桥涵水文小桥和涵洞孔径计算学习教案.pptx

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1、会计学1桥涵桥涵(qiohn)水文小桥和涵洞孔径计算水文小桥和涵洞孔径计算第一页，共87页。n n小桥涵孔径大小(dxio)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。n n小桥涵孔径计算的目的在于合理确定桥涵孔径大小(dxio)、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。第1页/共87页第二页，共87页。一、小桥和涵洞(hndng)勘测的主要任务小桥和涵洞(hndng)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。第一节 小桥(xio qi

2、o)和涵洞勘测第2页/共87页第三页，共87页。n n二、小桥和涵洞勘测的主要工作内容二、小桥和涵洞勘测的主要工作内容n n1 1、勘测前的准备工作、勘测前的准备工作n n（1 1）地形资料：搜集公路沿线）地形资料：搜集公路沿线1:100001:500001:100001:50000的的地形图，要求能获得必要的流域面积、主河沟平地形图，要求能获得必要的流域面积、主河沟平均纵坡度等资料。均纵坡度等资料。n n（2 2）地质资料：搜集区域地质特征资料、地形图）地质资料：搜集区域地质特征资料、地形图及土质类别。及土质类别。n n（3 3）水文资料：小桥涵所在地附近水文站历年实）水文资料：小桥涵所在地

3、附近水文站历年实测最大流量及其相应的洪水位或历史测最大流量及其相应的洪水位或历史(lsh(lsh)洪水洪水位痕迹、沿河沟上下游河床变迁情况、水工构造位痕迹、沿河沟上下游河床变迁情况、水工构造物等资料。物等资料。第3页/共87页第四页，共87页。n n（4 4）气象资料）气象资料(zlio)(zlio)：当地气象站年、月平均降雨量，：当地气象站年、月平均降雨量，暴雨强度和所持续时间，年内最高、最低气温，主导风暴雨强度和所持续时间，年内最高、最低气温，主导风向和风力等。向和风力等。n n（5 5）其他资料）其他资料(zlio)(zlio)：若为改建或修复工程，需向原：若为改建或修复工程，需向原设计

4、、施工和养护部门搜集有关工程的测设、施工及竣设计、施工和养护部门搜集有关工程的测设、施工及竣工资料工资料(zlio)(zlio)，了解该工程的使用、养护、水毁等情，了解该工程的使用、养护、水毁等情况，并征询小桥涵改建的意见。况，并征询小桥涵改建的意见。n n（6 6）组织与配备完成该工程勘测任务的人员、仪器和工）组织与配备完成该工程勘测任务的人员、仪器和工具等。具等。第4页/共87页第五页，共87页。n n2 2、小桥和涵洞位置的选择、小桥和涵洞位置的选择n n小桥和涵洞位置的选择应以服从小桥和涵洞位置的选择应以服从(fcng)(fcng)路线走向，路线走向，保证排水顺畅和路基稳定，降低工程造

5、价为原则。保证排水顺畅和路基稳定，降低工程造价为原则。n n（1 1）山岭及丘陵区小桥涵位置的确定）山岭及丘陵区小桥涵位置的确定n n一般为一沟一涵，间距不宜大于一般为一沟一涵，间距不宜大于300m300m。当汇水。当汇水区很小时，两河沟相距很近，可改沟合并。但要区很小时，两河沟相距很近，可改沟合并。但要注意开挖排水沟或加深、加宽边沟；做好旧河沟注意开挖排水沟或加深、加宽边沟；做好旧河沟的堵塞、截水墙及路基加固工程。的堵塞、截水墙及路基加固工程。第5页/共87页第六页，共87页。n n涵位与路基排水系统密切配合，如在截水沟排水涵位与路基排水系统密切配合，如在截水沟排水出口处设置涵洞，以免水流冲

6、刷路面和路基。出口处设置涵洞，以免水流冲刷路面和路基。n n路线的转角较大（大于路线的转角较大（大于9090），平曲线半径较小，），平曲线半径较小，进入弯道前的纵坡大于进入弯道前的纵坡大于4%4%，在弯道起（终）点附，在弯道起（终）点附近应设置涵洞。近应设置涵洞。n n路线由陡坡段过度到缓坡路线由陡坡段过度到缓坡(hu(hu np)np)段，在此段，在此200m200m内又无其他涵洞，在变坡点附近应设置涵洞。内又无其他涵洞，在变坡点附近应设置涵洞。第6页/共87页第七页，共87页。n n（2 2）平原区小桥和涵洞位置的确定）平原区小桥和涵洞位置的确定n n根据天然排洪系统，有利于农业灌溉设置小

7、桥根据天然排洪系统，有利于农业灌溉设置小桥和涵洞，并避免桥涵出口对耕地造成冲蚀。和涵洞，并避免桥涵出口对耕地造成冲蚀。n n路线通过较长的低洼及泥沼地带时，在具有天路线通过较长的低洼及泥沼地带时，在具有天然纵坡地段，可适当多设置涵洞，以防排水不然纵坡地段，可适当多设置涵洞，以防排水不畅及长期积水。畅及长期积水。n n路线靠近村庄时，要注意设置涵洞，以便及时路线靠近村庄时，要注意设置涵洞，以便及时排除村内的地面积水。排除村内的地面积水。n n小桥和涵洞的位置应选择在河床地质小桥和涵洞的位置应选择在河床地质(dzh)(dzh)良好、地基承载力较大的河段。良好、地基承载力较大的河段。第7页/共87页

8、第八页，共87页。n n3 3、小桥和涵洞测量、小桥和涵洞测量n n主要主要(zh(zh yo)yo)包括河沟横断面、河沟纵断面及河沟比包括河沟横断面、河沟纵断面及河沟比降测量并测绘桥涵址平面图。降测量并测绘桥涵址平面图。n n4 4、小桥和涵洞类型选择、小桥和涵洞类型选择n n主要主要(zh(zh yo)yo)根据公路等级及性质，按照安全、适用、根据公路等级及性质，按照安全、适用、经济、就地取材、便于施工和养护等条件确定。经济、就地取材、便于施工和养护等条件确定。n n桥涵孔径是根据设计流量，通过水力计算，并根据小桥涵孔径是根据设计流量，通过水力计算，并根据小桥和涵洞所在河沟的断面形态来确定

9、的。桥和涵洞所在河沟的断面形态来确定的。第8页/共87页第九页，共87页。n n一、水流一、水流(shu(shu li)li)通过小桥的图式通过小桥的图式n n当桥孔压缩河槽时，水流当桥孔压缩河槽时，水流(shu(shu li)li)受到桥台路堤和受到桥台路堤和墩台的挤压，桥前水位抬高，产生壅水，桥下水面降墩台的挤压，桥前水位抬高，产生壅水，桥下水面降低，出现收缩断面。低，出现收缩断面。n n小桥桥下河槽一般都进行铺砌加固，不会冲刷。通过小桥桥下河槽一般都进行铺砌加固，不会冲刷。通过小桥桥下的水流小桥桥下的水流(shu(shu li)li)图式与宽顶堰相似，按下图式与宽顶堰相似，按下游天然水深

10、的大小可分为自由式出流与淹没式出流两游天然水深的大小可分为自由式出流与淹没式出流两种。种。第二节第二节 小桥小桥(xio qio)(xio qio)孔径计算孔径计算第9页/共87页第十页，共87页。n n1 1、自由式出流、自由式出流n n小桥下游天然水深小桥下游天然水深ht1.3hkht1.3hk时，桥下水流图式时，桥下水流图式(t sh)(t sh)如图。桥下水深为桥下河槽的临界水深如图。桥下水深为桥下河槽的临界水深hkhk。第10页/共87页第十一页，共87页。n n2 2、淹没式出流、淹没式出流n n小桥下游天然水深小桥下游天然水深htht1.3hk1.3hk时，桥下的临界水深被时，桥

11、下的临界水深被下游天然水深水面所淹没，桥下水流下游天然水深水面所淹没，桥下水流(shu(shu li)li)图式图式如图。桥下天然水深为如图。桥下天然水深为htht。第11页/共87页第十二页，共87页。n n二、小桥孔径计算二、小桥孔径计算n n小桥涵一般不允许河底发生冲刷，可以根据河床加固小桥涵一般不允许河底发生冲刷，可以根据河床加固铺砌的类型，选择适当的容许流速作为设计流速。铺砌的类型，选择适当的容许流速作为设计流速。n n一般采用试算法确定小桥孔径。先根据容许流速与设一般采用试算法确定小桥孔径。先根据容许流速与设计流量，通过计算确定孔径大小与壅水高度，并与允计流量，通过计算确定孔径大小

12、与壅水高度，并与允许的壅水高度进行比较，从而判断是否需要调整许的壅水高度进行比较，从而判断是否需要调整(tiozhng)(tiozhng)孔径值，直至达到允许的壅水高度。孔径值，直至达到允许的壅水高度。第12页/共87页第十三页，共87页。n n根据已知的设计流量和拟定的河床容许流速，计根据已知的设计流量和拟定的河床容许流速，计根据已知的设计流量和拟定的河床容许流速，计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的程序为：算小桥孔径与桥前壅水高度的程序为：算小桥孔径与桥前壅水高度的程序为：算小桥孔径与桥前壅水高度的程序为：n n1 1、判别桥下水流图式、判别桥下水流图式、

13、判别桥下水流图式、判别桥下水流图式n n1 1）确定河槽天然）确定河槽天然）确定河槽天然）确定河槽天然(tinrn)(tinrn)水深水深水深水深hthtn n河槽天然河槽天然河槽天然河槽天然(tinrn)(tinrn)水深水深水深水深htht可根据已知设计流量可根据已知设计流量可根据已知设计流量可根据已知设计流量及河槽特征，用试算法确定。及河槽特征，用试算法确定。及河槽特征，用试算法确定。及河槽特征，用试算法确定。n n先假定一个水深先假定一个水深先假定一个水深先假定一个水深h h，慎重选取河道的粗糙系数，慎重选取河道的粗糙系数，慎重选取河道的粗糙系数，慎重选取河道的粗糙系数，从河槽横断面图

14、上求得过水面积从河槽横断面图上求得过水面积从河槽横断面图上求得过水面积从河槽横断面图上求得过水面积A A和水力半径和水力半径和水力半径和水力半径R R，按公式计算相应流量。，按公式计算相应流量。，按公式计算相应流量。，按公式计算相应流量。第13页/共87页第十四页，共87页。n n若计算的若计算的QQ值与设计流量相差一般不超过值与设计流量相差一般不超过5%5%时，时，则假定则假定(ji(ji dng)dng)的水深可作为天然水深。否则，的水深可作为天然水深。否则，需要重新假定需要重新假定(ji(ji dng)dng)水深进行计算，直至符合水深进行计算，直至符合要求为止。要求为止。第14页/共8

15、7页第十五页，共87页。n n2 2）确定桥下临界水深）确定桥下临界水深hkhkn n桥下河槽的临界水深桥下河槽的临界水深hkhk，可按临界水深函数求得：，可按临界水深函数求得：n n式中：式中：AkAk桥下河槽临界水深对应的过水断面面桥下河槽临界水深对应的过水断面面积；积；n nBkBk临界断面临界断面AkAk的水面宽度；的水面宽度；n nQsQs设计流量设计流量(liling)(liling)；n na a 流速分布系数，小桥取流速分布系数，小桥取a=1.0a=1.0第15页/共87页第十六页，共87页。n n因此任意形状断面的平均临界水深因此任意形状断面的平均临界水深 为：为：n n其中

16、其中vkvk为临界流速，计算时可采用为临界流速，计算时可采用(c(c iyng)iyng)河床的容许河床的容许（不冲刷）流速。（不冲刷）流速。第16页/共87页第十七页，共87页。n n对于矩形断面的桥孔，桥下临界对于矩形断面的桥孔，桥下临界(ln ji)(ln ji)水深等水深等于平均临界于平均临界(ln ji)(ln ji)水深，即水深，即hk=hk=，对于宽浅，对于宽浅的梯形断面，可可以取的梯形断面，可可以取hk hk ，对于窄而深的，对于窄而深的梯形断面，临界梯形断面，临界(ln ji)(ln ji)水深水深hkhk可按过水面积相可按过水面积相等的关系近似求得。等的关系近似求得。第17

17、页/共87页第十八页，共87页。n n由图有：n n临界断面(dun min)水面宽度Bk为：第18页/共87页第十九页，共87页。n n3）水流图式判别(pnbi)n n当ht1.3hk时，自由式出流；n n当ht1.3hk时，淹没式出流。第19页/共87页第二十页，共87页。n n2 2、确定小桥孔径长度、确定小桥孔径长度L Ln n1 1）自由式出流）自由式出流n n考虑桥台和桥墩侧向挤压水流对桥下过水面积考虑桥台和桥墩侧向挤压水流对桥下过水面积减小的影响，则计算减小的影响，则计算(j sun)(j sun)需要的桥下水面宽需要的桥下水面宽度度B B时，应引入水流挤压系数时，应引入水流挤

18、压系数 ：n nBB桥下需要水面宽度，桥下需要水面宽度，n n 挤压系数；见表挤压系数；见表9-2-29-2-2；n nNN桥墩个数；桥墩个数；n nd d 桥墩宽度。桥墩宽度。第20页/共87页第二十一页，共87页。n n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L=BL=B；n n若桥孔断面为梯形若桥孔断面为梯形(txng)(txng)，则桥孔长度为：，则桥孔长度为：n nLL小桥的孔径长度；小桥的孔径长度；n nm m 桥台处锥坡的边坡系数；桥台处锥坡的边坡系数；n nh h 小桥上部结构底面高出水面的高度。小桥上部结构底面高出水面的高度。第21页/共87页第二十二页，共8

19、7页。第22页/共87页第二十三页，共87页。n n2 2）淹没式出流）淹没式出流n n下游天然水深下游天然水深htht1.3hk1.3hk时，桥下河槽被下游水流淹没，时，桥下河槽被下游水流淹没，桥下过水断面的水深为桥下过水断面的水深为ht,ht,则桥下过水断面平均宽度为：则桥下过水断面平均宽度为：n nB0B0桥下过水断面的平均宽度；桥下过水断面的平均宽度；n nVbcVbc河床的容许（不冲刷河床的容许（不冲刷(chngshu)(chngshu)）流速。）流速。第23页/共87页第二十四页，共87页。n n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L=B0L=B0；n n若桥孔

20、断面为梯形，则桥孔长度为：若桥孔断面为梯形，则桥孔长度为：n n如果桥孔轴线与水流方向如果桥孔轴线与水流方向(fngxing)(fngxing)斜交，交斜交，交角为角为a a，则斜交桥孔长度，则斜交桥孔长度LaLa为：为：第24页/共87页第二十五页，共87页。n n根据计算得到的桥孔长度根据计算得到的桥孔长度L L选用标准跨径，两者相差选用标准跨径，两者相差应小于或等于应小于或等于10%10%，否则，需根据确定采用，否则，需根据确定采用(c(c iyng)iyng)的桥孔长度反求桥下流速和临界水深，复的桥孔长度反求桥下流速和临界水深，复核水流图式。核水流图式。第25页/共87页第二十六页，共

21、87页。n n3 3、确定桥前水深、确定桥前水深HHn n1 1）桥下为自由式出流时，桥前水深）桥下为自由式出流时，桥前水深HH按下式计按下式计算算(j sun)(j sun)：n nHH桥前水深；桥前水深；n n 流速系数，见表流速系数，见表9-2-29-2-2；n nvHvH水深为水深为HH的桥前断面的行进流速。的桥前断面的行进流速。第26页/共87页第二十七页，共87页。n n2 2）桥下为淹没）桥下为淹没(ynm)(ynm)式出流是，桥前水深式出流是，桥前水深HH按下式按下式计算：计算：n nVV由采用的桥孔长度计算的桥下流速。由采用的桥孔长度计算的桥下流速。第27页/共87页第二十八

22、页，共87页。n n4 4、确定路基和桥面、确定路基和桥面(qio min)(qio min)最低高程最低高程n n按图按图9-2-69-2-6可得：可得：n n桥头路基最低高程桥头路基最低高程=河床最低点高程河床最低点高程+H+H+第28页/共87页第二十九页，共87页。n n按图按图9-2-79-2-7可得：可得：n n桥面桥面(qio min)(qio min)最低高程最低高程=河床最低点高程河床最低点高程+H+J+D+H+J+D第29页/共87页第三十页，共87页。n n涵洞和小桥相比，特点是孔径小、孔道长，河底涵洞和小桥相比，特点是孔径小、孔道长，河底(h d(h d)往往具有较大的

23、纵坡，往往具有较大的纵坡，涵前水深可以高于涵洞高度。涵前水深可以高于涵洞高度。n n一、水流通过涵洞的水力图式一、水流通过涵洞的水力图式n n根据涵洞出水口是否被下游水面淹没，可分为自由式出流与淹没式出流两类。根据涵洞出水口是否被下游水面淹没，可分为自由式出流与淹没式出流两类。n n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无压力式、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无压力式、半压力式、压力式三种水力计算图式。半压力式、压力式三种水力计算图式。第三节第三节 涵洞孔径涵洞孔径(kngjng)(kngjng)计算计算第30页/共87页第三十一页，共87页。n

24、 n1 1、无压力、无压力(yl)(yl)式式n n当涵洞的进水口建筑为普通型，而涵前水深当涵洞的进水口建筑为普通型，而涵前水深H1.2hTH1.2hT时，时，或者进水口建筑为流线型，而涵前水深或者进水口建筑为流线型，而涵前水深H1.4hTH1.4hT时，水时，水流在进水口处受到侧向束窄，水面急剧下降，在洞口不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远处形成一个收缩断面，水流流经全涵洞均保持自由水面，称为无压力面，称为无压力(yl)(yl)式水流状态。式水流状态。第31页/共87页第三十二页，共87页。第32页/共87页第三十三页，共87

25、页。n n2、半压力式n n当涵洞的进水口建筑为普通型，且水流充满进口，涵前水深H1.2hT时，但收缩断面以后(yhu)在整个涵洞内都具有自由水面，称为半压力式水流状态。第33页/共87页第三十四页，共87页。n n3.3.压力式压力式n n当涵洞的进水口建筑为流线型，而涵前水深当涵洞的进水口建筑为流线型，而涵前水深HH14hT,14hT,且涵底纵坡且涵底纵坡i iiwiw，或者下游洞口被掩埋时，则整个，或者下游洞口被掩埋时，则整个涵洞的断面都充满涵洞的断面都充满(chngm(chngm n)n)水流，称为压力式水流水流，称为压力式水流状态。状态。第34页/共87页第三十五页，共87页。第35

26、页/共87页第三十六页，共87页。n n二、涵洞孔径计算二、涵洞孔径计算n n1 1、无压力式涵洞、无压力式涵洞n n进行涵洞计算时，根据涵洞的实际工作情况，作了下列进行涵洞计算时，根据涵洞的实际工作情况，作了下列规定和假设：规定和假设：n n（1 1）无压力式涵洞进水口处，涵内的最高水面与涵洞）无压力式涵洞进水口处，涵内的最高水面与涵洞顶之间要保持一个最小净空顶之间要保持一个最小净空(jn(jn kn kn)高度高度。n n对于盖板涵、箱涵：对于盖板涵、箱涵：n n进水口净高进水口净高h h2.0m2.0m时，时，=0.10m=0.10m；n n h2.0m h2.0m时，时，=0.25m=

27、0.25m。第36页/共87页第三十七页，共87页。n n对于砖、石、混凝土拱涵：对于砖、石、混凝土拱涵：n n涵洞净高涵洞净高hT1.0mhT1.0m时，时，=0.10m=0.10m；n n hT=1.02.0m hT=1.02.0m时，时，=0.15m=0.15m；n n hT hT2m2m时，时，=0.25m=0.25m。n n（2 2）从涵前水深）从涵前水深HH到进口到进口(jn k(jn k u)u)水深水深HH的降落的降落系数取系数取0.870.87，则：，则：第37页/共87页第三十八页，共87页。n n（3 3）收缩断面的水深）收缩断面的水深hc=0.9hkhc=0.9hk，涵

28、前的行进，涵前的行进(xngjn)(xngjn)流速流速v00v00，即，即H0HH0H。n n（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vmaxvmax规定为：规定为：n n净跨净跨L0=0.51.5mL0=0.51.5m的拱涵、盖板涵，的拱涵、盖板涵，vmax=4.5m/svmax=4.5m/s，n n净跨净跨L0=2.04.0mL0=2.04.0m的拱涵、盖板涵、圆管涵，的拱涵、盖板涵、圆管涵，vmax=6.0m/svmax=6.0m/s第38页/共87页第三十九页，共87页。n n无压力式涵洞基本无压力式涵洞基本(jbn)(jbn)公式为：公式

29、为：第39页/共87页第四十页，共87页。n n2 2、半压力式涵洞、半压力式涵洞n n半压力式涵洞的水力半压力式涵洞的水力(shu(shu l)l)计算，常以涵前断面和进计算，常以涵前断面和进口收缩断面作为计算断面，根据能量方程来推算流量口收缩断面作为计算断面，根据能量方程来推算流量和涵前水深。其基本公式为：和涵前水深。其基本公式为：第40页/共87页第四十一页，共87页。n n3 3、压力式涵洞、压力式涵洞n n为充分利用断面，达到缩小孔径的目的为充分利用断面，达到缩小孔径的目的(md)(md)，压力式涵洞一般采用进水口升高式的洞口建筑，压力式涵洞一般采用进水口升高式的洞口建筑，使涵顶与水

30、流线形基本一致。基本公式为：使涵顶与水流线形基本一致。基本公式为：第41页/共87页第四十二页，共87页。n n涵洞处的路基最低高程应高出涵前水深以上至少50cm。n n为避免涵洞进口路基浸水和进出口流速计冲刷过大，一般(ybn)不采用压力式涵洞。第42页/共87页第四十三页，共87页。n n一、小桥和涵洞类型的选择n n公路小桥和涵洞的类型的选择应根据路线等级，结合当地的地形、水文、材料(cilio)、施工等条件，按照安全、适用、经济、就地取材、便于施工与养护的原则来选用。第四节 小桥和涵洞(hndng)的进出口处理第43页/共87页第四十四页，共87页。n n1 1、小桥和涵洞的选择、小桥

31、和涵洞的选择n n小桥和涵洞的选用，主要根据设计流量、路堤高度、小桥和涵洞的选用，主要根据设计流量、路堤高度、河床纵坡以及河床纵坡以及(y(y j)j)建筑材料等确定。建筑材料等确定。n n当跨越常年有水但流量较少，或季节性水流且漂浮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运动较少，路堤高度能够满足壅水物和上游泥沙运动较少，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；高度和宣泄设计流量的要求时，宜采用涵洞；n n当设计流量大，或河道漂浮物和泥沙运动较多，或当设计流量大，或河道漂浮物和泥沙运动较多，或河沟地处陡峭深谷并填土过高时，都应采用小桥。河沟地处陡峭深谷并填

32、土过高时，都应采用小桥。第44页/共87页第四十五页，共87页。n n2、涵洞类型的选择n n涵洞由洞身、洞口、基础三个部分(b fen)组成。第45页/共87页第四十六页，共87页。n n洞身主要承受洞身主要承受洞身主要承受洞身主要承受(chngshu)(chngshu)涵洞上填土的垂直与侧向涵洞上填土的垂直与侧向涵洞上填土的垂直与侧向涵洞上填土的垂直与侧向的土压力以及活载压力。的土压力以及活载压力。的土压力以及活载压力。的土压力以及活载压力。n n洞口用以连接洞身与上下游水道，使水流能顺畅地通洞口用以连接洞身与上下游水道，使水流能顺畅地通洞口用以连接洞身与上下游水道，使水流能顺畅地通洞口用

33、以连接洞身与上下游水道，使水流能顺畅地通过洞身，并保证洞口周围的路基边坡免遭冲刷。过洞身，并保证洞口周围的路基边坡免遭冲刷。过洞身，并保证洞口周围的路基边坡免遭冲刷。过洞身，并保证洞口周围的路基边坡免遭冲刷。n n基础把涵洞所受的荷载均匀地分布和传递到土基上，基础把涵洞所受的荷载均匀地分布和传递到土基上，基础把涵洞所受的荷载均匀地分布和传递到土基上，基础把涵洞所受的荷载均匀地分布和传递到土基上，并使地基免受水流的直接冲刷。并使地基免受水流的直接冲刷。并使地基免受水流的直接冲刷。并使地基免受水流的直接冲刷。n n根据涵洞洞身的构造形式不同，涵洞可分为圆管涵、根据涵洞洞身的构造形式不同，涵洞可分为

34、圆管涵、根据涵洞洞身的构造形式不同，涵洞可分为圆管涵、根据涵洞洞身的构造形式不同，涵洞可分为圆管涵、拱涵、盖板涵和箱涵等。拱涵、盖板涵和箱涵等。拱涵、盖板涵和箱涵等。拱涵、盖板涵和箱涵等。第46页/共87页第四十七页，共87页。n n1 1）圆管涵）圆管涵n n圆管涵孔径一般为圆管涵孔径一般为0.52.0m0.52.0m，最小填土厚度，最小填土厚度50cm50cm，受力，受力情况情况(qngkung)(qngkung)良好，圬工数量少，造价较低。多孔时良好，圬工数量少，造价较低。多孔时不宜超过三孔。不宜超过三孔。n n2 2）盖板涵）盖板涵n n由于盖板涵建筑高度较低，适于低路基地段使用，一般

35、由于盖板涵建筑高度较低，适于低路基地段使用，一般用作明涵。在盛产条石的地方，采用石盖板涵较经济，用作明涵。在盛产条石的地方，采用石盖板涵较经济，一般只适用于小跨径的明涵或暗涵。当跨径要求较大时，一般只适用于小跨径的明涵或暗涵。当跨径要求较大时，可采用钢筋混凝土盖板涵。可采用钢筋混凝土盖板涵。第47页/共87页第四十八页，共87页。n n3 3）拱涵）拱涵n n一般一般(ybn)(ybn)超载潜力较大，砌筑技术易掌握，养护超载潜力较大，砌筑技术易掌握，养护费用低，便于就地取材。费用低，便于就地取材。n n4 4）箱涵）箱涵n n适用于软土地基，但施工困难，造价较高，一般适用于软土地基，但施工困难

36、，造价较高，一般(ybn)(ybn)不常采用。高速公路的通道多采用箱涵。不常采用。高速公路的通道多采用箱涵。n n5 5）倒虹吸管）倒虹吸管n n在路基填土不高，路线两侧水深高于路基高度，或在路基填土不高，路线两侧水深高于路基高度，或在浅路堑处，可采用倒虹吸管。在浅路堑处，可采用倒虹吸管。第48页/共87页第四十九页，共87页。n n施工(sh gng)中的圆管涵第49页/共87页第五十页，共87页。n n圆管涵第50页/共87页第五十一页，共87页。n n盖板(i bn)涵第51页/共87页第五十二页，共87页。第52页/共87页第五十三页，共87页。n n预制(y zh)的排水拱涵第53页

37、/共87页第五十四页，共87页。第54页/共87页第五十五页，共87页。n n箱涵第55页/共87页第五十六页，共87页。第56页/共87页第五十七页，共87页。第57页/共87页第五十八页，共87页。n n3 3、涵洞洞口形式的选择、涵洞洞口形式的选择n n涵洞洞口建筑形式必须根据涵洞类型、河床及洞口附近的地形和地质条件、涵洞洞口建筑形式必须根据涵洞类型、河床及洞口附近的地形和地质条件、水流特征等合理水流特征等合理(hl(hl)选择。选择。n n常见的建筑形式：八字翼墙式、锥形护坡式、一字墙护坡、跌水井式及流线常见的建筑形式：八字翼墙式、锥形护坡式、一字墙护坡、跌水井式及流线型洞口等。型洞口

38、等。第58页/共87页第五十九页，共87页。第59页/共87页第六十页，共87页。第60页/共87页第六十一页，共87页。n n1 1）八字翼墙式或锥形护坡式洞口）八字翼墙式或锥形护坡式洞口n n适用于平坦顺直、河沟较宽、纵断面高差变化不适用于平坦顺直、河沟较宽、纵断面高差变化不大的河沟和孔径有一定压缩的情况。具有水力大的河沟和孔径有一定压缩的情况。具有水力条件条件(tiojin)(tiojin)较好、工程量小、施工简单、经济较好、工程量小、施工简单、经济等优点。当涵洞高度在等优点。当涵洞高度在5m5m以下时，八字翼墙式以下时，八字翼墙式较锥形护坡式更为经济。较锥形护坡式更为经济。n n2 2

39、）一字墙护坡洞口）一字墙护坡洞口n n构造简单，工程量小。适用于边坡规则的人工渠构造简单，工程量小。适用于边坡规则的人工渠道或在窄而深、河床纵断面变化不大的天然河道或在窄而深、河床纵断面变化不大的天然河沟上采用。沟上采用。第61页/共87页第六十二页，共87页。n n3 3）跌水井式洞口）跌水井式洞口n n在排出傍山较长距离内的边沟及截水沟的水时，由于进水口涵底低于边沟底，在排出傍山较长距离内的边沟及截水沟的水时，由于进水口涵底低于边沟底，就需设边沟跌水井洞口。具有就需设边沟跌水井洞口。具有(jy(jy u)u)效能和沉淀泥沙的作用。效能和沉淀泥沙的作用。n n4 4）流线型洞口）流线型洞口n

40、 n当涵洞进水口端节升高，立面上形成流线型。当用于压力式涵洞时，可使涵当涵洞进水口端节升高，立面上形成流线型。当用于压力式涵洞时，可使涵内充满水；当用于无压力式涵洞时，可有效地提高涵洞的泄水能力。内充满水；当用于无压力式涵洞时，可有效地提高涵洞的泄水能力。第62页/共87页第六十三页，共87页。n n5 5）斜交涵洞）斜交涵洞(hndng)(hndng)洞口洞口n n当涵洞当涵洞(hndng)(hndng)与路线斜交时，洞口布置常见的有两种与路线斜交时，洞口布置常见的有两种方法：斜交正做洞口和斜交斜做洞口。方法：斜交正做洞口和斜交斜做洞口。第63页/共87页第六十四页，共87页。n n二、涵洞

41、进出口沟床的处理二、涵洞进出口沟床的处理n n涵洞进出口沟床的处理与涵洞本身设置的坡度和涵洞上涵洞进出口沟床的处理与涵洞本身设置的坡度和涵洞上下游河沟的纵坡有关，加固防护类型应根据土质和流速下游河沟的纵坡有关，加固防护类型应根据土质和流速而定。而定。n n1 1、进水洞口沟床加固处理、进水洞口沟床加固处理n n1 1）缓坡涵洞进水口沟床加固）缓坡涵洞进水口沟床加固n n在纵坡小于在纵坡小于10%10%的顺直的顺直(shn zh)(shn zh)河沟上，涵洞常顺河河沟上，涵洞常顺河沟纵坡设置，进水洞口一般在翼墙间采用干砌片石铺砌沟纵坡设置，进水洞口一般在翼墙间采用干砌片石铺砌加固。对流速较小、孔

42、径较大的多孔涵洞，可采用加固。对流速较小、孔径较大的多孔涵洞，可采用U U形形铺砌式。铺砌式。第64页/共87页第六十五页，共87页。第65页/共87页第六十六页，共87页。n n当涵前天然河沟纵坡为当涵前天然河沟纵坡为10%40%10%40%时，进口处开挖时，进口处开挖沟槽的纵坡可取沟槽的纵坡可取1:41:101:41:10。除岩石地质外，新开挖的。除岩石地质外，新开挖的沟底、河槽侧向边坡以及路基边坡均需铺砌加固。由沟底、河槽侧向边坡以及路基边坡均需铺砌加固。由于于(yuy)(yuy)涵前沟底纵坡较大，水流在进口处产生水跃，涵前沟底纵坡较大，水流在进口处产生水跃，应在进口前设置一段缓坡，其长

43、度约为应在进口前设置一段缓坡，其长度约为1212倍的涵洞倍的涵洞孔径。当水流携带泥沙较多时，可在进口处设约孔径。当水流携带泥沙较多时，可在进口处设约0.5m0.5m的沉沙池，既能沉淀泥沙，又可以起到消能的作用。的沉沙池，既能沉淀泥沙，又可以起到消能的作用。第66页/共87页第六十七页，共87页。n n缓坡涵洞进水口沟底及沟槽边坡加固(ji)n na)缓坡涵前设置较陡纵坡n nb)缓坡涵前设沉沙池第67页/共87页第六十八页，共87页。n n2 2）陡坡涵洞进水口沟床加固）陡坡涵洞进水口沟床加固）陡坡涵洞进水口沟床加固）陡坡涵洞进水口沟床加固n n当涵前河沟纵坡大于当涵前河沟纵坡大于当涵前河沟纵

44、坡大于当涵前河沟纵坡大于50%50%，且水流流速很大时，且水流流速很大时，且水流流速很大时，且水流流速很大时，涵洞进口处需设置急流槽或跌水等消能设施涵洞进口处需设置急流槽或跌水等消能设施涵洞进口处需设置急流槽或跌水等消能设施涵洞进口处需设置急流槽或跌水等消能设施(shsh)(shsh)。上游沟槽为非岩石土基时，开挖纵坡。上游沟槽为非岩石土基时，开挖纵坡。上游沟槽为非岩石土基时，开挖纵坡。上游沟槽为非岩石土基时，开挖纵坡一般可取一般可取一般可取一般可取1:11:21:11:2，以确保沟床稳定。当上游沟槽，以确保沟床稳定。当上游沟槽，以确保沟床稳定。当上游沟槽，以确保沟床稳定。当上游沟槽做成梯形断

45、面时，应对沟壁进行铺砌加固，如做成梯形断面时，应对沟壁进行铺砌加固，如做成梯形断面时，应对沟壁进行铺砌加固，如做成梯形断面时，应对沟壁进行铺砌加固，如图图图图9-4-6a9-4-6a所示。当上游沟槽做成矩形断面的急流所示。当上游沟槽做成矩形断面的急流所示。当上游沟槽做成矩形断面的急流所示。当上游沟槽做成矩形断面的急流槽时，两侧边墙厚度一般采用槽时，两侧边墙厚度一般采用槽时，两侧边墙厚度一般采用槽时，两侧边墙厚度一般采用40cm40cm，槽宽等于，槽宽等于，槽宽等于，槽宽等于涵洞孔径涵洞孔径涵洞孔径涵洞孔径,如图如图如图如图9-4-6b9-4-6b所示。为保证急流槽的稳定，所示。为保证急流槽的稳

46、定，所示。为保证急流槽的稳定，所示。为保证急流槽的稳定，槽底宜每隔槽底宜每隔槽底宜每隔槽底宜每隔150200cm150200cm设置防滑墙一道。设置防滑墙一道。设置防滑墙一道。设置防滑墙一道。第68页/共87页第六十九页，共87页。第69页/共87页第七十页，共87页。n n当涵洞及涵前均应位于良好的岩石地基上，并且水流当涵洞及涵前均应位于良好的岩石地基上，并且水流流量不大、涵前纵坡很陡时，上游开挖坡度可取流量不大、涵前纵坡很陡时，上游开挖坡度可取1:11:0.21:11:0.2的陡坡，采用的陡坡，采用(c(c iyng)iyng)水流直接沿陡坡直泻入水流直接沿陡坡直泻入涵的形式。如图涵的形式

47、。如图9-4-6c9-4-6c所示。所示。第70页/共87页第七十一页，共87页。n n2 2、沟床加固防护、沟床加固防护、沟床加固防护、沟床加固防护n n涵洞出水口处的流速一般都大于河沟的天然流速，常涵洞出水口处的流速一般都大于河沟的天然流速，常涵洞出水口处的流速一般都大于河沟的天然流速，常涵洞出水口处的流速一般都大于河沟的天然流速，常引起出水洞口产生水害。因此应对涵洞出水口处的河引起出水洞口产生水害。因此应对涵洞出水口处的河引起出水洞口产生水害。因此应对涵洞出水口处的河引起出水洞口产生水害。因此应对涵洞出水口处的河床进行加固防护。床进行加固防护。床进行加固防护。床进行加固防护。n n1 1

48、）缓坡涵洞（洞底坡度小于）缓坡涵洞（洞底坡度小于）缓坡涵洞（洞底坡度小于）缓坡涵洞（洞底坡度小于5%5%）出水口处理）出水口处理）出水口处理）出水口处理n n当河沟纵坡小于当河沟纵坡小于当河沟纵坡小于当河沟纵坡小于5%5%，出水口流速不大，出水口流速不大，出水口流速不大，出水口流速不大，出水口可出水口可出水口可出水口可采用采用采用采用(c(c iyng)iyng)延长铺砌、加深截水墙的处理方法。延长铺砌、加深截水墙的处理方法。延长铺砌、加深截水墙的处理方法。延长铺砌、加深截水墙的处理方法。第71页/共87页第七十二页，共87页。n n延长铺砌(p q)加深截水墙加固形式第72页/共87页第七十

49、三页，共87页。n n在无压力式涵洞下游，为了减少水流冲刷和稳定在无压力式涵洞下游，为了减少水流冲刷和稳定河床，实践证明，河床，实践证明，在涵洞出口处采用八字翼墙配在涵洞出口处采用八字翼墙配以挑坎，可有效防止以挑坎，可有效防止(fngzh(fngzh)末端的冲刷。末端的冲刷。三级挑坎的一般布置(bzh)形式第73页/共87页第七十四页，共87页。n n2 2）陡坡涵洞（涵洞底坡大于）陡坡涵洞（涵洞底坡大于5%5%）出水口处理）出水口处理n n当天然河沟的纵坡大于当天然河沟的纵坡大于5%5%，涵洞出水洞口一般采用八字翼墙，同时应，涵洞出水洞口一般采用八字翼墙，同时应视地形、地质和水利条件，采用急

50、流槽、跌水视地形、地质和水利条件，采用急流槽、跌水(dishu(dishu)、消力池、消、消力池、消力槛或人工加糙等设施，达到消能和降低流速的目的。力槛或人工加糙等设施，达到消能和降低流速的目的。第74页/共87页第七十五页，共87页。n n设有跌水(dishu)和消力池的布置第75页/共87页第七十六页，共87页。n n设有跌水(dishu)和急流槽的布置第76页/共87页第七十七页，共87页。n n设有急流(jli)槽和消力池的布置第77页/共87页第七十八页，共87页。n n一、跌水的水力计算一、跌水的水力计算一、跌水的水力计算一、跌水的水力计算n n当山坡较陡时，可在桥涵的上游或下游设