小桥和涵洞孔径计算.ppt

第9章小桥和涵洞孔径计算,9.1小桥涵的类型与特点9.2小桥涵勘测9.3小桥涵位置选择9.4小桥孔径计算9.5涵洞孔径计算9.6小桥及涵洞的构造9.7涵洞进出口河床的处理,9.1.1小桥涵划分,9.1小桥涵的类型与特点,小桥和涵洞按跨径分类表,小桥和涵洞的标准跨径表,小桥涵的分类,1.按结构形式分,2.按建筑材料分,9.1.2小桥涵的分类,管涵,盖板涵,拱涵,箱涵,拱桥与板桥,木桥涵,石桥涵,混凝土桥涵,钢筋混凝土桥涵,小桥涵的分类,3.按水利特性分,4.按填土高度分,9.1.2小桥涵的分类,无压力式,半压力式,压力式,明涵,暗涵,小桥与大中桥孔径计算的异同,9.4小桥孔径计算,ht桥下游天然水深；hk桥下临界水深。,9.4.1水流通过小桥的图式,9.4小桥孔径计算,9.4.2桥下允许不冲刷流速与桥前允许雍水高度,天然土质河床的允许不冲刷流速石质土的容许（不冲刷）平均流速表9-6粘性土的容许（不冲刷）平均流速表9-7非粘性土的容许（不冲刷）平均流速表9-8人工加固河床的允许不冲刷流速人工加固工程的容许（不冲刷）平均流速表9-9,9.4.3小桥孔径计算,方法,试算法,查表法,1.试算法,根据已知的设计流量和拟定的河床容许流速，计算小桥孔径与桥前雍水高度。计算程序为：1.判别桥下水力图式1）确定河槽天然水深ht2）确定桥下临界水深hk3）水流图式判别,2.确定小桥孔径长度L1）自由式出流2）淹没式出流,3.确定桥前水深H1）自由式出流2）淹没式出流,4.确定路基和桥面最低标高,1）确定河槽天然水深ht,假定一个水深h1求A、R计算v、Q若则ht=h1，否则，需重新假定水深h2,2）确定桥下临界水深hk,可由临界函数求出,矩形断面：宽浅梯形断面：窄深梯形断面：,窄深梯形断面：,过水断面面积相等的原则确定hk,临界断面水面宽度Bk,3）水流图式判别,自由出流：ht1.3hk淹没出流：ht1.3hk,2.确定小桥孔径长度L1）自由出流：矩形桥孔断面：L=B梯形桥孔断面：L=B+2mh2)淹没出流：,矩形桥孔断面：L=B0梯形桥孔断面：L=B0+2m（1/2h+h),若桥梁与水流斜交:,选用标准跨径L0作为实际桥孔长度；若，应按标准跨径复核出流状态；若与原出流状态不符，则应重新选择标准跨径，直至误差10%。,3.确定桥前水深H,1）自由出流：2)淹没出流,4.确定路基和桥面最低标高,桥头路基最低标高=河床最低标高+H+桥面最低标高=河床最低标高+H+J+D,计算步骤：（1）确定允许不冲刷流速vmax；（2）确定桥台形式；（3）先按自由出流计算，由vmax与桥台形式，查表9-11，即可得出孔径系数、桥下临界水深hk和桥前水深H；（4）用试算法求得桥下游天然水深，并判断水力图式；（5）计算桥跨长度；先计算水面宽度B0；自由出流：淹没出流：同试算法，确定桥孔长度（6）同试算法，计算桥头路基及桥面最低标高。,2.查表法,1.洞身断面的尺寸对工程数量影响较大;2.涵洞孔径小、孔道长，水流过涵阻力较大;3.通常采取人工加固措施来提高过涵流速;4.孔径计算需考虑水流充满洞身的情况。,9.5.1涵洞孔径计算特点,9.5涵洞孔径计算,分类出水口是否被下游淹没自由式出流淹没式出流行洪时洞口是否被淹没无压力式半压力式压力式涵洞的摩擦坡度iW,9.5.2水流通过涵洞的图式,1.无压力式涵洞,普通式进水口H1.2hT；流线型进水口H1.4hT，一般涵洞底坡i=ik，涵内水深h0=hkiik，涵内水深h0hk；很少采用i1.2hT进水口被淹没，出水口没；流线型进水口，一般不出现半压力式工程中采用半压力式涵洞时涵底纵坡iik应避免采用i1.4hT；iiW,(一)公式法1.无压力式涵洞以进口附近水深恰为的水流比能来推算过涵流量和涵前水深。,9.5.3涵洞孔径计算,孔径计算简化式：,（1）圆管涵（2）盖板涵及箱涵（3）石拱涵,2.半压力式涵洞,水力计算根据水流穿过侧壁孔口出流公式，以收缩断面处的比能来推算过涵流量和涵前水深。,3.压力式涵洞按水力学中的短管计算,(二)标准法1.无压力式涵洞1）最小净高规定盖板涵、箱涵：h2.0m时，=0.25m。,公路工程水文勘测设计规范(JTGC30-2002),对值的规定：,1)最小净高规定2)降落系数取0.87，而H=hT3)收缩断面的水深hc=0.9hk。4)涵前的行近流速V00，即H0=H。5)最大允许流速Vmax规定为：L0=0.51.5m的拱涵、盖板涵:Vmax=4.5m/s；L0=2.04.0m的拱涵，盖板涵及所有的圆管涵:Vmax=6.0m/s。,9.6.1小桥组成,9.6小桥及涵洞的构造,小桥组成,上部结构,下部结构,附属工程,承重结构,桥面系统,桥墩,桥台,基础,桥头路堤,锥形护坡,护岸工程,调治构造物,9.6.2涵洞组成,涵洞组成,洞身,洞口,附属工程,进水口,出水口,锥体,河床加固铺砌,路堤护坡,改沟渠道及护砌,路堤边坡检查台阶,9.6.3涵洞洞身构造,涵洞洞身形状,1.圆管涵,2.拱涵,3.盖板涵,石拱涵,砖拱涵,钢筋混凝土拱涵,4.箱涵,石盖板涵,钢筋混凝土盖板涵,整体闭合式钢筋混凝土框架结构,钢筋混凝土预制管,9.6.3涵洞洞身构造,1.圆管涵,管身,基础,混凝土整平层,混凝土浆砌片石基础,垫层基础,接缝及防水层,企口接头填缝,平口接头填缝,2.拱涵,拱圈,护拱,拱上侧墙,涵台,基础,铺底,沉降缝,防水层、排水设施,3.盖板涵,盖板,涵台,变形缝,基础,洞身铺底,沉降缝,防水层,4.箱涵,涵身,翼墙,基础,9.6.4涵洞洞口构造,洞口形式,1.八字式洞口,2.端墙式洞口,3.跌水井洞口,正八字式洞口,斜八字式洞口,9.6.5涵洞基础,洞口形式,1.单独基础,2.整体基础,3.实体基础,9.7.1进水口河床加固处理,9.7涵洞进出口河床的处理,1.缓坡进水口河床加固1)纵坡小于10%的顺直河沟的处理,2)天然河沟纵坡1040%时的处理,3)涵前河沟纵坡大于50%时的处理,2.陡坡进水