小桥涵勘测概要.doc

第一节 小桥涵勘测概要一、目的内容及要求1.目的； 小桥涵勘测的目的是通过桥涵的外业勘测和调查，收集和初步整理出小桥涵设计所需的水文、水力、地形、地质、和环境及其他资料和数据。2.内容1）初测阶段：搜集有关资料、拟定桥涵位置、结构类型、孔径、附属工程的基本尺寸，初步计算工程量等。 2）定测阶段：在初测基础上，进行详细调查、测量和分析计算，确定桥涵位置、孔径、墩台高度、结构类型、基础埋置深度，以及必要的附属工程。主要有：桥涵址处测量和水文勘测；工程地质和地貌调查；气象资料搜集；建筑材料供给调查；原有桥涵构筑物和水利设施调查；当地对拟建小桥涵的要求等。二、准备工作勘测前的准备工作包括：仪具准备和资料收集两项工作1.仪具准备； 地形测量、水文测验、地质调查等方面的有关仪器和工具，随收集资料的内容和桥涵大小及复杂程度不同，仪器工具的种类和数量也有所不同，常用有：红外仪、经纬仪、皮尺、手水准、罗盘仪、地质锤、GPS。2.资料收集；1）地形图 。2）水文资料 3）气象资料 4）地质资料 5）其他资料 第二节 小桥涵的位置选择一、选择原则；1、小桥涵位置应服从路线走向。2、小桥涵址应布设在地质条件良好，河床稳定的河段。3、小桥涵址应选择在水文、水力条件较好的河段。4、位置选择要综合考虑各种因素，并进行技术经济比较，使桥涵工程量最小，以减少工程造价和养护费用。二 、小桥涵设置地点1、天然河沟与路线相交处2、农田灌溉与路线相交处3、路基边沟排水渠4、与其它路线交叉处5、其它情况：1）平原地区，路线通过较长的低洼地带及泥沼地带，宜多设几道涵； 2）平原区路线穿过天然积水洼地，宜多设几道涵； 3）路线靠近村镇的，注意设涵排水。 4）山区岩层破碎及塌方地段，应配合路基病害整治设涵三、小桥涵具体定位1小桥位置的确定； 小桥定位主要是确定小桥的中心桩号及桥轴线方向以及跨河沟时路中线位置。2.涵洞位置的确定1）平原区涵位1、沟心设涵；2、适当改沟；3、注意设农田灌溉涵洞。2）山岭及丘陵区涵位 1、顺沟设涵；2、改沟设涵（图3-7）；3、路基排水涵：下坡变上坡的凹形竖曲线外、陡坡变缓坡处、陡坡急弯处、 路基挖方边坡上；4、岸坡设涵5、改沟合并；6、挖排水沟而不设涵洞；7、当必须在河湾处设涵时，涵位置设在水流较集中的一侧，以利水流通过。8、应尽量避免在可能错动的断层、崩塌、滑坡、及岩溶发育等不良地段。3）特殊条件下涵洞位置的确定；（1）斜交涵位布置 (2）水库地区桥涵定位 (3）、泥石流地区桥涵定位 (4）、灌溉建筑物的桥涵定位 (5）、航道和交通桥涵定位 (6）、一涵多用时的定位第三节 小桥涵测量一、内容及目的；1、实地测出涵位，核对桥涵位是否恰当，布设是否合理，并钉出桥涵位中心桩；2、与路线测量密切配合，及时提供路线设计所必需的资料；3、通过测量为桥涵内业设计提供断面、地面标高及其它。二、桥涵位中桩钉设1、实地确定涵位时中桩钉设2、纸上定线时涵位的钉设三、桥涵址断面测量1.小桥：1）一般情况断面测量； 一般沿路线方向，按上、中、下三个部分施测断面（图3-17）。测量范围一般至最高洪水位泛滥线以上，或河岸两侧以外20m。若河床顺直且比降不大时，可只测下游断面。2）水下河床断面测量（1）水深测量；（2）测深方法：测深杆法、测深绳锤法；（3）起点距控制：断面索法、交会法。2.涵洞：只测涵中心外测一个河沟纵断面。一般上、下游各测15m20m。四、桥涵址地形测量；1.桥涵址示意图2.桥涵址地形图第四节 小桥涵水文勘测一、勘测任务及内容；1、水文勘测任务；水文勘测是指对桥涵位所在河沟的水文参数进行测量、调查和资料收集的工作。其任务是为推算桥涵设计流量和确定桥涵孔径提供有关的水文、地形、土壤、植被、气象以及农田水利的方面的资料。2、主要内容（1）应收集以下资料：沿线地形图；设计流量计算所需的资料；地区性洪水计算方法、历史洪水资料、各河沟已有洪水计算成果；现有排灌系统及规划方案图、各排灌渠的设计断面、流量、水位等。（2）水文调查与勘测应含以下主要内容：各汇水区内土壤类别、植被情况、蓄水工程分布及现状；选定河沟糙率； 位于村庄附近，应调查历史洪水位、常水位、河床冲於及漂浮物等情况； 调查涎流冰及原有桥涵的现状、结构类型、基础埋深、冲刷变化、运用情况等；测河沟比降；测水文断面。2）具体内容；暴雨推理法；径流形成法；形态调查法；直接类比法。二、小桥涵调查及测量1洪水调查；1）、调查河段选择2）、调查方法3、水文资料的审查4）、洪痕可靠程度评定2河道及既有涉河工程调查；1）河道调查的主要内容2）既有涉河工程调查的主要内容三、小汇水流域水文资料收集与参数的确定1径流形成法资料收集；1）汇水区面积A2）主河沟平均坡度3）汇水区平均宽度B及横向平均坡度Ih4）土壤类属调查5）汇水区地表特征与植被情况调查 2形态调查法资料收集；1）调查历史洪水及相应频率2）形态断面测量及设置3）洪水比降测量第五节 小桥涵工程地质调查一、目的及主要内容1、目的 了解桥涵地基的承载能力、地质构造、地下水情况及其对桥涵构造物稳定性的影响。2、主要内容：地基土壤名称、颜色、所含成分、密实程度、含水干湿与可塑状态，地下水情况；岩层走向、倾角、风化程度以及桥涵位处的地质构造、对小桥涵有影响的地质现象等。3、一般要求1）小桥涵初勘；（1）勘察重点（2）调查与测绘（3）勘探4）测试（5）资料要求 2）小桥涵详勘； 对存在不良地质问题的小桥涵或移位、新增小桥涵地基的地层岩性、地质构造及岩土承载力进行补充地质勘探。二、勘探方法。1.工程地质调查2.挖（钻）探第六节 小桥涵综合调查及记录一、建筑材料调查；工程材料的产地、蕴藏量、质量、规格、运输条件和运距等。二、原有桥涵调查；1）原有桥涵的结构类型、洞口式样、加固类型及各部分主要尺寸等2）修建年月及使用情况，包括损毁及修复情况；3）桥涵孔径及长度，与路线的相对位置，并判定可利用的部分及承载力4）调查洪水时桥涵前的水头高度和下游河沟的天然水深，并判别相应的洪水频率；5）当原有构造物与新建桥涵距离较远时，则应勘测二者之间汇水面积、主河沟长度及地形、地貌、地质等的差别情况。第一节 小流域水文计算概要一、小流域水文特征；小流域通常是指汇水面积小于100km2的小型沟、谷的范围，由于汇水面积小，小流域汇水区具有以下水文特征:1.洪水暴涨暴露，破坏性较大；2.缺乏水文观测资料；3.流量小，洪水历时短暂；4.暴雨是形成洪峰流量的根本原因。1.径流：陆地上的降水汇流到河流、湖库、沼泽、海洋、含水层或沙漠的水流的通称。2.水位：自由水面相对于某一基面的高程。3.流速：水的质点在单位时间沿流程移动的距离，通常用m/s计量。4.流量：单位时间内通过河渠或管道某一过水断面的水体体积，通常用m3/s计量。5.暴雨：降雨强度和降雨量均相当大的雨。1h雨量等于大于16mm或24h内雨量等于或大于50mm的雨。6.洪水：流量大、水位高且具有一定灾害的大水。包括洪峰流量，洪水总量及洪水过程，通称洪水三要素。7.流域面积：流域分水线与河口断面之间所包围的平面面积。8.降雨强度：单位时间的降水量，mm/h或mm/d计量。9.雨量：一定时段内，从大气降落到地面的液态降水量，mm计量。10.设计流量：与设计洪水频率相应的流量（m3/s）第二节 暴雨推理法一、原理及步骤；1.原理；运用成因分析与经验推断相结合的方法，从实测的暴雨资料入手，应用地区综合分析方法来分析暴雨资料和地区特征关系，从而间接地推求设计流量。2.步骤 根据桥涵位置所处不同地区查雨力等值曲线，确定频率为P的雨力Sp； 确定汇水区几何参数； 计算损失参数M和汇流时间； 按公式计算设计流量Qp。二、计算公式1.交通部公路科研所推理公式：2.经验公式经验公式I：经验公式II第三节 径流形成法一、径流的形成； 径流形成法是从分析汇水形成和影响地面径流的因素着手，建立这些因素与设计流量的函数关系，求得设计流量的方法。 通常将降雨过程分为流域蓄渗、坡面漫流、河槽集流、及消退四个阶段。二、影响径流流量的因素1.暴雨特径，降雨强度，降雨历时，降雨范围，降雨的均匀性。 2.汇水区特径： 汇水区面积的大小及形状，汇水区地表情况汇水区地形：其它因素第四节 形态调查法1、 原理及步骤 原理 用调查河槽形态与历史洪水位的手段，取得河槽某一过水断面在该洪水位下的过水面积，平均流速及洪水频率资料，据以推算桥涵处设计流量的方法。 步骤1、设置形态断面2、形态断面调查3、形态断面处流量Qx计算4、频率换算。将形态断面的流量Qx换算为设计频率的流量Qxs5、桥（涵）址换算.将形态断面的设计流量Qxs换算为桥址断面的设计流量Qs第五节 直接类比法一、 原理、步骤及运用条件1、原理；直接类比法是以调查新建公路附近原有公路，铁路小桥涵泄水情况，按孔径计算反算其流量，借以推算拟建小桥涵设计流量的方法。其计算原理与形态调查法相近，只是用已有桥涵作为形态断面，代替认为设定的形态断面。2、步骤调查原有桥涵计算通过原有桥涵下的洪峰流量Qg折算原有桥涵处天然河床的流量Qt频率周期换算，将Qt换算为设计频率的流量Qts桥涵址换算,将原有桥涵处设计流量Qts，换算为拟建桥涵的设计流量Qs3、运用条件；调查到可靠的桥涵前洪水积水高度及相应的洪水频率；桥涵对水流压缩较大，或较大洪水时在桥涵处产生临界水流；桥涵下无淤积或冲刷坑等现象；无大河倒灌、无水坝、漂流物或其他原因使河段阻塞或水位壅高等现象；无泥石流现象；洪水不漫出沟槽或很少漫出沟槽；原有桥涵与拟建桥涵应处于同一水系。（4）水力图式判断当H1.2hd(一般进口形式涵洞)或H1.4hd （有升高管进口的涵洞）时为无压力式涵洞。当H1.2hd(一般进口形式涵洞)时为半压力涵洞。当H1.4hd （有升高管进口的涵洞）时为压力式涵洞。第一节 小桥涵水力计算概要 1任务；小桥涵水力计算主要是解决小桥涵孔径尺寸问题，通过水力计算，确定桥涵孔径大小，以确保设计流量顺利安全地通过桥(涵)下，而不发生不利冲刷、水毁以及不利的壅水。2内容；1)确定小桥孔径和孔数；2)确定河床加固的类型和尺寸，上下游需设各种消能(力)设施的类型和尺寸；3)计算并确定壅水高度，小桥桥面最低标高或小桥涵顶上的最低路堤标高。4)确定桥(涵)跨布孔方案 三、小桥涵孔径计算的一般要求 1小桥涵孔径必须保证设计洪水、流水和漂流物等的安全通过；必须满足交通、农田灌溉、排涝和排碱等的合理需要；同时要考虑桥涵前积水影响路堤的稳定和农田村舍的受淹影响，防止出口水流冲刷耕地、便利施工和养护等方面的因素，通过全面分析，从而选定孔径。 2小桥涵孔径不应单凭流量计算资料来确定，其他如流域水文特征、沟槽形态、地质特点、冲淤情况、人类活动等对桥涵孔径大小都会产生影响，在确定孔径时，应充分给予考虑。3小桥涵孔径应采用标准孔跨，并应大于规定的最小孔径要求4小桥宜设计为非自由出流状态，涵洞应设计为无压力式。5有压涵洞水压力较大，沉陷缝处容易漏水，危及基础和路堤，所以涵洞应设计为无压的，仅在特殊情况下，有充分的技术经济比较依据时，方可采用有压涵洞。6涵洞可设计成单孔或双孔7小桥涵孔径式样，在同一区段内应力求简化，以便于施工及养护维修。2小桥涵水毁的防治；1)小桥涵水毁的防治，首先要注意小桥涵设计的合理性。2)平原地区桥涵设计既要加大桥涵底纵坡，又要注意进出口水流的纵向顺畅衔接。3)山区水流流速较大，当桥涵处地基为土质时，为了防止严重冲刷，应铺砌加固桥涵下的河沟底面。4)对上游蜿蜒曲折的河沟段，可裁弯取直，改善水流条件。第三节 涵洞水力计算一、涵洞水力图式1.无压力式 对于普通进水口（端墙式、八字式、平头式等）H1.2hd对于流线型进水口（喇叭形）H1.4hd 2.半压力式涵洞普通：H1.2hd流线型进口，一般不出现半压式水力图式。3.压力式流线型进口：H1.4hd iiw1）盖板涵及箱涵（2）石拱涵（3）圆管涵压力式涵洞设计注意要点：1）洞身应采用混凝土或钢筋混凝土结构;2）一般只限于采用单孔涵洞；3）上下游洞口外应进行加固处理；4）洞身接头应紧密牢靠，无漏水、渗水现象；5）路堤及涵洞基底应按静水压力及渗透作用验算其稳定性。1，单孔跨径：5=L020 小桥; L05涵洞2，多孔跨径总长:8=L=30 小桥3，标准跨径：梁式桥、板式桥以两桥墩中线间距或桥墩中线与台背前缘间距为准；拱式桥和涵洞以净跨径为准。4，小桥涵分类：按洞身构造形式：管涵、盖板涵、拱涵、箱涵；板桥、梁桥、拱桥 按填土高度：明涵、暗涵 按水力性质：无压力式涵洞、半压力式、压力式5，小桥涵勘测的目的：通过桥涵的外业勘测和调查，收集和初步整理出小桥涵设计所需的水文、水力、地形、地质、环境以及其他资料和数据6，小桥涵设置的地点1、天然河沟与路线相交处2、农田灌溉渠与路线相交处3、路基边沟排水渠4、与其他路线相交叉处 5、其他设涵情况7，小桥位置的确定：小桥的中心桩号及桥轴线方向以及跨河沟时路中线位置8，小桥涵的测量包括桥涵位中桩钉设、桥涵址断面测量以及桥涵位地形测量 9，小桥涵水文计算的任务，计算并确定小桥涵的设计流量 水文计算方法：暴雨推理法10.，比较径流和形态调查径流形成法：是从分析汇水形成和影响地面径流的因素着手，建立这些因素与设计流量的函数关系，求得设计流量的方法形态调查法：用调查河槽形态与历史洪水位的手段，取得河槽某一过水断面在该洪水位下的过水面积、平均流速及洪水频率资料，据以推算桥涵处设计流量的方法11，小桥涵水力计算主要解决小桥涵孔径尺寸问题12，孔径计算特点：孔径是指桥涵下过水净空的大小。小桥孔径计算的特点：小桥的跨径与台高之间无一定的比例关系，孔径计算主要解决跨径长度问题。水力计算是沿程阻力可忽略不计算河床一般不加固孔径计算是要求保证设计水位距桥梁底部有一定的净空高度。计算是按水力学中的宽顶堰计算涵洞孔径计算的特点：1、计算孔径时要求跨径与台高有一定的比例关系 2、考虑洞身过水阻力的影响 3、控制涵前水深和满足孔径断面一定的高宽比例-涵洞孔径计算的重要控制条件4、考虑水流充满洞身触及洞顶的情况5，水流的类型：临界流、缓流、急流。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数、单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示1，涵洞的组成及各自的作用？涵洞通常由洞身和洞口建筑两大部分组成洞身：一方面保证水流通过，另一方面直接承受荷载压力和填土压力并将其传递给地基。洞身通常由承重结构（拱圈、盖板等）、涵台、基础及防水层、伸缩缝洞口建筑：一方面使涵洞与河道顺接，使水流进出顺畅；另一方面确保路基边坡稳定，使之免受水流冲刷。河床加固包括进出口调治构造物、减冲防冲设施。2，圆管涵的组成：管身（铰-刚性 有四铰-柔性）、基础、接缝及防水层 3，圆管涵基础视地基强度不同几种类型： 混领土或浆砌基础 垫层基础 混领土平整层4，沉降缝设置的目的及要求？涵洞与急流槽、端墙、翼墙等结构分段处设置沉降缝，以使洞口沉降不致影响洞身。沉降缝应贯穿整个断面，缝宽约23cm沉降缝沿洞身每隔36m设一道，具体位置需结合地基土质变化情况及路堤高度而定凡地基土质变化，基础埋置深度不同或基础地基压力发生较大变化以及基础填挖交界处，均应设置沉降缝凡采用填石抬高基础的涵洞，都应设置沉降缝，其间距不宜大于3m置于均与岩石地基上的涵洞可不设置沉降缝斜交正做涵洞，沉降缝与涵洞中心线垂直；斜交斜做涵洞，沉降缝与路中心线平行。但拱涵、管涵的沉降缝应与涵洞中心线垂直5，箱涵的特性及组成：特点：具有良好的整体性和抗震性能 组成：钢筋混凝土涵身、翼墙、基础、变形缝6，八字式洞口：正八字：适用于河沟平坦顺直，无明显沟槽，沟底与涵底高差变化不大 斜交八字墙：斜交斜做八字式洞口：洞口帽石方向与路线方向平行 斜交正做八字式洞口：当洞口帽石方向与涵轴线方向垂直7，跌水井洞口：当天然河沟纵坡大于50%或路基纵断面设计不能满足涵洞建筑高度要求、涵洞进口开挖大以及天然沟槽与洞口高差大时，为使沟槽或路基边沟与涵洞进口连接，常用跌水井洞口形式。起形式：有边沟跌水井洞口与一字墙跌水井洞口8，挑坎：在出口处设置的一种变冲为迂的河床加固措施9，基础类型：按构造形式划分：整体式基础和非整体式基础按工作条件划分：刚性基础：当基础材料拉强度较低时，其结构尺寸可以不满足抗弯曲强度要求，计算可不计弯曲变形-刚性基础 柔性基础：在荷载作用下应考虑其变形者-柔性基础10影响小桥涵基础深度的因素：一是地基土壤的强度；二是水流的冲刷能力；三是地基冰冻的深度 基础埋置深度应符合下列要求：1设于基岩上的基础，基础可以直接置于基岩上，但应清除风化层。如风化较厚难以清除时，亦可至于风化层中，基础埋深视风化程度、冲刷情况及承载力而定 2当地基为一般土壤河床，又无冲刷时，基础应埋于地面下不小于0.6m或1m（盖板涵用0.6米，石拱桥及小桥用1m）。如河床上有铺砌时，一