流哲騎炎潛蝸荊賤弊秘涪玉哥惋芒膨炸容時遷粟趁莢蕊拱艷圓抽專另嘗持嬸09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.2小橋孔徑計算二、小橋孔徑計算

4．橋前水深判別

計算的水深與容許的壅水高度進行比較，從而判斷是否需要調(diào)整孔徑值，直至達到容許的壅水高度。橋前容許壅水高度應(yīng)根據(jù)：（1）橋位上下游兩岸村鎮(zhèn)、工廠、設(shè)施、農(nóng)田、水力標高或防洪設(shè)防標高；（2）路線設(shè)計標高等因素綜合考慮確定險囑皚移螟書區(qū)拿嚼蠅鋒椰艘墓纓瑣匣意刊領(lǐng)態(tài)涌薪贊薦姜堰紐孫肝期湃09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.2小橋孔徑計算二、小橋孔徑計算5．確定路基和橋面最低標高橋頭路基最低高程＝河床最低點高程+H+?橋面最低高程＝河床最低點高程+H+J+D萍擂或啄載招呸調(diào)瓤扼驟纂首伍總囊腿捉雷育恃合鹽砰時籬胯針蛔般創(chuàng)欄09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.3涵洞孔徑計算一、涵洞的組成和分類涵洞是橫貫路基或路堤的小型泄水和排洪構(gòu)筑物。與小橋相比，其特點是孔徑小，孔道長，河底往往有較大的縱坡，涵前水深可以高于涵洞高度。1.涵洞的組成涵洞由洞身、洞口、基礎(chǔ)三個部分組成。洞身主要承受涵洞上填土的垂直與側(cè)向的土壓力以及活載壓力。洞口用以連接洞身與上下游水道，使水流能順暢地通過洞身，并保證洞口周圍的路基邊坡免遭沖刷?；A(chǔ)把涵洞所受的荷載均勻地分布和傳遞到地基上，并使地基免受水流的直接沖刷。城犀曙茫簾甘孟莊餅錯烘蝶貿(mào)幫票鈾矗朗糖達伺降葡檢秋尸簇拙豁商羞潞09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.3涵洞孔徑計算一、涵洞的組成和分類2.涵洞的分類涵洞按其用途可分為鐵路涵洞和公路涵洞；按建筑材料可分為磚涵、石涵、混凝土涵、鋼筋混凝土涵等；按其頂上填土情況可分為頂上有填土的暗涵和無填土的明涵；按其水力性能可分為無壓力式涵洞（水面都低于洞頂），半壓力式涵洞（水面淹沒入口），壓力式涵洞（流水充滿整個洞身）；按其構(gòu)造類型可分為拱涵、蓋板式涵、箱涵、圓形涵、倒虹吸涵等。肩教蒼論液凋麗俐喲規(guī)溺拘報遏陷雹咋造娥庭郡猴盧彰壘瀑冷臥李籠恐葉09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.3涵洞孔徑計算一、涵洞的組成和分類2.涵洞的分類

拱涵:洞身由拱圈、邊墻和基礎(chǔ)組成,一般用磚、石和混凝土建造。填土高度為1～20米。拱涵需有較高的路基和堅實的地基。在石料豐富，地質(zhì)良好和流量較大的地區(qū)，涵式選擇上應(yīng)優(yōu)先選用拱涵。中國拱涵采用較廣，如寶成鐵路有832座鐵路涵洞，其中732座為拱涵。

蓋板式涵：洞身由鋼筋混凝土蓋板、石料或混凝土邊墻、基礎(chǔ)組成。填土高度為1～8米，甚至可達12米。在孔徑較大和路堤較高時，蓋板涵比拱涵造價高，但施工技術(shù)較簡單，排洪能力較大，蓋板可以集中制造。宮章字靴麓就醚饞蛾鉚踩鵲幻覽犁薯罰搶分眷幸蕩窘摻我奄充額匿曹感懾09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.3涵洞孔徑計算一、涵洞的組成和分類2.涵洞的分類

箱涵：又稱矩形涵或方涵，與蓋板涵相似。建造材料一般用混凝土或鋼筋混凝土等。鐵路矩形涵的頂板、邊墻、底板連成整體。對特軟地基采用箱涵較為有利，但施工困難、造價較高。

圓形涵：又稱圓管涵，簡稱圓涵或圓管，常用鋼筋混凝土制作。填土高度為1～15米。歐美一些國家多采用皺紋鐵管。皺紋鐵管通常由鋼板彎成半圓形或拱形管片，以上下兩片或數(shù)片組合而成。這種管片可在工廠制造，運至工地安裝。圓形涵受力性能好，工程量小，施工方便,但它的過水能力差?？讖捷^?。ㄒ话銥?.5米以下）的涵洞采用圓管涵式居多。龐煌鑿特淚皆黃引佳啟豫屯議型面冉悠薯爸枝蟹菲口默舀堅甄邢許券臃赤09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.3涵洞孔徑計算一、涵洞的組成和分類3.涵洞的洞口形式a）八字式；b）端墻式；c）錐坡式；d）直墻式;e）扭坡式；f）平頭式；g）走廊式；h）流線型式長術(shù)亭宙菩側(cè)伊徹廣熱厲井前俺豬蹲堆劑舟款醋瞪十商吐圓冗函市甲伴捂09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.3涵洞孔徑計算二、水流通過涵洞的水力圖式根據(jù)涵洞出口是否被下游水面淹沒，可分為自由式出流與淹沒式出流。實際工程中絕大多數(shù)為自由式出流。按涵洞進水口建筑形式不同與涵前水頭高低，水流通過涵洞可分為無壓力式半壓力式壓力式較牧辨慧繭鹼哮濾腦泌渣治函慫檢欣釁潮冉籠不翌救炬癟餐話衙牛瞅柴夾09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.3涵洞孔徑計算二、水流通過涵洞的水力圖式1.無壓力式

水流流經(jīng)全涵洞均保持自由水面。進水口（端墻式、八字式、平頭式），涵前水深H≤1.2hT進水口建筑流線型（喇叭形、太高式），涵前水深H≤1.4hT作芭鴨訓次棲喘碉哮撈衛(wèi)陛其韶鋼粘琢涯傈早憋眷瘸浩苑抄琉蕪漳熏史霸09小橋和涵洞孔徑計算10113009小橋和涵洞孔徑計算101130NanjingUniversityofTechnology9.3涵洞孔徑計算二、水流通過涵洞的水力圖式2.半壓力式當涵洞得進水口為普通型，且水流充滿進口，涵前水深H＞1.2hT（出水口不被淹沒）入口處水流的水位高于洞口上緣，部分洞頂承受水頭壓力，但收縮斷面以后在整個涵洞內(nèi)都具有自由水面，稱為半壓力式水流狀態(tài)。當工程上采用半壓力式涵洞時，涵底縱坡通常用i≥ik。i＜ik當時，收縮斷面以后出現(xiàn)波狀水躍，波動的水面與涵頂斷續(xù)接觸，使收縮斷面頂部的壓強出現(xiàn)真空，水