小桥和涵洞孔径计算

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小桥和涵洞孔径计算

小桥和涵洞孔径计算
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
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
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
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

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√
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

小桥和涵洞孔径计算

小桥和涵洞孔径计算

标准法
无压力式涵洞 最小净高Δ规定 盖板涵、箱涵: h<2.0m时,=0.10m; h≥2.0m时,=0.25m。 拱涵涵洞: hT≤1.0m时,=0.10m; hT =1.0~2.0m时,=0.15m; hT >2.0m时,=0.25m。
《公路工程水文勘测设计规范》(JTG C30-2002), 对Δ值的规定:
水流图式
判别标准
自由出流
ht≤1.3hk
淹没出流
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 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
9.7.1 进水口河床加固处理
涵洞进出口河床的处理
缓坡进水口河床加固 纵坡小于10%的顺直河沟的处理
涵前河沟纵坡大于50%时的处理
分类
01
出水口是否被下游淹没——自由式出流√ 淹没式出流
02
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
03
水流通过涵洞的图式
04
1.无压力式涵洞
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
河床土质
加固长度
当出口未淹没时(自由式出流)
当出口被淹没时(淹没式出流)
亚粘土和亚砂土
2.5q0.7
1.7q0.7
重亚粘土和密实的亚砂土

小桥和涵洞孔径计算

小桥和涵洞孔径计算

第八章 小桥和涵洞孔径计算 (20分)一、小桥和涵洞勘测的主要任务:外业勘测和内业设计二、小桥和涵洞勘测的主要内容1) 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、组织与配备完成工程勘测任务的人员、仪器和工具等2) 小桥和涵洞位置的选择3) 小桥和涵洞测量4) 小桥和涵洞类型选择三、下游天然水深的大小可分自由出流(k t h h 3.1≤)与淹没式出流(k t h h 3.1>)四、在孔径计算中,小桥涵与大中桥有不同特点。

大中桥允许桥下河床发生一定的冲刷,一般天然河槽平均流速作为设计流速。

小桥涵一般不允许河底发生冲刷,可以根据河床加固的类型,选择适当的容许流速作为设计流速。

五、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壅水高度。

计算程序:三、判别桥下水力图式四、确定小桥孔径长度L五、确定桥前水深六、确定路基和桥面最低标高七、根据漏洞出水口是否被下游水面淹没,可分自由式出流与淹没式出流两类。

六、按涵洞进水口建筑形式不同与涵前水头高低,水流通过涵洞可分为:1) 无压力式:当涵洞的进水口建筑为普通型而涵前水深T h H 2.1≤,或者进水口建筑为流线开,而涵前水深T h H 4.1≤时,水流在进水口处受到侧向束窄,水面急剧下降,在洞口不远处形成一个收缩断面,水流流经全涵洞均保持自由水面。

2) 半压力式:当涵洞的进水口建筑为普通型,且水流充满进口,涵前水深T h H 2.1>时,但收缩断面以后在整个涵洞内都具有自由水面3) 压力式:当涵洞的进水口建筑为流线形,而涵前水深T h H 4.1>,且涵底纵坡w i i <,或者下游洞口被淹没时,则整个涵洞的断面都充满水流。

八、小桥和涵洞的选用,主要根据设计流量、路堤高度、河床纵坡以及建筑材料确定。

当跨越常年有水但流量较少,或季节性水流且漂浮物和上游泥沙较少,路堤高度能够满足壅水高度和宣泄设计流量的要求时,宜采用涵洞。

小桥涵计算

小桥涵计算
位于淤积较少的灌溉渠道上的涵洞孔径一般不小于075m全长不宜超过10m2钢筋混凝土盖板箱涵适用于低填土对地基承载力的要求没有拱涵高因此常用在要求通过较大的流量地质条件较差路堤高度有限且不适宜设置拱涵的情况
小桥涵分布及孔径计算
梁东 土木工程系 771211liangdong@
意义
桥涵工程费在铁路全部工程费中占相当大的比重。 而小桥、涵洞因数量众多,又约占桥涵工程费的一 半。 桥涵设置的优劣对线路的安全也有很大影响,所以 ,恰当地分布桥涵和正确地决定其孔径与类型是十 分重要的。
植物截留、填洼和入渗的整个过程称为蓄渗过程,这部分雨水不 产生地面径流而作为损失,扣除损失后剩余的雨量称为净雨。 如果降雨强度大于下渗强度,则超渗雨量就沿坡面开始漫流。坡 面漫流的雨水汇入河槽后,又从上游流向下游,从支流进入主流 ,最后到达流域出口断面,这个过程称为河槽集流。 在河槽集流过程中,随着坡面漫流的迅速汇集,使出口断面的流 量急增,水位猛涨,经过一段时间后出现最大流量(洪峰流量) ,后逐渐减退。
2、钢筋混凝土盖板箱涵
——适用于低填土,对地基承载力的要求没有拱涵高,因此,常用在要 求通过较大的流量,地质条件较差,路堤高度有限,且不适宜设置拱涵 的情况。
3、石盖板箱涵
——当流量较小,且附近有合适的石料时,采用这类涵洞能节省部分钢 筋和水泥,应优先选用。
4、石砌拱涵
——这类涵洞具有节约钢筋和水泥,通过较大的流量和在陡坡上较易设 置等优点,因此,拱涵虽然施工比较困难,但一般仍经常采用。当路堤 有足够高度,地质条件良好,具有较高的地基承载力,附近又有合适的 石料时,采用这类涵洞是合适的。
(二)涵洞孔径计算
涵洞与小桥相比,其特 点是孔径小,洞身长, 涵前水深可以高于涵洞 高度,所以,水流通过 涵洞的图式比小桥复杂 。 根据实验,按涵洞前壅 水是否淹没涵洞的进口 及洞顶,涵洞的水流图 分为无压式、半有压式 和有压式三类。

第八章-小桥和涵洞孔径计算

第八章-小桥和涵洞孔径计算

面的水深为ht,则桥下过水断面平均宽度为:
B0
Qs
ht vbc
Nd
(8-2-8)
B0—桥下过水断面的平均宽度(m);
vbc—河床的容许(不冲刷)流速(m/s),可按表8-2-1采用。
第二节 小桥孔径计算
❖ 若桥孔断面为矩形,则桥孔长度L=B0;
❖ 若桥孔断面为梯形,则桥孔长度为:
L
B0
2m( 1 2
❖ 小桥涵孔径大小应根据设计流量、河床特性及河床进出口加固类型所允许 的平均流速等来确定。
❖ 小桥涵孔径计算的目的在于合理确定桥涵孔径大小、河床加固的类型和尺 寸、壅水高度、桥涵处路基和桥涵顶面的最低高程。
小桥 涵洞
小桥和涵洞按跨径分类表 多孔跨径总长L(m) 8≤ L ≤30 ——
单孔跨径L0(m) 5≤ L0 ≤20 L0 ≤5
第一节 小桥和涵洞勘测
一、小桥和涵洞勘测的主要任务
❖ 小桥和涵洞勘测包括外业勘测和内业设计两部分。 ❖ 通过对公路沿线的地形、地质、水文、气象及农田水利设施等情况进
行勘测和调查,为桥涵设计以及水力计算提供必要的资料和依据。
二、小桥和涵洞勘测的主要工作内容
❖ 1、勘测前的准备工作 ❖ 2、小桥和涵洞位置的选择 ❖ 3、小桥和涵洞测量 ❖ 4、小桥和涵洞类型选择
ε—挤压系数;见表8-2-2;
N—桥墩个数; d —桥墩宽度(m);
其他符号意义同前。
第二节 小桥孔径计算
挤压系数ε与流速系数值φ
桥台形状 单孔桥锥坡填土 单孔桥有八字翼墙
ε 0.90 0.85
多孔桥或无锥坡或桥 台伸出锥坡以外
拱脚淹没的拱桥
0.80 0.75
表8-2-2
φ 0.90 0.90

第八章 小桥和涵洞孔径计算

第八章 小桥和涵洞孔径计算

第二节 小桥孔径计算
1、自由式出流
小桥下游天然水深ht≤1.3hk时,桥下水流图式如下图。桥下水深为 桥下河槽的临界水深hk。
2、淹没式出流
小桥下游天然水深ht>1.3hk时,桥下的临界水深被下游天然水深水 面所淹没,桥下水流图式如下图。桥下天然水深为ht。
第二节 小桥孔径计算 二、小桥孔径计算
2 vH v2 H ht 2 2g 2 g
(8-2-12)
式中:v—由采用的桥孔长度计算的桥下流速(m/s);其他符号意义同前。
第二节 小桥孔径计算
4、确定路基和桥面最低高程
按图8-2-6可得:桥头路基最低高程=河床最低点高程+H+△ (8-2-13) 按图8-2-7可得:桥面最低高程=河床最低点高程+H+J+D (8-2-14) 式中:H—桥前水深(m); △—安全高度(m); J—桥下净空安全值(m);与大中桥相同; D—桥梁上部结构建筑高度(m)。
2、半压力式
当涵洞的进水口建筑为普通型,且水流充满进口,涵前水深H>1.2hT时, 但收缩断面以后在整个涵洞内都具有自由水面,称为半压力式水流状态。
H
H'
hT
H
h0
i
h0或hk
i
hc
h
h0或hk
hT
h
第三节 涵洞孔径计算
3. 压力式
当涵洞的进水口建筑为流线型,而涵前水深H>1.4hT,且涵底纵坡i<iw, 或下游洞口被掩埋时,整个涵洞的断面都充满水流,称压力式水流状态。 涵洞的摩阻坡度iw为恰好使水流重力克服水流摩阻力所需要的坡度,可按 下式计算: 式中:iw——摩阻坡度; Q——过涵流量(m3/s); Q2 iw 2 2 A——涵身断面全面积(m2); (8-3-1) AC R C——谢才系数(m1/2/s); R——涵身断面的水力半径(m)。

7 第七章 小桥和涵洞孔径计算

7 第七章 小桥和涵洞孔径计算

第七章小桥和涵洞孔径计算第一节概述一、小桥和涵洞◦根据已建成公路统计,小桥涵洞的工程投资约占公路工程总投资的15%~20%,投资总额为大、中桥的2~4倍。

设计合理性影响巨大。

◦孔径大小应根据设计流量、河床特性及河床进出口加固类型所允许的平均流速等确定。

桥涵分类多孔跨径总长L(m)单孔跨径L k(m)桥涵分类多孔跨径总长L(m)单孔跨径L k(m)特大桥L>1000L k>150小桥8≤L≤305≤L k<20大桥100≤L≤100040≤L k≤150涵洞—L k<5中桥30<L<10020≤L k<40第一节概述一、小桥和涵洞位置选择◦山岭和丘陵区小桥和涵洞位置选择◦平原区小桥和涵洞位置选择第一节概述山岭和丘陵区小桥和涵洞位置选择◦一沟一涵,间距<300m,当汇水区小,两沟靠近,可改沟合并。

◦涵洞位置与路基排水系统密切配合,如截水沟排水出口处、边沟最低点处都应设置涵洞,以避免水流冲刷路面和路基。

◦路线转角较大(>90°)、平曲线半径较小,进入弯道前纵坡>4%,在弯道起止点附近设置涵洞。

◦路线由陡坡段过度到缓坡段,200m范围内无涵洞,则在变坡点附近应设置涵洞。

第一节概述平原区小桥和涵洞位置选择◦根据天然排洪系统,有利于农业灌溉,并避免桥涵出口对耕地造成冲蚀;◦通过较长低洼和泥沼地带,具有天然纵坡地带,可多设置涵洞;◦靠近村庄时应通过设置涵洞避免村内积水;◦小桥和涵洞位置应选择在河床地质良好、地基承载力大的河段。

第一节概述二、小桥和涵洞类型选择◦材料选择原则:安全、就地取材、经济、便于施工、养护方便。

◦构造形式选择原则:设计流量、路堤高度、河床纵坡、建材类型等。

第二节小桥孔径计算一、小桥水流图示桥孔压缩河槽,水流受到桥头和路堤压缩出现桥前雍水,桥下水面降低,按下游水深可分为:◦自由式出流◦淹没式出流第二节小桥孔径计算自由式出流◦当天然水深ℎt≤1.3ℎk桥下河槽临界水深◦桥下水流为急流,下游水深对桥下过流能力无影响。

09-小桥和涵洞孔径计算

09-小桥和涵洞孔径计算

Nanjing University of
9.2 小桥孔径计算
二、小桥孔径计算
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9.2 小桥孔径计算
二、小桥孔径计算
小桥水力计算的内容:
根据设汁流量Qs,河床加固类型所对应的最大容许流速 ,确定满足过流能力和防冲条件的孔径以及对应的桥前雍水 高度等。 计算方法:试算法。 拟定河床加固类型,确定桥下河床的容许流速;再根据 容许流速与设计流量,通过计算确定孔径大小与雍水高度; 与允许的雍水高度进行比较,从而判断是否需调整孔径值, 直至达到允许的雍水高度。
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9.3 涵洞孔径计算
Hale Waihona Puke 一、涵洞的组成和分类箱涵:又称矩形涵或方涵,与盖板涵相似。建 2. 涵洞的分类 造材料一般用混凝土或钢筋混凝土等。铁路矩形涵 的顶板、边墙、底板连成整体。对特软地基采用箱 涵较为有利,但施工困难、造价较高。 圆形涵:又称圆管涵,简称圆涵或圆管,常用 钢筋混凝土制作。填土高度为 1~15米。欧美一些 国家多采用皱纹铁管。皱纹铁管通常由钢板弯成半 圆形或拱形管片,以上下两片或数片组合而成。这 种管片可在工厂制造,运至工地安装。圆形涵受力 性能好,工程量小,施工方便,但它的过水能力差。 孔径较小(一般为1.5米以下)的涵洞采用圆管涵式 居多。
按其水力性能可分为无压力式涵洞(水面都低于洞顶),半压力式 涵洞(水面淹没入口),压力式涵洞(流水充满整个洞身); 按其构造类型可分为拱涵、盖板式涵、箱涵、圆形涵、倒虹吸涵等 。
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9.3 涵洞孔径计算
2. 涵洞的分类
一、涵洞的组成和分类
拱涵:洞身由拱圈、边墙和基础组成,一般用砖、石和混凝土建造。填 土高度为 1~20米。拱涵需有较高的路基和坚实的地基。在石料丰富,地
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半压力式
Байду номын сангаас
压力式
涵洞的摩擦坡度iW
iW
Q2 A2C 2R
编辑ppt
21
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
编辑ppt
i
h 0或 h k
22
H
hT h
H
hT h
3. 压力式涵洞
进水口被淹没,整个洞身被 水流充满;
i
普通型进水口涵洞一般不出 现压力式水流图式
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
编辑ppt
2
小桥涵 的分类
9.1.2 小桥涵的分类
1.按结构形式分
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
编辑ppt
i
23
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。
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
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
编辑ppt
8
1)确定河槽天然水深ht
假定一个水深h1 求A、R
计算v、Q
编辑ppt
16
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;
(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:
v
1
21
R 3i2
n

Q Qs 10%
Qs
Q Av
则ht=h1,否则,需重新 假定水深h2
编辑ppt
9
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:
编辑ppt
12
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
2) 淹没出流:
B0
Qs
hvbc
Nd
矩形桥孔断面:L=B0 梯形桥孔断面:L=B编辑0pp+t 2m(1/2h+Δh) 13
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;
编辑ppt
10
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
Ak3 Bk
Q gs2Bk AQ k3gs编2辑ppt Q vsk3g
11
3)水流图式判别
自由出流:ht≤1.3hk 淹没出流:ht>1.3hk
①管涵 ②盖板涵 ③拱涵 ④箱涵 ⑤拱桥与板桥
①木桥涵
2.按建筑材料分
②石桥涵 ③混凝土桥涵
编辑ppt
④钢筋混凝土桥涵
3
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
编辑ppt
4
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

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%。
编辑ppt
14
3. 确定桥前水深H
1)自由出流:
H
hk
vk2
2g2
vH2 2g
2) 淹没出流
H
ht
v2
2g2
vH2 2g
编辑ppt
15
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
容许河床发生冲刷
容许 一般不容许
设计流速
天然河槽断面平均流速 容许不冲刷流速
编辑ppt
5
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
编辑ppt
6
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
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。
编辑ppt
20
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√
淹没式出流
行洪时洞口是否被淹没——无压力式
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
①试算法
②查表法 编辑ppt
7
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:
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
编辑ppt
1
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
②淹没出流: B0QsNd
B 01Q sNd
同试算法,确定桥孔长度
(6)同试算法,计算桥头路编基辑p及pt 桥面最低标高。
17
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
设计要求 是
确定设计各要编辑素ppt

18
编辑ppt
19
9.5 涵洞孔径计算
9.5.1 涵洞孔径计算特点
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