最新9小桥和涵洞孔径计算
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9小桥和涵洞孔径计算
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
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
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：
BBkNdQ vsg k3Nd
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=B0+2m（1/2h+Δh)
若桥梁与水流斜交:
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
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；
（4）用试算法求得桥下游天然水深，并判断水力图式；
L0=0.5~1.5m的拱涵、盖板涵: Vmax=4.5m/s；
L0=2.0~4.0m的拱涵，盖板涵及所有的圆管涵:
Vmax=6.0m/s。
9.6 小桥及涵洞的构造
9.6.1 小桥组成 上部结构
承重结构 桥面系统
桥墩
小桥组成
下部结构
桥台 基础
附属工程
桥头路堤 锥形护坡 护岸工程 调治构造物
9.6.2 涵洞组成
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 h0或 hk
i
h0或 hk
3. 压力式涵洞
进水口被淹没，整个洞身被 水流充满；
H
hT h
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）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
R3i2
n
若
Q Qs 10%
Qs
Q Av
则ht=h1，否则，需重新 假定水深h2
2）确定桥下临界水深hk 可由临界函数求出
B A k k 3Q gs2 hkB A k kgQ A k 2 s2v g 2 k vk vbc
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。
Q A k 2gH 0hk
vk
Q
Ak
H0
hk
vk2
2g2
H
H0
v02 2g
孔径计算简化式：
（1）圆管涵 5 Qs 1.69d2
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
1）自由出流：
Hhk
vk2
2g2
vH 2 2g
2) 淹没出流
v2
Hht 2g2
vH 2 2g
4. 确定路基和桥面最低标高
《公路工程水文勘测设计规范》(JTG C302002), 对Δ值的规定：
Δ 涵洞进口
净高(或内径)h(m)
≤3
>3
圆涵 拱涵 矩形涵
1 4
hT
1 4
hT
1 6 hT
≥0.75 ≥0.75 ≥0.5
1)最小净高Δ规定
2)降落系数取0.87，而H′=hT –Δ HH' hT
0.87
3)收缩断面的水深hc=0.9hk。 4)涵前的行近流速V0≈0，即H0=H。 5)最大允许流速Vmax规定为：
涵洞组成
洞身 洞口
进水口 出水口
附属工程
锥体 河床加固铺砌 路堤护坡 改沟渠道及护砌 路堤边坡检查台阶
9.6.3 涵洞洞身构造
矩形断面：
hk h k
宽浅梯形断面： hk hk
窄深梯形断面：
窄深梯形断Biblioteka Baidu：
过水断面面积相等的原则确定hk
Bkhk (Bk 2mhk)hk mhk2
hk Bk
Bk2 4mBkhk 2m
临界断面水面宽度Bk
B A k k 3Q gs2 B kA Q k 3g s2Q vsk 3 g
3）水流图式判别
3. 压力式涵洞
按水力学中的短管计算
v 2 g H liW i h T
Q A2 g H liW i h t
(二) 标准法 1.无压力式涵洞
1）最小净高Δ规定 ①盖板涵、箱涵：
h<2.0m时，=0.10m； h≥2.0m时，=0.25m。 ②拱涵涵洞：
hT≤1.0m时，=0.10m； hT =1.0~2.0m时，=0.15m； hT >2.0m时，=0.25m。
2
d
Qs 1.69
5
（2）盖板涵及箱涵
3
Qs 1.57B5H2
B Qs 3 1.575H2
（3）石拱涵
Qs
3
1.42B2H2
B Qs 3 1.422H2
2. 半压力式涵洞
水力计算根据水流穿过侧壁孔口出流公式，以收 缩断面处的比能来推算过涵流量和涵前水深。
vc2gHhT
Q A 2gH h T
半压力式
压力式
涵洞的摩擦坡度iW
iW
Q2 A2C2R
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；
（5）计算桥跨长度；
先计算水面宽度B0； ①自由出流：
②淹没出流：
B 0Q sNd
B 01 Q s N d
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
否
设计要求 是
确定设计各要素
9.5 涵洞孔径计算
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
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
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：
BBkNdQ vsg k3Nd
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=B0+2m（1/2h+Δh)
若桥梁与水流斜交:
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
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；
（4）用试算法求得桥下游天然水深，并判断水力图式；
L0=0.5~1.5m的拱涵、盖板涵: Vmax=4.5m/s；
L0=2.0~4.0m的拱涵，盖板涵及所有的圆管涵:
Vmax=6.0m/s。
9.6 小桥及涵洞的构造
9.6.1 小桥组成 上部结构
承重结构 桥面系统
桥墩
小桥组成
下部结构
桥台 基础
附属工程
桥头路堤 锥形护坡 护岸工程 调治构造物
9.6.2 涵洞组成
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 h0或 hk
i
h0或 hk
3. 压力式涵洞
进水口被淹没，整个洞身被 水流充满；
H
hT h
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）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
R3i2
n
若
Q Qs 10%
Qs
Q Av
则ht=h1，否则，需重新 假定水深h2
2）确定桥下临界水深hk 可由临界函数求出
B A k k 3Q gs2 hkB A k kgQ A k 2 s2v g 2 k vk vbc
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。
Q A k 2gH 0hk
vk
Q
Ak
H0
hk
vk2
2g2
H
H0
v02 2g
孔径计算简化式：
（1）圆管涵 5 Qs 1.69d2
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
1）自由出流：
Hhk
vk2
2g2
vH 2 2g
2) 淹没出流
v2
Hht 2g2
vH 2 2g
4. 确定路基和桥面最低标高
《公路工程水文勘测设计规范》(JTG C302002), 对Δ值的规定：
Δ 涵洞进口
净高(或内径)h(m)
≤3
>3
圆涵 拱涵 矩形涵
1 4
hT
1 4
hT
1 6 hT
≥0.75 ≥0.75 ≥0.5
1)最小净高Δ规定
2)降落系数取0.87，而H′=hT –Δ HH' hT
0.87
3)收缩断面的水深hc=0.9hk。 4)涵前的行近流速V0≈0，即H0=H。 5)最大允许流速Vmax规定为：
涵洞组成
洞身 洞口
进水口 出水口
附属工程
锥体 河床加固铺砌 路堤护坡 改沟渠道及护砌 路堤边坡检查台阶
9.6.3 涵洞洞身构造
矩形断面：
hk h k
宽浅梯形断面： hk hk
窄深梯形断面：
窄深梯形断Biblioteka Baidu：
过水断面面积相等的原则确定hk
Bkhk (Bk 2mhk)hk mhk2
hk Bk
Bk2 4mBkhk 2m
临界断面水面宽度Bk
B A k k 3Q gs2 B kA Q k 3g s2Q vsk 3 g
3）水流图式判别
3. 压力式涵洞
按水力学中的短管计算
v 2 g H liW i h T
Q A2 g H liW i h t
(二) 标准法 1.无压力式涵洞
1）最小净高Δ规定 ①盖板涵、箱涵：
h<2.0m时，=0.10m； h≥2.0m时，=0.25m。 ②拱涵涵洞：
hT≤1.0m时，=0.10m； hT =1.0~2.0m时，=0.15m； hT >2.0m时，=0.25m。
2
d
Qs 1.69
5
（2）盖板涵及箱涵
3
Qs 1.57B5H2
B Qs 3 1.575H2
（3）石拱涵
Qs
3
1.42B2H2
B Qs 3 1.422H2
2. 半压力式涵洞
水力计算根据水流穿过侧壁孔口出流公式，以收 缩断面处的比能来推算过涵流量和涵前水深。
vc2gHhT
Q A 2gH h T
半压力式
压力式
涵洞的摩擦坡度iW
iW
Q2 A2C2R
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；
（5）计算桥跨长度；
先计算水面宽度B0； ①自由出流：
②淹没出流：
B 0Q sNd
B 01 Q s N d
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
否
设计要求 是
确定设计各要素
9.5 涵洞孔径计算