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1、华南理工大学土木与交通学院 第九章 小桥和涵洞孔径计算 p 确定桥涵孔径的大小 p 河床加固类型和尺寸 p 壅水高度 p 桥涵处路基和桥涵顶面的最低标高 (平原区每公里约13座，山区约35座小桥和涵洞) 主要内容 小桥和涵洞勘测的主要任务 小桥和涵洞勘测的主要工作内容 9-1 小桥和涵洞勘测 （1 1）勘测前的准备工作）勘测前的准备工作 地形资料、地质资料、水文资料、气象资料、其他资料地形资料、地质资料、水文资料、气象资料、其他资料 （2 2）小桥和涵洞位置的选择）小桥和涵洞位置的选择 山岭及丘陵区、平原区小桥涵位置的确定山岭及丘陵区、平原区小桥涵位置的确定 （3 3）小桥和涵洞的测量）小桥和
2、涵洞的测量 （4 4）小桥和涵洞类型的选择）小桥和涵洞类型的选择 9-2 小桥孔径计算 l 水流通过小桥的图式 自由式出流自由式出流 桥下水深为桥下桥下水深为桥下 河槽的临界水深河槽的临界水深h h k k 淹没式出流淹没式出流 桥下水深为天然水深桥下水深为天然水深htht l 小桥孔径计算 大中桥允许河床发生一定的冲刷，一般采用大中桥允许河床发生一定的冲刷，一般采用 天然河槽平均流速作为设计流速天然河槽平均流速作为设计流速 小桥涵一般不允许河床发生冲刷，可以根据小桥涵一般不允许河床发生冲刷，可以根据 河床加固铺砌的类型，选择适当的容许流速河床加固铺砌的类型，选择适当的容许流速 作为设计流速作
3、为设计流速 拟定河床加固类型，确定桥下河床的容许流速拟定河床加固类型，确定桥下河床的容许流速 计算孔径大小与桥前水深计算孔径大小与桥前水深H H 桥前水深桥前水深H H桥梁允许桥梁允许壅水水深壅水水深HH，设计合理，设计合理 否则重新设计孔径。否则重新设计孔径。 l 试算法确定小桥孔径 n 桥下孔径计算步骤（1 ） （1 1）判别桥下水流图式）判别桥下水流图式 1 1）确定河槽天然水深）确定河槽天然水深h h t t 2 2）确定桥下临界水深）确定桥下临界水深hkhk 自由式出流自由式出流 淹没式出流淹没式出流 窄而深的梯形断面，桥下临界水深窄而深的梯形断面，桥下临界水深h h k k 3 3
4、）水流图式判别）水流图式判别 当当 当当 临界断面水面宽度临界断面水面宽度B B k k 矩形断面，桥下临界水深矩形断面，桥下临界水深 宽浅的梯形断面，桥下临界水深宽浅的梯形断面，桥下临界水深 （2 2）确定小桥孔径长度）确定小桥孔径长度L L 1 1）自由式出流）自由式出流 若桥孔断面为矩形，则桥孔长度若桥孔断面为矩形，则桥孔长度 桥下水面宽度桥下水面宽度 挤压系数挤压系数 若桥孔断面为梯形，则桥孔长度若桥孔断面为梯形，则桥孔长度 2 2）淹没式出流）淹没式出流 若桥孔断面为矩形，则桥孔长度若桥孔断面为矩形，则桥孔长度 桥下过水断面平均宽度桥下过水断面平均宽度 （即（即 处）处） 若桥孔断面
5、为梯形，则桥孔长度若桥孔断面为梯形，则桥孔长度 如果桥孔轴线与水流方向斜交，交角为如果桥孔轴线与水流方向斜交，交角为 ， 则桥孔长度为则桥孔长度为 （3 3）确定桥前水深）确定桥前水深H H 桥前水深桥前水深H H 1 1）自由式出流）自由式出流 2 2）淹没式出流）淹没式出流 桥前水深桥前水深H H （4 4）确定路基和桥面最低标高）确定路基和桥面最低标高 桥头路基最低标高=河床最低点标高+H+ 桥面最低标高=河床最低点标高+H+J+D 9-3 涵洞孔径计算 l 水流通过涵洞的水力图 式 自由式出流自由式出流 淹没式出流淹没式出流 出水口出水口 无压力式无压力式 半压力式半压力式进水口进水口
6、 有压力式有压力式 进水口为普通型（端墙式、八字式、平头式）进水口为普通型（端墙式、八字式、平头式） 进水口为流线型（喇叭式、抬高式）进水口为流线型（喇叭式、抬高式） 涵前水深涵前水深 涵洞洞身净高涵洞洞身净高 最小净空高度最小净空高度 进口水深进口水深 无压力式无压力式 进水口为普通型（平头式）进水口为普通型（平头式） 进水口为普通型，且水流充满进口进水口为普通型，且水流充满进口 半压力式半压力式 急坡涵洞急坡涵洞 当工程上采用半压力时涵洞时，涵底纵坡当工程上采用半压力时涵洞时，涵底纵坡 进水口为流线型进水口为流线型（摩阻坡度（摩阻坡度 ） 进水口为普通型、流线型，下游洞口被淹没进水口为普通
7、型、流线型，下游洞口被淹没 压力式压力式 l 涵洞孔径计算 2) 2) 降落系数降落系数0.870.87 无压力式无压力式 规定和假设：规定和假设：1 1）最小净空高度最小净空高度 3 3) ) 收缩断面水深收缩断面水深 ，涵前行近流速，涵前行近流速即即 定义流速系数定义流速系数 4)4)涵洞出口处或收缩断面处的最大允许流速涵洞出口处或收缩断面处的最大允许流速 列涵前断面和临界水深断面的能量方程列涵前断面和临界水深断面的能量方程 出口流速出口流速 设计时要求设计时要求 ： 1 1）流量）流量 2 2）涵前水深）涵前水深 3 3）出口流速）出口流速 设计时，根据河床加固类型选定设计时，根据河床加
8、固类型选定v v k k ，由，由 计算计算h h k k ，然后计算，然后计算Q Q、HH和和V V出口 出口 半压力式半压力式 列涵前断面和进口收缩断面的能量方程列涵前断面和进口收缩断面的能量方程 压力式压力式 基本公式基本公式 一般采用进水口升高式（流线形）的洞口建筑一般采用进水口升高式（流线形）的洞口建筑 9-4 小桥和涵洞的进出口处理 l小桥和涵洞类型的 选择 n n 小桥和涵洞的选择小桥和涵洞的选择 n n 涵洞类型的选择涵洞类型的选择 圆管涵圆管涵 盖板涵盖板涵 拱涵拱涵 箱涵箱涵 倒虹吸涵倒虹吸涵 n n 涵洞洞身形式的选择涵洞洞身形式的选择 八字翼墙式或八字翼墙式或 锥形护坡
9、式洞口锥形护坡式洞口 一字墙护坡洞口一字墙护坡洞口 跌水井式洞口跌水井式洞口 流线形洞口流线形洞口 斜交洞口斜交洞口 1 1）斜交正做洞口）斜交正做洞口 2 2）斜交斜做洞口）斜交斜做洞口 l 涵洞进出口沟床的处理 进水洞口沟床加固处理进水洞口沟床加固处理 1)1)缓坡涵洞进水口沟床处理缓坡涵洞进水口沟床处理 纵坡小于纵坡小于1010的顺直河沟的顺直河沟纵坡为纵坡为10104040的河沟的河沟 2)2)陡坡涵洞进水口沟床处理陡坡涵洞进水口沟床处理 当涵前纵坡大于当涵前纵坡大于5050时时 沟床加固防护沟床加固防护 (1) (1) 缓坡涵洞（洞底坡度小于缓坡涵洞（洞底坡度小于5 5）出水口的处理
10、）出水口的处理 a) a) 河沟纵坡小于河沟纵坡小于5 5，出水口，出水口 流速不大，出水口采用延长铺流速不大，出水口采用延长铺 砌、加深截水墙砌、加深截水墙 b)b)无压力式涵洞下游，在无压力式涵洞下游，在 涵洞出口处采用八字翼墙涵洞出口处采用八字翼墙 配以挑坎配以挑坎 (2) (2) 陡坡涵洞（洞底坡度大于陡坡涵洞（洞底坡度大于5 5）出水口的处理）出水口的处理 在涵洞出口处在涵洞出口处 采用八字翼墙、采用八字翼墙、 急流槽、跌水、急流槽、跌水、 消力池、消力槛消力池、消力槛 或人工加糙或人工加糙 9-5 山区小桥和 涵洞进出口的水力计算 l 跌水的水力计算 消力池或消力槛消力池或消力槛池
11、深池深d d和池长和池长l l，淹没水跃，淹没水跃 消力池设计步骤消力池设计步骤 1 1）初估一个消力池的下挖深度）初估一个消力池的下挖深度d d 2 2）计算收缩断面的水深和流速）计算收缩断面的水深和流速 消力池设计步骤消力池设计步骤 3 3）计算）计算hchc的水跃共轭水深的水跃共轭水深 4 4）验算假定的池深是否合适）验算假定的池深是否合适 5 5）计算水流射流长度）计算水流射流长度L L 1 1 6 6）计算水跃长度）计算水跃长度L L 2 2 7 7）计算消力池的池长）计算消力池的池长L L 8 8）水跃所需的铺砌长度）水跃所需的铺砌长度L L 0 0 急流槽是由进口、急流槽、消能设
12、施和出口组成 l 急流槽的水力计算 水力计算的目的是确定急流槽内的水深、流速，绘制陡水力计算的目的是确定急流槽内的水深、流速，绘制陡 坡段的水面曲线，确定急流槽末端消力池或消力槛的坡段的水面曲线，确定急流槽末端消力池或消力槛的 几何尺寸。几何尺寸。 华南理工大学土木与交通学院 第十章 桥位勘测和桥位选择 10-1 桥位勘测设计的内容 l 桥位勘测设计的主要任务 （1）为桥位设计、桥型选择及墩台基础设计提 供必要而可靠的基本资料 （2）制定不同的桥位和接线方案，进行比选 （3）制定不同桥位和不同接线方案相应的桥孔 长度、桥梁高度和河床最低冲刷深度及引道、调 治构造物设计方案。 1 现场勘测前的技
13、术准备工作 1）地形和测量资料 2）水文资料 3）气象资料 4）流冰、流木资料 5）通航资料 6）地质资料 7）其他资料 l 桥位勘测设计的主要工作 水文资料整编和水文水力计算 测量资料整编 地质资料的整编 2 桥位勘测的外业工作 桥位选择 水文调查和测量 桥位测量 桥位工程地质勘察 3 桥位勘测设计的内业工作（不包括结 构施工图设计） 桥位应选在河道顺直、稳定、狭窄、河槽明显的河段，桥位应选在河道顺直、稳定、狭窄、河槽明显的河段， 不宜选在不稳定的分汊、汇合、急弯和流冰流木阻塞等河不宜选在不稳定的分汊、汇合、急弯和流冰流木阻塞等河 段；桥轴线宜与中、高水位的水流正交，若斜交角大于段；桥轴线宜与中、高水位的水流正交，若斜交角大于5 5 时，桥孔长度、墩台冲刷都应考虑斜交的影响。时，桥孔长度、墩台冲刷都应考虑斜交的影响。 10-2 桥位选择 一、桥位应满足水文、地形、地质、通航方面的要求一、桥位应满足水文、地形、地质、通航方面的要求 二、各类河段上的桥位选择二、各类河段上的桥位选择 山区峡谷河段：桥孔不得压缩水流，尽量一孔跨过。 山区开阔河段：选在河槽稳定、流速缓河处 平原顺直（微弯）河段：选在河槽和河床走向一致，河 槽流量最大处。墩台基础深度应考虑边滩下移，置于同 一深度
