涵洞设计教程_

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小桥涵址应布设在地质条件良好、河床稳定、水文、水力条件较好 的河段。不会因小桥涵位设置不当而造成排洪不畅、冲毁路基、积 水淹田或使农业灌溉和正常交通受到影响。小桥涵位置和轴线方向 确定，要满足设计流量的渲泄，使水流畅通，做到"进口要顺、水 流要稳"，不发生斜流、旋涡等现象，以免冲毁洞口、堤坝或农田。
3. 山岭及丘陵区涵位
顺沟设涵。山区河沟坡陡水急、洪水猛、历时短，冲刷及水毁比较 严重，因此，涵位布置应尽量符合水流方向，顺沟设置。一般不宜 改沟设涵，强求正交。
改沟设涵。只有当河沟比较宽浅，沟底纵坡平缓，水流较小时才考 虑改沟设涵。改沟时要注意做好引水及防护工程，注意对下游农田 的影响。
路基排水涵。涵位选择应与路基排水系统密切配合。布设涵位时， 可结合路线平、纵面设计图，选择以下位置设置路基排水涵洞。
在路基挖方边坡上，设有截水沟的地段，截水沟出口处应设置排水 涵洞，以免截水沟水流顺边沟流程过长，冲刷路基和路面。
岸坡设涵。当河沟边坡稳定、土壤密实（一般多为石质或不透水亚 粘土）、河沟又很深时，可考虑将涵位从沟底移至岸坡上，以缩短 涵洞长度。岸坡设涵时应注意做好上下游的引水沟、截水坝及防护 加固工程，避免水顺老沟冲毁路堤或农田。为排除地表积水，在原 沟底面宜做片石盲沟，然后填筑路堤。
1. 各类型涵洞特点
公路跨越沟谷、溪沟、河流、人工渠道以及排除路基内侧边沟水流时，常常需要修建涵洞。涵洞是公路构造物 的重要组成部分之一，其设计与该公路的等级、使用任务、性质和将来的发展需要相适应，遵循了安全、 适用、经济、美观、有利于环保的原则同时也满足了行车、排水、净空等要求。
涵洞的类型决定了它的功能、造价和使用年限，因此涵洞类型的选择基本按照符合因地制宜、就地取材和便于 施工养护等原则，同时要考虑到农田排灌的需要，综上所述可见涵洞类型的选择综合考虑了以下几个因素：
大差别，都具有工程量小、施工简单、经济等优点，因而是经常采用的洞口形式。不过从经济来看，八字 翼墙较锥形护坡更为经济。 （2）一字墙护坡洞口 这种洞口形式适用于边坡规则的人工渠道。此种洞口形式工程量小，在窄而深、河床纵断面变化不大的天然河 沟亦可采用。 （3）上游急流坡或上游跌水井洞口 当路基纵断面设计不能满足桥涵建筑高度要求，且下游河床较低，河沟纵坡为 10~30%时，可采用此种洞口型式。 除岩石地基外，沟底和沟槽边坡均采用人工铺砌。跌水高 H1 小于建筑高度 Hn 时，上游洞口可采用跌水井， 下游洞可配八字翼墙或其他洞口形式。 当涵前河沟纵坡大于 30%时（即跌水高度 H1 大于建筑高度 Hn）。水流流速很大，进口处需做急流坡跌水井，以 减缓流速削弱水能。上游沟槽开挖纵坡以 1：1 或 1：2 为宜，以保证土体稳定。 当 H1 大于 4 米时，为保证急流槽的稳定，槽底每隔 1.5~2.0 米设防滑墙一道。下游洞口一般配急流坡洞口或挡 土墙洞口。 （4）上游边沟跌水井洞口 为了排除傍山线较长距离内的边沟及截水沟的水，就需设边沟跌水井洞口；因为边沟与路面高差不大，必须下 挖才能修建此种涵洞洞口。下游洞口一般配八字翼墙或锥形护坡等形式。 （5）倒虹吸洞口 在通过公路的灌溉渠道上修建涵洞时，若建筑高度不够，大多采用倒虹吸洞口型式。设置倒虹吸进出水洞口， 其竖井尺寸要考虑清淤的方便。 （6）斜交涵洞洞口 斜交涵洞查斜交涵洞图表进行组合。斜交洞口比正交洞口形式较少，如遇下游河床开阔，也可配正交急流坡洞 口。斜交涵洞的洞口选用方法同正交一样。
明涵时，由于施工比较繁琐，所以可做成低填土的盖板明涵；当洞身较短时，也可以调整桥台及桥面上的 铺装高度，以适应纵坡和超高的要求。 钢筋混凝土板用钢材较多，在缺少钢材的情况下，应尽量考虑其他结构形式。钢筋混凝土盖板分装式和就地浇 注两种。采用预制装配能缩短工期、节省木材、提高质量，适用于桥涵较集中的路段，但须具备吊装设备 及运输条件，采用就地现浇施工简易，便于群众掌握。对于分散的小桥涵工程或在旧路上改建的个别桥涵
身的缺点，那就是拱式结构需要较大的建筑高度，遭受破坏后难于 修复,施工时占用劳动力较多，工期较长以及对地基要求较高等。 由于以上这些优缺点使得石拱涵在使用范围上受到限制，但它是山 区公路常采用的涵洞类型
钢筋混凝土盖板涵特点：
建筑高度较小，不受填土高度限制 能采用工厂预制、现场装配，施工简便迅速 为简支结构，对地基条件要求不高 遭受破坏后容易修复 由于需要水泥、钢筋等材料，所以一般造价很高
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工程，多采用就地浇注形式。在就近能开采石料，质量、数量都能满足工程要求，并且路基有足够的填土 高度时，大都采用这种形式。 （3）石拱桥（涵） 石拱桥（涵）一般养护费用低，节约钢材，经久耐用。拱涵只要在恒载条件下不变形，一般超载潜力较大，砌 筑技术易于群众掌握，是我国的传统结构类型。 由于石拱桥（涵）要求地基均匀和有较大的承载力，所以河底纵坡大于 15%时应采用阶梯式石拱涵；当沟底自然 坡度变化较大，也可将涵底分段，做成缓坡段或陡坡段。 （4）石盖板涵 在出产合格条石的地方，采用石盖板涵较经济。条石盖板一般只适用于小跨径的明涵或暗涵。 （5）漫水工程 对于宽浅的季节性河沟，三级以下公路可设置漫水工程，桥涵形式大都采用钢筋混凝土盖板，以减少阻水面积。 在漫水工程中，设置一级挑坎防护，可减少铺砌工程量；挑坎可采用混凝土预制块或粗料石。标柱设计为方形， 施工时也可做成圆形。
其它设涵情况：
□在平原区，路线通过较长的低洼地带以及泥沼地带，为保证路基稳定，避免排水不畅及长期积水的情况， 在地面具有天然纵坡的地方设置多道涵洞。如无灌溉和其它需要，涵洞间距一般是 1km~2km。 □平原区路线穿过天然积水洼地，也应考虑设置数道涵洞，以沟通路基两侧水位，平衡水压。 □路线紧靠村镇通过，要特别注意设涵，以排除村镇内地面汇流水。 □山区岩层破碎及坍方地段，雨季时经常有地下水从路基边坡冒出，为使路基边坡稳定，及时疏干地下水， 应配合路基病害整治设置涵洞。
位置选择要综合考虑各种因素并进行技术经济比较，使桥涵工程量 （包括桥涵主体及一切附属工程）最小，以减少工程造价和养护费 用。
一般情况下，应在下列位置考虑设置小桥涵或涵洞：
天然河沟与路线相交处。凡路线与明显沟形的干ห้องสมุดไป่ตู้、小溪、河流相 交时，且当路线上游汇水面积大于 0.1km2 时，原则上应设置涵洞。
路线跨越丘陵地区的山脊线，在凹形竖曲线处可有开挖排水沟而不 设涵洞的方案，但应注意设涵与挖沟方案的比较。
当必须在河湾处设涵时，涵位应设在水流较集中的一侧，以利水流 通过。
涵洞位置应尽量避免布置在可能错动的断层、崩坍、滑坡及岩溶发 育等不良地质路段。当无法避免时，宜选择设置在岩层破碎较轻、 地质稳定或坡积层较薄的路段。
改沟合并。当两条溪沟相距很近（丘陵区在 200m 以下），汇水区面 积又很小（一般在 0.03km2~0.05km2 以下），河沟纵坡小于 3%，且 水流速度不大，含沙量较小时，经过经济比较，可考虑改沟合并以 减少涵洞数量。改沟合并要注意开挖排水沟或加深、加宽边沟并作 好旧河沟的堵塞、截水墙及路基加固工程。若改沟合并后，使河沟 产生过大冲刷或淤积，以至影响路基稳定，或改沟工程过大不经济 时，都不宜改沟合并设涵。改沟时，引水沟断面一般要经过水力计 算决定。由于水沟易于淤塞，一般断面宁可偏大些。引水沟距路基 边坡应尽量远些。改沟方式应结合改沟条件灵活处理，如有条件， 在河沟上游远离桥涵处挖沟引水则更为合适。
在了解了涵洞设计原则、选型原则以及各类涵洞的特点之后，就要进行涵位的选择了。
2. 涵洞择位时应遵循的原则
涵洞位置应服从路线走向。由于单个小桥涵的工程数量不大，因而 小桥涵位置一般是在路线走向基本确定的情况下来选择的。只有在 特殊情况下（如路线遇大洼深沟。路线与河沟斜交太大等情况）才 进一步权衡利弊，在不降低路线标准的条件下局部调整路线，使之 从较好的桥涵位通过。
农田灌溉渠与路线相交处。路线经过农业区、跨越水渠、堰塘或水 库的排水渠以及通过大片梯田，影响农田灌溉时应考虑设置涵洞。
路基边沟排水渠。在山区公路的山坡线，为排除路基挖方内侧边沟 流水，应考虑设置涵洞。其间距一般不大于 200m~400m；在干旱山 区，间距不大于 400m~500m。
与其它路线交叉处。当路线与铁路、公路、大车路、人行路、农村 机耕道及重要管线交叉，且路线又从其上方通过时，应考虑设置相 应的小桥或涵洞。
道路的等级、性质和任务 涵洞所处的地形、地质、水文和水力条件 工程费用和造价 当地筑路材料情况 施工期限和施工条件 养护维修条件等
石拱涵的特点：
能充分利用天然石料，不需钢材，只需少量水泥，因而造价低，工 程费用少
施工技术简单，专用设备少，适于群众建桥 结构坚固、自重及超载潜力大，使用寿命长，当然石拱涵也存在自
其它的洞口形式的设置参考相应的参考资料。
第二章 PCVX 中的涵洞设计方式的原理及其基本流程
本章主要介绍 PCVX 中的涵洞的设计方式及其相关的流程介绍并侧重于涵洞设计的原理分析和流程分析。学习完 本章，您将知道 PCVX 的提供的涵洞设计方式和每种设计方式的基本流程和特点。本章包括：
PCVX 中支持的涵洞设计方式 一套通用图＋每道涵洞的布置图的原理及其基本流程 每道涵洞均有布置图和细部构造图的原理及其基本流程
4.2. 洞口型式的选择
我们搜集了以往常用的洞口形式：八字翼墙、锥形护坡、一字墙护坡、上游急流坡（或跌水井）、上游边沟跌 水井、下游急流坡、下游接挡土墙附跌水、倒虹吸等结构形式。应用时根据现场情况分别选择上、下游洞 口形式与洞身组合使用。
（1）八字翼墙或锥形护坡洞口 这种洞口形式适用于平坦顺直、纵断面高差变化不大的河沟。这两种洞口形式水力条件较好，在使用上没有多
路线纵坡由下坡变成上坡的凹形竖曲线处，为排除内侧边沟水流， 一般应考虑设边沟排水涵。
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纵断面纵坡由陡坡变为缓坡时，内侧边沟水流由急变缓，容易产生 水跃和泥沙沉积，不利排水。若在近距离内无其它涵洞时，在变坡 点附近应考虑设边沟排水涵。
陡坡急弯处。当路线的偏角较大（大于 90 度），平曲线半径较小， 路线进入弯道前的纵坡又为大于 4%的陡坡时，边沟水流直接顶冲 路基内侧，在暴雨期甚至水流溢出边沟漫过路基，直接影响路基稳 定及行车安全。在弯道起（止）点附近，应考虑设边沟排水涵。
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结合自己涵位处的横断面，我在石拱涵进口处选择了急流坡，出口处用直接用铺砌。在盖板涵进口处选择了边 沟跌水井，其坡度直接采用石方挖方边坡的坡度 1：0.2，在出口处以护肩代替了一字墙只做洞口铺砌。
选择了涵洞洞身、洞口类型后就要把涵洞再到对应涵位处的横断面上了。这时还应考虑基础埋置深度和涵身坡 高两个因素。
1. PCVX 中支持的涵洞设计方式
在 PCVX 中，支持涵洞的设计方式包括：一套通用图+每道涵洞的布置图；每道涵洞均有布置图和细部构造图。 1、一套通用图+每道涵洞的布置图 是对项目中的每一涵洞只绘制布置图，不单独提供构造图，其主要构件的构造图通过"通用图"的形式体现，涵
洞施工时，根据通用图查表获得相应结构尺寸和配筋参数以及单位工程数量，通过这种方式设计涵洞时， 应该将通用图作为设计成果的一部分交付出版。一般说来，在 PCVX 中，每个规范文件都对应着一套通用图。 在实际的工程应用中，此种方法也叫："通用图+布置图"。 在"一套通用图＋每道涵洞的布置图"的设计方式下：涵洞的上部和下部的圬工工程量来自于 PCVX 的实际计算， 但其设计参数来自于规范文件；其所有的配筋来自于规范文件。 此种设计方式下设计涵洞，PCVX 提供了标准图管理器来绘制和编辑标准图。标准图管理器可以管理图纸，批量 替换图框等。 2、每道涵洞均有布置图和细部构造图： 就是对项目中的每一道涵洞都绘制布置图和配套构件的细部构造图（如盖板的配筋图）。涵洞施工时，可以完 全脱离通用图。在实际的工程应用中，此种方法也叫："一涵一图（配筋图）"。 在此种情况下，用户可以通过 pcvx 提供的"套用规范"或者"交互套用规范"功能有选择性的采用一些规范数据。 在"每道涵洞均有布置图和细部构造图"的设计方式下，所有的涵洞的工程量都是根据实际的涵洞设计参数通过 一定的工程算法得到。
4.1. 结构类型的选择
（1）钢筋混凝土圆管涵 钢筋混凝土圆管涵孔径一般为 0.5~1.5 米，最小填土厚度 50cm，受力情况良好，圬工数量小，造价较低。在有
条件集中预制和运输比较方便的地段多采用钢筋混凝土圆管涵。多孔时不宜超过三孔。 （2）钢筋混凝土盖板涵 由于钢筋混凝土盖板涵建筑高度低，适于低路基地段使用，一般用作明涵。在设超高、加宽的曲线上设置盖板