9小桥和涵洞孔径计算
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（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； ①自由出流：
B0QsNd
②淹没出流：
B 01Q sNd
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。
河床实际情况 建桥河段附近建材
桥下河床允许流速
河床天然水深
临界水深
出流形式
桥孔长度
桥前水深
2) 淹没出流：
B0
Qs
hvbc
Nd
矩形桥孔断面：L=B0 梯形桥孔断面：L=B0+2m（1/2h+Δh)
若桥梁与水流斜交:
L
L
cos
选用标准跨径L0作为实际桥孔长度；
若
L0 L
，应按标准跨径复核出流状态；
10%
L
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
2）确定桥下临界水深hk
可由临界函数求出
Ak3 Qs2 hk
Bk g
B Akk gQ Ak2s2vg2 k
vk
vbc
矩形断面：
hk h k
宽浅梯形断面： h k h k
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
Bk hk (Bk 2mhk )hk mhk2
hk Bk
Bk2 4mBk hk 2m
临界断面水面宽度Bk
B Akk3 Q gs2Bk AQ k3gs2 Q vsk3g
3）水流图式判别
自由出流：ht≤1.3hk 淹没出流：ht>1.3hk
2.确定小桥孔径长度L 1）自由出流：
BBk
NdQsgNd
vk3
矩形桥孔断面：L=B
梯形桥孔断面：L=B+2mΔh
③拱涵
④箱涵
⑤拱桥与板桥
2.按建筑材料分
①木桥涵 ②石桥涵 ③混凝土桥涵 ④钢筋混凝土桥涵
小桥涵 的分类
9.1.2 小桥涵的分类
①无压力式
3.按水利特性分
②半压力式 ③压力式
4.按填土高度分
①明涵 ②暗涵
9.4 小桥孔径计算
大中桥 小桥
小桥与大中桥孔径计算的异同
容许河床发生冲刷
容许 一般不容许
设计流速
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
①试算法
②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ht 2）确定桥下临界水深hk 3）水流图式判别
否
设计要求 是
确定设计各要素
9.5 涵洞孔径计算
9.5.1 涵洞孔径计算特点
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。
9.5.2 水流通过涵洞的图式
分类
出水口是否被下游淹没——自由式出流√
1）自由出流：
H
hk
vk2
2g2
vH2 2g
2) 淹没出流
H
ht
v2
2g2
vH2 2g
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+Δ 桥面最低标高=河床最低标高+H+J+D
2. 查表法
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；
2.确定小桥孔径长度L 1）自由式出流 2）淹没式出流
3.确定桥前水深H 1）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
v
1
21
R 3i2
n
若
Q Qs 10%
Qs
Q Av
则ht=h1，否则，需重新 假定水深h2
H
hT h
i
i
普通型进水口涵洞一般不出 现压力式水流图式
压力式涵洞出现的条件：
①进水口建筑物为流线型；
②H >1.4hT；
③ i<iW
9.5.3 涵洞孔径计算
(一) 公式法 1.无压力式涵洞
以进口附近水深恰为hk 的水流比能来推算过涵流 量和涵前水深。
QAk 2gH源自文库hk
vk
Q Ak
H0
hk
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
iW
Q2 A2C 2R
1. 无压力式涵洞
2. 半压力式涵洞
普通式进水口H≤1.2hT；
流线型进水口H≤1.4hT， 一般涵洞底坡i=ik，涵内水
深h0 = hk i<ik，涵内水深h0 ＞hk； 很少采用i<ik的涵洞
普通式进水口H>1.2hT 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 i≥ik
应避免采用i<ik的涵洞
H H'
hc hT
h
H
h0 hT h
i h 0或 h k
i
h 0或 h k
3. 压力式涵洞
进水口被淹没，整个洞身被 水流充满；
H
hT h
vk2
2g 2
H
H0
v
2 0
2g
孔径计算简化式：
（1）圆管涵 5 Qs 1.69d2
2
d
Qs 1 .69
5
（2）盖板涵及箱涵
3
Qs 1.57B5H2
B
Qs
3
1.575H 2
（3）石拱涵
3
Qs 1.42B 2H2
9小桥和涵洞孔径计算
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 小桥涵的类型与特点
9.1.1 小桥涵划分
小桥 涵洞
小桥和涵洞按跨径分类表
天然河槽断面平均流速 容许不冲刷流速
9.4.1 水流通过小桥的图式
水流图式
自由出流 淹没出流
ht ——桥下游天然水深； hk ——桥下临界水深。
判别标准
ht≤1.3hk ht>1.3hk
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
多孔跨径总长L（m） 单孔跨径L0（m）
8≤ L ≤30 ——
5≤ L0 ≤20 L0 ≤5
小桥和涵洞的标准跨径表
0.75 1.0 1.25 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 8.0 10.0 13.0 16.0
小桥涵 的分类
9.1.2 小桥涵的分类
①管涵
②盖板涵
1.按结构形式分
（5）计算桥跨长度；
先计算水面宽度B0； ①自由出流：
B0QsNd
②淹没出流：
B 01Q sNd
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。
河床实际情况 建桥河段附近建材
桥下河床允许流速
河床天然水深
临界水深
出流形式
桥孔长度
桥前水深
2) 淹没出流：
B0
Qs
hvbc
Nd
矩形桥孔断面：L=B0 梯形桥孔断面：L=B0+2m（1/2h+Δh)
若桥梁与水流斜交:
L
L
cos
选用标准跨径L0作为实际桥孔长度；
若
L0 L
，应按标准跨径复核出流状态；
10%
L
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
2）确定桥下临界水深hk
可由临界函数求出
Ak3 Qs2 hk
Bk g
B Akk gQ Ak2s2vg2 k
vk
vbc
矩形断面：
hk h k
宽浅梯形断面： h k h k
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
Bk hk (Bk 2mhk )hk mhk2
hk Bk
Bk2 4mBk hk 2m
临界断面水面宽度Bk
B Akk3 Q gs2Bk AQ k3gs2 Q vsk3g
3）水流图式判别
自由出流：ht≤1.3hk 淹没出流：ht>1.3hk
2.确定小桥孔径长度L 1）自由出流：
BBk
NdQsgNd
vk3
矩形桥孔断面：L=B
梯形桥孔断面：L=B+2mΔh
③拱涵
④箱涵
⑤拱桥与板桥
2.按建筑材料分
①木桥涵 ②石桥涵 ③混凝土桥涵 ④钢筋混凝土桥涵
小桥涵 的分类
9.1.2 小桥涵的分类
①无压力式
3.按水利特性分
②半压力式 ③压力式
4.按填土高度分
①明涵 ②暗涵
9.4 小桥孔径计算
大中桥 小桥
小桥与大中桥孔径计算的异同
容许河床发生冲刷
容许 一般不容许
设计流速
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
①试算法
②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ht 2）确定桥下临界水深hk 3）水流图式判别
否
设计要求 是
确定设计各要素
9.5 涵洞孔径计算
9.5.1 涵洞孔径计算特点
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。
9.5.2 水流通过涵洞的图式
分类
出水口是否被下游淹没——自由式出流√
1）自由出流：
H
hk
vk2
2g2
vH2 2g
2) 淹没出流
H
ht
v2
2g2
vH2 2g
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+Δ 桥面最低标高=河床最低标高+H+J+D
2. 查表法
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；
2.确定小桥孔径长度L 1）自由式出流 2）淹没式出流
3.确定桥前水深H 1）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
v
1
21
R 3i2
n
若
Q Qs 10%
Qs
Q Av
则ht=h1，否则，需重新 假定水深h2
H
hT h
i
i
普通型进水口涵洞一般不出 现压力式水流图式
压力式涵洞出现的条件：
①进水口建筑物为流线型；
②H >1.4hT；
③ i<iW
9.5.3 涵洞孔径计算
(一) 公式法 1.无压力式涵洞
以进口附近水深恰为hk 的水流比能来推算过涵流 量和涵前水深。
QAk 2gH源自文库hk
vk
Q Ak
H0
hk
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
iW
Q2 A2C 2R
1. 无压力式涵洞
2. 半压力式涵洞
普通式进水口H≤1.2hT；
流线型进水口H≤1.4hT， 一般涵洞底坡i=ik，涵内水
深h0 = hk i<ik，涵内水深h0 ＞hk； 很少采用i<ik的涵洞
普通式进水口H>1.2hT 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 i≥ik
应避免采用i<ik的涵洞
H H'
hc hT
h
H
h0 hT h
i h 0或 h k
i
h 0或 h k
3. 压力式涵洞
进水口被淹没，整个洞身被 水流充满；
H
hT h
vk2
2g 2
H
H0
v
2 0
2g
孔径计算简化式：
（1）圆管涵 5 Qs 1.69d2
2
d
Qs 1 .69
5
（2）盖板涵及箱涵
3
Qs 1.57B5H2
B
Qs
3
1.575H 2
（3）石拱涵
3
Qs 1.42B 2H2
9小桥和涵洞孔径计算
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 小桥涵的类型与特点
9.1.1 小桥涵划分
小桥 涵洞
小桥和涵洞按跨径分类表
天然河槽断面平均流速 容许不冲刷流速
9.4.1 水流通过小桥的图式
水流图式
自由出流 淹没出流
ht ——桥下游天然水深； hk ——桥下临界水深。
判别标准
ht≤1.3hk ht>1.3hk
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
多孔跨径总长L（m） 单孔跨径L0（m）
8≤ L ≤30 ——
5≤ L0 ≤20 L0 ≤5
小桥和涵洞的标准跨径表
0.75 1.0 1.25 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 8.0 10.0 13.0 16.0
小桥涵 的分类
9.1.2 小桥涵的分类
①管涵
②盖板涵
1.按结构形式分