公路小桥涵设计 第6版 课件 第5-9章 小桥涵水力计算-桥涵养护与维修

公路小桥涵设计DesignofHighwayShortSpanBridgeandCulvert第五章

小桥涵水力计算5.1小桥涵水力计算概要5.2小桥水力计算5.3涵洞水力计算5.4确定小桥涵孔径经验方法5.1小桥涵水力计算概要任务及内容小桥涵水力计算的特点小桥涵孔径计算的一般要求小桥涵孔径与水毁小桥涵水流状态分析任务及内容任务小桥涵水力计算主要是解决小桥涵孔径尺寸问题孔径的概念：指桥涵下过水净空的大小孔径的表示：1)桥梁孔径用孔数和单孔跨径表示1-13m2)涵洞孔径用孔数、单孔跨径和涵台高度表示1-250×200cm2（孔数-标准跨径×涵台高度）3)圆管涵则用涵管的孔数和内径表示1-150cm任务及内容任务孔径计算的任务是：在足以宣泄设计洪水流量并保证桥涵前壅水不致过高、桥涵下流速不致冲刷河床或结构物的条件下，通过水力计算确定合理经济的桥涵孔径尺寸任务及内容内容确定小桥涵孔径和孔数确定河床加固的类型和尺寸计算并确定可以接受的壅水高度确定小桥桥面最低或小桥涵顶上的最低路堤高程确定桥（涵）跨布孔方案小桥涵水力计算的特点小桥孔径计算的特点跨径与台高之间无一定比例关系，孔径计算主要是解决跨径长度问题桥身断面的过水阻力小（桥台宽度较小），沿程阻力忽略不计一般不加固河床要求桥下有一定的净空高度涵洞孔径计算的特点跨径与台高之间有一定比例关系，其经济比例通常为1：1～1：1.5，孔径计算要解决跨径及台高两个关系考虑洞身过水阻力的影响，因为过水孔道长而小通常人工加固河床，提高允许流速洞身水流可充满洞身并可触及洞顶小桥涵水力计算的特点小桥和涵洞孔径计算的比较共同点小桥和涵洞都应控制桥下、涵内的流速小桥和涵洞都需控制桥涵前的壅水高度不相同点孔径计算任务不相同孔径的控制条件不相同计算参数的选择不相同计算理论和计算公式不相同小桥涵孔径计算的一般要求小桥涵孔径必需保证设计洪水、流水和漂流物等安全通过；必需满足交通、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，从而选定孔径小桥涵孔径不应单凭流量计算资料确定，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，应充分给予考虑小桥涵孔径应采用标准跨径，并应大于规定的最小孔径要求小桥宜设计为非自由出流状态，涵洞应设计为无压力式。桥下净空、涵内净空应符合规定，涵前水深应小于或等于涵洞净高的1.15倍有压涵洞水压力较大，沉陷缝处容易漏水，危及基础和路堤，仅在特殊情况下采用涵洞可设计成单孔或双孔，不宜采用多孔小桥涵孔径样式，在同一区段内应力求简化，以便于施工及养护维修小桥涵孔径与水毁公路桥涵水毁的成因分析基础埋置深度不够涵洞压缩水流过大桥涵布置数量少，排水系统不完善进口紧接较陡山坡，洪水急流顶冲资金投入不足，质量标准不高小桥涵水毁的防治注意小桥涵设计的合理性平原区注意进出口水流的纵向顺畅衔接山区注意选择好出口河床加固措施注意改善水流条件，设置上游效能减速设施小桥涵孔径与水毁泥石流堵塞涵洞修建高速公路时建设的涵洞，交通涵兼排水涵涵洞地势低，连接下游的排水沟太小，再加上淤泥堵塞才导致涵洞常年积水小桥涵水流状态分析小桥涵水流状态临界流缓流急流临界流及其水力参数临界水深临界流速临界坡度5.2小桥水力计算小桥水力计算图式方法步骤表解法求算孔径小桥水力计算图式自由出流概念：当下游水深小于或等于临界水深的1.3倍，桥下为临界水流状态，则为自由出流判别条件：ht≤1.3hLj非自由出流概念：当下游水深大于临界水深的1.3倍，由于下游水位的顶托作用，桥下水深即为天然水深，则为非自由出流判别条件：ht＞1.3hLj方法步骤判定桥下水力图式确定天然水深1)试算法：假定不同水位下的天然水深，求得流量，与已知的设计流量相差不超过10%，则为之2)公式法：将河床断面规则化方法步骤判定桥下水力图式确定桥下临界水深

桥下平均临界水深

对于矩形及宽的梯形桥孔断面

对于狭长和深的梯形桥孔断面方法步骤判定桥下水力图式判定水力图式当ht≤1.3hLj时，为自由出流当ht＞1.3hLj时，为非自由出流自由出流非自由出流方法步骤确定桥梁跨径长度自由出流单孔桥：多孔桥：对于矩形及宽的梯形桥孔断面对于狭长和深的梯形桥孔断面方法步骤确定桥梁跨径长度非自由出流对于矩形及宽的梯形桥孔断面对于狭长和深的梯形桥孔断面a)自由出流；b)淹没出流

方法步骤计算桥面水深H自由出流非自由出流方法步骤确定桥头路堤及桥面最低高程路堤最低高程=河床最低高程+H+Δ

（m）桥面最低高程=河床最低高程+H+Δ1+K（m）5.3涵洞水力计算涵洞水力图式孔径计算倒虹吸涵洞孔径计算涵洞水力图式无压力式对于普通型进水口对于流线型进水口半压力式对于普通型进水口对于流线型进水口，一般不出现半压力式压力式对于普通型进水口，一般不出现有压力式对于流线型进水口孔径计算初拟洞内净高hd计算壅水高度H，估算公式5-56由简化公式计算出跨径B，取整到L0检查L0、hd是否满足经济断面要求若基本符合比例，则计算结束不符合要求，调整hd，再计算，直到合格为止孔径计算压力式涵洞洞身应采用砼或钢筋砼结构一般只限于单孔涵洞上、下游进出口应加固洞身接头不漏水、渗水路堤及涵洞基底应验算稳定性5.4确定小桥孔径经验方法估算法对于有明显河槽、河岸稳定、无冲刷现象并可调查到洪水位的河沟，可按以下三种情况估定孔径1)洪水不溢槽，水深小于0.5m的，以水面宽度一半来估定2)洪水不溢槽，水深超过0.5m的，以水面宽度与沟底宽度之和的一半来估算确定3)洪水不溢槽，采用沟顶的宽度，在考虑溢槽水深和泛滥宽度，酌情加大孔径5.4确定小桥孔径经验方法估算法对于冲刷痕迹显著的河床，最好在上下游选择比较稳定的河段，参照以上方法估定对于河槽明显、河岸稳定，但调查不到洪水位时，可用河沟顶宽和底宽之和的一半来估算确定无明显河槽时，应估计过水面积，估算流量，拟定孔径如能调查到历史洪水位，则可根据拟定采用洪水位的水面宽度和水深确定5.4确定小桥孔径经验方法不考虑水文条件的情况地区地形复杂、工程艰巨地段，为了避免高填深挖而设计的旱桥（涵），以及山区狭窄的干谷和瀑布型的深沟，可直接根据地形结合路线要求、基础条件以及经济原则确定孔径人工排灌渠道上的桥涵，应根据灌溉流量和当地水力部门及有关单位意见确定去孔径桥涵下兼作其他通道时，应按相应的净空要求定考虑养护方便按最小孔径设涵第六章小桥涵构造6.1常见小桥的组成6.2涵洞的组成6.3涵洞洞身构造6.4涵洞洞口形式及构造6.5涵洞进出口加固及防护6.1常见小桥的组成钢筋混凝土简支板桥拱桥刚架桥钢筋混凝土简支板桥整体式板桥跨径小于8m纵横向均需配筋装配式板桥矩形实心板桥空心板桥装配式板桥的横向联结拱桥组成上部结构：主拱圈和拱上建筑下部结构：桥墩、桥台和基础刚架桥组成桥跨结构(主梁)墩台(支柱)特点梁主要受弯，而在柱脚处也具有水平反力受力状态介于梁桥和拱桥之间同样的跨径在相同荷载作用下，刚架桥的正弯矩比梁式桥要小刚架桥的建筑高度就可以降低刚架桥施工比较困难6.2涵洞的组成组成洞身洞口洞身组成承重构造物（盖板或拱圈）、涵台、基础、铺底、沉降缝、防水层等组成作用保证水流通过承受荷载压力和填土压力并将其传递给地基要求结构坚固稳定：材料要选好通过设计流量：孔径要适中洞口组成进水口、出水口，沟床加固三部分组成作用使涵洞与河道顺接，使水流进出顺畅确保路基边坡稳定，使之免受水流冲刷要求连接洞身、路基、河道：洞口类型选择要合理保护路基，防治水冲刷：沟床加固措施要适当6.3涵洞洞身构造圆管涵(pipeculvert)盖板涵(slapculvert)拱涵(archculvert)箱涵(boxculvert)圆管涵圆管涵组成主体：管身、基础附属：接缝、防水层圆管涵管身圆管涵管身通常由钢筋混凝土构成多采用预制安装，预制长度通常有0.5m和1.0m圆管涵管身直径d0<50cm，可不加钢筋而用素砼直径d0=50cm，采用单层钢筋直径d0=75～200cm，采用双层钢筋圆管涵管身壁厚随管径大小和填土高度而变化刚性管节：无铰时柔性管节：有铰时孔径d05075100125150200壁厚δ6810121415圆管涵基础混凝土和浆砌片石基础

一般用于土质较软弱的地基上，基础厚度20cm圆管涵基础垫层基础

用于砂砾、卵石、碎石及密实均匀的黏土地基上，厚度一般为15cm；在干燥地区的黏土、亚黏土、轻亚粘土及细砂地基，厚度为30cm圆管涵基础砼平整层

用于岩石地基上，不做基础，仅在圆管下铺一层垫层混凝土，最小厚度5cm圆管涵接口构造及防水层接口形式：平接、套接、企口接适用于管涵的一般均为平接套接有套管和套环两种，套管适用于小口径管，套环适用于较大口径企口一般少采用圆管涵圆管涵接口构造及防水层平接口接缝形式：刚性、柔性、半刚性刚性接适用于：①要求管基落在原状土上，土基比较密实，沿管身方向地基土质比较均匀。②设有刚性管座的接口柔性接适用于：①处于填方上的管涵；②地基不均匀或地基经过处理管身有不均匀沉陷时；③非刚性基础，如用砂或石灰土做的弧形土基半刚性接适用于：①地基较弱的情况；②地基不均匀或地基经过处理管身有不均匀沉陷圆管涵刚性接缝半刚性接缝柔性接缝圆管涵接口构造及防水层企口接缝形式：刚性、柔性、半刚性圆管涵接口构造及防水层防水层：一般采用塑性粘土，厚为15～20cm盖板涵盖板涵组成主体：盖板、涵台、基础、洞身铺底附属：伸缩缝、防水层盖板涵盖板盖板涵盖板盖板是涵洞的承重结构部分有石盖板和钢筋砼盖板石盖板：①当跨径较小，洞顶具有一定填土高度时，可采用；

②跨径L0≤2m,板厚d=15～40cm，并随洞顶填土高度及跨径而变；

③石料必须是不易风化的、无裂缝的优质石板，石料强度等级MU40号以上。钢筋砼盖板：①当跨径较大，L0＞200cm，或在无石料地区采用；

②板厚d=25～30cm。盖板涵涵台、基础及洞身铺底一般用浆砌（或干砌）块石、片石构成砂浆强度等级为M50基础厚度一般60cm，铺底厚度一般30cm盖板涵沉降缝及防水层沉降缝设置目的：防止地基不均匀沉降盖板涵沉降缝及防水层沉降缝设置要求：1)涵洞与急流槽、端墙、翼墙等结构分段处设置。盖板涵沉降缝及防水层2)沉降缝沿洞身一般每隔3～6m设置一道，具体位置需结合地基土质变化情况及路堤高度而定。3)凡地基土质发生变化、基础埋置深度不同或基础对地基的压力发生较大变化处以及基础填挖交界处，均应设置沉降缝。4)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。5)置于均匀岩石地基上的涵洞可不设置沉降缝。6)斜交斜做涵沉降缝应与路中线平行，斜交正做涵沉降缝应与涵洞中心线垂直。盖板涵沉降缝及防水层沉降缝填充盖板涵沉降缝及防水层沉降缝填充1)基础襟边以下，填嵌沥青木板或沥青砂板，也可用黏土填入捣实，并在流水面边缘用水泥砂浆填塞，深约5cm。2)基础襟边以下，接缝处外侧以热沥青浸制麻筋填塞，深约5cm，内侧以水泥砂浆填塞，深约15cm。3)基础襟边以上，应顺沉降缝周围设置黏土保护层，厚度约20cm。盖板涵沉降缝及防水层防水层1)各式钢筋砼涵洞，在基础面以上，凡被土掩埋部分的表面，均涂以两层热沥青2)混凝土及石砌涵洞被土掩埋部分的表面，只需将圬工表面做平，无凹入存水部分，可以不设防水层3)钢筋混凝土明涵采用防水砂浆或防水混凝土4)石盖板涵板顶可用草筋胶泥糊顶防水层，并将表面做成拱形，以利排水拱涵拱涵组成主体：拱圈、护拱、拱上侧墙、涵台、基础、铺底附属：沉降缝、防水层、排水设施拱涵拱圈拱圈是拱涵的承重结构拱涵拱圈材料：石料、砼、砖等，常用等截圆弧拱矢跨比：常用1/2、1/3、1/4，一般不小于1/4坦圆拱：矢跨比小于1/6，建筑高度受限时用拱圈厚度：d=25～35cm拱涵涵台（墩）支撑拱圈并传递荷载至地基的圬工构造物涵台基础视地基土壤情况，分别采用整体式或分离式。整体式基础用于卵形拱及小跨径涵洞或松软地基上的涵洞；分离式基础用于较大跨径涵洞。拱涵护拱作用：用于保护拱圈材料：白灰砂浆或水泥砂浆砌片石构成高度：一般为矢高之半拱涵拱上侧墙、铺底多用水泥砂浆砌片石构成拱涵排水设施及沉降缝排水设施设于拱背及台背，作用主要是排除路基渗水，使拱圈免受水的侵蚀，确保路基稳定沉降缝设置方法同盖板涵拱涵排水设施及沉降缝沉降缝设置方法同盖板涵箱涵箱涵箱涵特点整体闭合式钢筋混凝土框架结构具有良好的整体性和抗震性施工较复杂且造价高适用仅在较软地基上采用一般在高等级公路上采用箱涵组成主体：涵身、翼墙、基础附属：变形缝箱涵涵身洞身根据需要做成长方形断面或正方形断面箱涵壁厚一般为δ=22～35cm箱涵内壁面四个角处往往做成450的斜面箱涵翼墙在涵身洞口侧的两端，与洞身联成整体钢筋混凝土薄壁结构用于洞身与进出口锥坡的连接，支挡路基填土当采用八字墙洞口时，可不用翼墙箱涵基础一般为双层结构上层为混凝土结构，厚度10cm下层为砂砾石垫层，厚度40～70cm箱涵变形缝设于洞身中部连同基础变形缝一道设计6.4涵洞洞口形式及构造组成：进水口和出水口作用：连接、保护常用类型八字式、端墙式、跌水井扭坡式、平头式、走廊式、流线型常用涵洞洞口八字式洞口特点：重力式结构，构造简单，建筑结构较美观，施工简单，造价较低适用条件：常用于河沟平坦顺直、无明显河槽，且沟底与涵底高差变化不大的情况常用涵洞洞口潜入式八字墙为缩短翼墙长度，减少墙身数量并使涵洞与沟槽顺接，将翼墙末端做成矮墙的八字墙常用涵洞洞口直墙式洞口八字墙墙身与公路中线垂直的洞口形式适用于涵洞跨径与河沟宽度基本一致，无需集纳和扩散水流仅为疏通两侧农田灌溉时的情况常用涵洞洞口八字式洞口参数涵洞斜度f：涵轴线与路中线的法线方向的夹角水流扩散角θ：沿涵轴线方向翼墙向外侧的张角，由经验知，多采用30°，且左右对称翼墙斜度β：八字墙墙身与路中线法线方向的夹角常用涵洞洞口正八字墙洞口：f=0斜八字墙洞口：f≠0直墙式洞口：f=0，θ=β=0常用涵洞洞口正八字墙洞口路中线与涵轴线相互垂直涵洞长度短，造价低，施工方便常用涵洞洞口斜八字墙洞口斜交斜做：洞口帽石方向与路中线方向平行。斜交正做：洞口帽石方向与涵轴线方向垂直。常用涵洞洞口斜交斜做八字墙洞口正翼墙是向涵轴线外侧方向倾斜β1

角的翼墙反翼墙是向涵轴线内侧方向倾斜β2

角的翼墙正翼墙：β1

≤60°经济反翼墙：β2＝0°经济常用涵洞洞口斜交正做八字墙洞口大翼墙是涵轴线与路中线相交为锐角侧的翼墙小翼墙是涵轴线与路中线相交为钝角侧的翼墙大翼墙：β1

愈小愈经济小翼墙：β2

=0°时最为经济常用涵洞洞口斜交正做八字墙洞口端墙和帽石可做成台阶式或斜坡式两种常用涵洞洞口端墙式洞口端墙：在涵台两端修一垂直于台身并与台身同高的矮墙（又称一字墙式）类型：端墙+锥坡、端墙+排水沟、端墙+挡土墙a)、b)锥坡式c)边沟式d)边沟小锥坡式e)挡墙式常用涵洞洞口锥坡式洞口（端墙+锥坡）适用条件：与八字墙类似水力性能、稳定性、经济性、灵活性比八字式好多用于宽浅河沟或孔径压缩较大的情况更适用于涵台较高的涵洞常用涵洞洞口斜锥坡式洞口一般多采用斜交正做形式外观上不对称、不美观，尽量减小斜交角度常用涵洞洞口跌水井洞口形式①边沟跌水井洞口——适用于内侧有挖方边沟涵洞的洞口

②一字墙跌水井洞口——适用于一般陡坡沟槽跌水陡坡河沟水常用涵洞洞口跌水井洞口使用条件①天然河沟纵坡大于50%②路基纵断面设计不能满足涵洞建筑高度要求③涵洞进口开挖大，以及天然沟槽与涵洞进水口涵底的高差较大常用涵洞洞口扭坡式洞口为使洞口与人工灌溉渠道水流顺畅，避免产生过大的水头损失或减少冲刷或淤积，用一段变边坡的过渡段设于洞口与渠道之间，即构成扭坡式洞口常用涵洞洞口平头式洞口平头式洞口常用于钢筋混凝土管涵，因需制作特殊的洞口管节模板，费用较高，仅适用于大批预制。常用涵洞洞口走廊式洞口走廊式洞口建筑由两个前后高度相等的平行墙构成，平行墙的端部在平面上做成圆曲线形。常用涵洞洞口流线型洞口特殊的涵洞洞口倒虹吸洞口波纹管涵洞口斜交洞口护坡一字式洞口带圆形聚水池洞口上挡墙接跌水井洞口带沉淀池的八字式洞口特殊的涵洞洞口倒虹吸洞口波纹管涵洞口斜交洞口护坡一字式洞口带圆形聚水池洞口上挡墙接跌水井洞口带沉淀池的八字式洞口特殊的涵洞洞口倒虹吸洞口波纹管涵洞口斜交洞口护坡一字式洞口带圆形聚水池洞口上挡墙接跌水井洞口带沉淀池的八字式洞口特殊的涵洞洞口倒虹吸洞口波纹管涵洞口斜交洞口护坡一字式洞口带圆形聚水池洞口上挡墙接跌水井洞口带沉淀池的八字式洞口特殊的涵洞洞口倒虹吸洞口波纹管涵洞口斜交洞口护坡一字式洞口带圆形聚水池洞口上挡墙接跌水井洞口带沉淀池的八字式洞口特殊的涵洞洞口倒虹吸洞口波纹管涵洞口斜交洞口护坡一字式洞口带圆形聚水池洞口上挡墙接跌水井洞口带沉淀池的八字式洞口涵洞洞口综合比较洞口形式适用性优缺点八字式平坦顺直、纵断面高差不大的河沟。配合路堤边坡设置，广泛用于需收纳、扩散水流处水力性能较好，施工简单，工程量较小，应用广泛直墙式涵洞跨径与沟宽基本一致，无需集纳与扩散水流的河沟、人工渠道水力性能良好，工程量少。在山区能配合集流槽、消力池使用，应用不广泛端墙式平原地区流速很小，流量不大的河沟、水渠构造简单，造价低，但水力性能较差锥坡式宽浅河沟上，对水流压缩较大的涵洞，常与较高、较大的涵洞配合水力性能较好，能增强高路堤洞口、洞身的稳定性，但工程量较大，应用广泛跌水井式沟槽纵坡较大，涵洞进口为挖方，以及天然沟槽与进口高差较大的涵洞水力性能较好，具有消能、集水、降坡的功能。井内沉淀泥沙应经济清理扭坡式涵身迎水面坡度与人工水渠、河沟侧向边坡不一致时采用水力性能较好，水流对涵洞冲刷小。施工工艺较复杂。平头式水流过涵洞侧向挤束不大，流速较小，洞口管节需大批使用，可集中生产时采用节省材料，工艺较复杂，水力性能较差走廊式需收纳、扩散水流的无压力式涵洞，涵洞孔径偏小时采用水力性能较好，工程量比八字式多，施工较麻烦流线型需通过流速、流量较大的水流，路幅较宽，涵身较长，大量使用时充分发挥涵洞孔径的宣泄能力，水力性能较好，但施工工艺复杂，材料用量较多各类洞口比较表6.5涵洞进出口沟床加固及防护一般要求进水口沟床加固与防护出水口沟床加固与防护进水口沟床加固与防护加固措施根据河床地形、地质、水文条件确定缓坡沟床加固：天然河沟纵坡小于10％较陡沟床加固：天然河沟纵坡10％～40％陡坡沟床加固：天然河沟纵坡大于50％沟床特殊加固：挡石、挡水、挡砂等进水口沟床加固与防护加固措施缓坡沟床加固

河沟顺直、纵坡平缓

仅对进口采用干砌片石加固

铺砌长度通常为1.0m

整体铺砌：孔径较小时

局部铺砌：孔径较大时进水口沟床加固与防护加固措施一般陡坡沟床加固

适当开挖，再对边坡和沟底进行铺砌（浆砌）

沟槽开挖的边坡坡率采用1:4～1：10

缓坡涵设置缓坡段，长度约为（1～2）孔径

陡坡涵可不设置缓坡涵进水口沟床加固与防护加固措施陡坡沟床加固采用消能减速设施——首先关水，然后再处理

处理方法一：下挖做多级跌水，层层减速

处理方法二：上埋桩、板、坎等加糙设施进水口沟床加固与防护加固措施沟床特殊加固及防护措施

岩石挖方跌水井进水口沟床加固与防护加固措施沟床特殊加固及防护措施小型挡石坝进水口沟床加固与防护加固措施沟床特殊加固及防护措施进口边沟加固进水口沟床加固与防护加固措施沟床特殊加固及防护措施进口挡槛效能设施进水口沟床加固与防护加固措施沟床特殊加固及防护措施设养护阶梯的进口进水口沟床加固与防护加固措施沟床特殊加固及防护措施设挡水墙的进口进水口沟床加固与防护加固措施沟床特殊加固及防护措施设有挡砂墙的进口进水口沟床加固与防护注意问题在设置各类型进口加固设施时，应特别注意使水流顺畅进水口新开引水河沟应力求较短，禁止上游开挖出现积水坑陡坡涵进口可视具体情况设置踏步，以便养护人员上下为确保水流顺畅地流入涵洞，避免水流从涵洞侧面绕行或涵底下渗流，涵洞上游铺砌加固与洞口的衔接处应严密、顺畅，确保工程质量考虑不均匀的影响，进水口建筑物与涵洞端墙连接处须留伸缩缝铺砌结构一般用干砌片石、浆砌片石，必要时可用低等级的混凝土浇筑出水口沟床加固与防护加固与防护的作用降低流速，减少冲刷冲刷产生的原因及类型1水的流速大于土壤的允许不冲刷流速2水流中急流变缓流，产生水跃，产生冲刷3当水流方向改变时，产生冲刷出水口沟床加固与防护加固措施类型铺砌加固：一般铺砌加固、延长铺砌加深截水墙挑坎防护特殊消能设施：急流槽、跌水、消力池等消力坎出水口沟床加固与防护出口铺砌加固一般铺砌加固

缓坡涵洞身纵坡i<15%

出口流速较小，洞口末端设置与基础同深截水墙出水口沟床加固与防护出口铺砌加固延长铺砌加深截水墙

天然河沟纵坡较陡

水流流速较大出水口沟床加固与防护出口铺砌加固延长铺砌加深截水墙①延长铺砌长度l的确定1)孔径较小时，铺砌长度一般取孔径的1～3倍2)孔径较大时，通过河床土质、单宽流量、下游水流状态计算确定l=K·qn②铺砌厚度h的确定1)加固厚度h2：h2=ρ1(hLj-h)/(ρ2-ρ1)2)加固厚度h1:20～30cm出水口沟床加固与防护出口铺砌加固延长铺砌加深截水墙③截水墙及埋置深度t的确定

形式：垂裙、斜裙

t=4Δ/3，一般情况

t=Δ+0.5（m），Δ很大时④冲刷深度Δ的计算Δ=Δ1+Δ2+Δ3出水口沟床加固与防护出口铺砌加固延长铺砌加深截水墙④冲刷深度Δ的计算Δ=Δ1+Δ2+Δ3水流引起的冲刷值水跃引起的冲刷值流向偏斜引起的冲刷值出水口沟床加固与防护出口铺砌加固出口挑坎防护1)定义：在自由流出的涵洞的下游，为变冲为淤，减少工程量而设置的一种经济适用的防护措施2)组成：上坎、平台、下坎、截水墙四部分3)作用：变冲为淤，减少工程量出水口沟床加固与防护出口铺砌加固出口挑坎防护4)尺寸及布置特殊进出口加固与防护特殊加固措施天然河沟纵坡大于15%，须设置陡坡涵陡坡涵出口末端的特殊加固措施有：出口阶梯、急流槽、导流槽、跌水（单级或多级）、消力池、消力槛、人工加糙等消能措施。出水口沟床加固与防护特殊加固措施出口阶梯出水口沟床加固与防护特殊加固措施延长洞口加固出水口沟床加固与防护特殊加固措施出口导流槽加固出水口沟床加固与防护特殊加固措施出口设消力池加固出水口沟床加固与防护特殊加固措施出口设消力坎加固出水口沟床加固与防护特殊加固措施各种消能设施的组合加固方式出水口沟床加固与防护特殊加固措施上下线涵连接加固方式第七章小桥涵尺寸及工程量计算7.1涵洞长度计算7.2小桥涵主体工程数量计算7.3涵洞洞口尺寸及工程数量7.4算例7.1涵洞长度计算一、正交涵洞长度计算二、斜交涵洞长度计算正交涵洞长度计算涵洞长度沿涵洞中轴线，从进口涵台边缘到出口涵台边缘之间的水平距离。护坡、挡土墙为上涵台为准指涵洞出入口两端墙外缘间的总长度，包括沉降缝、接缝在内，计算精确至0.01m正交涵洞长度计算影响涵洞长度的因素路基宽度(包括加宽)路堤边坡率涵洞顶填土高度出入口沟床高程两端翼墙形状斜交正交涵洞长度计算路基边坡无变坡时涵长：L=L1+L2上游：下游：正交涵洞长度计算路基边坡有变坡时上游：下游：斜交涵洞长度计算斜做洞口涵长计算上游：下游：斜交涵洞长度计算正做洞口涵长计算帽石平置斜交涵洞长度计算正做洞口涵长计算帽石斜置7.2桥涵主体工程数量计算一般要求拱圈侧墙桥（涵）墩护拱拱体填料一般要求工程数量单位通常用圬工体积和圬工表面积表示工程数量是按各部分分别进行计算各部分工程名称应与概(预)算定额的项目一致工程细目石拱桥（涵）钢筋混凝土板桥（涵）拱圈主要尺寸拱圈体积7.3涵洞洞口尺寸及工程数量八字墙锥形护坡扭坡八字墙7.4算例涵长计算洞口计算第八章小桥涵设计8.1小桥涵基础设计8.2涵洞设计8.3小桥设计8.1小桥涵基础设计桥涵基础的重要性及一般要求基础设计资料收集基础类型的选择基础埋置深度刚性扩大基础软土地基加固桥涵基础的重要性及一般要求重要性基础是结构物直接与地层接触的下部分地基是在基础底面承受基础传来的荷载的地层地基与基础收到各种荷载后，本身将产生附加的应力和变形结构的地基与基础设计与施工质量的好坏，是整个结构物质量的根本一般要求足够设计强度——受力足够的稳定性——变形足够的耐久性——环境基础设计资料收集桥涵所需资料结构形式、跨径、荷载、规范规定等环境所需资料地质、水文、建材等基础类型的选择按建筑材料分石料基础砖基础砼基础钢筋砼基础按构造型式分整体式基础分离式基础按工作条件分刚性基础柔性基础基础埋置深度影响因素地基土壤的承载力水流的冲刷能力地基冰冻程度基础埋置深度相关要求1设在基岩上的基础，基础可直接置于基岩上，但应清除风化层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1.0m（盖板涵用0.6m，石拱涵和小桥用1.0m）3当地基为一般淤泥或软弱层时，应根据地质情况采取扩大基础、倒拱、块石挤淤、砂（土、石灰）及小木桩挤密、换土、砂垫层等加固措施基础埋置深度相关要求4在有冲刷的河流上，因涵洞都设有铺底，一般不考虑冲刷深度对基础埋深的影响，小桥基础应在设计洪水位冲刷线以下不小于1.0m深5在冰冻地区，基础埋深还应考虑冰冻深度，一般情况下，基础应埋于冰冻线以下0.25m深基础埋置深度相关要求6埋置深度还应考虑基底土质情况，以基底土质确定埋置深度主要考虑地基土质的承载力，对板涵地基承载力要求一般为0.2～0.3MPa；对拱涵地基承载力要求一般不小于0.5MPa刚性扩大基础地基承载能力不足时，可采用扩大基础刚性角αα≤300，M50以下砂浆砌筑α≤350，M50以上砂浆砌筑α≤450，混凝土浇筑软土地基加固软土地基加固方法物理方法——改变密度、含水量化学方法——改变性质综合方法——物理、化学综合软土地基加固换填土层法将基底下一定范围内软土层挖去或挤去，换以强度较大的砂、碎(砾)石、灰土或素土，以及其他性能稳定、无侵蚀性的土类，并予以压实根据施工方法不同，分为开挖换土法、强制换土法、爆破换土法三种软土地基加固挤密法堆土预压法重锤夯实法拌合法软土地基加固化学加固法利用化学溶液或胶结剂，采用压力灌注或搅拌混合等措施，使土颗粒胶结起来，达到对软土地基加固的目的，又称胶结法目前化学溶液以水泥浆液使用较多施工工艺有注浆法和旋喷法软土地基加固排水固结法桥涵工程中常用的排水固结法是砂垫层法用砂垫层加固地基，就是挖除基底下一部分原有软土，而换填分层夯实的强度较高、稳定性较好的中砂、粗砂和砂砾等，以满足地基稳定和变形的要求8.2涵洞设计一般要求涵洞洞身总体布置涵洞设计成果及示例一般要求涵洞设计时，应按水力性质选择其计算图式无压力式圆管涵应根据地基土的密实程度，设置砂垫层、灰土垫层、砌石基础或混凝土基础。压力式和半压力式涵洞应设置基础，接缝应严密涵洞内径或净高不宜小于0.75m；涵洞长度大于15m但小于30m时，其内径或净高不宜小于1.0m；涵洞长度大于30m但小于60m时，其内径或净高不宜小于1.25m；涵洞长度大于60m时，其内径或净高不宜小于1.5m涵洞进出洞口及洞外排水工程的形式与尺寸，应使水流能顺利通过，并满足两侧附近路堤的稳定要求，且不应对附近环境造成不利影响农田排灌需要，且路堤较低时，可设置倒虹吸管涵洞洞身总体布置平面布置正沟正涵斜沟斜涵斜沟正涵曲线涵洞涵洞洞身总体布置立面布置平坦沟床的布置形式

布置时，洞底高程与坡度原则上应于天然沟床的高程及坡度一致涵洞洞身总体布置立面布置斜坡布置形式1)洞身不变仍作一般布置，而在进水口作跌水井或急流槽，使