公路桥涵水力计算-小桥涵水力计算概要

公路桥涵设计01第一节小桥涵水力计算概要第二节小桥水力计算小桥涵水力计算

第三节涵洞水力计算第四节确定小桥涵孔径经验方法03040201任务及内容小桥涵水力计算的特点小桥涵水力计算概要

小桥涵孔径计算的一般要求04030205

小桥涵孔径与水毁小桥水流状态

小桥涵水力计算概要概念：1.孔径：指桥涵下过水净空的大小，它是桥涵设计的基本尺寸。2.通常桥梁孔径用孔数和单孔跨径表示：

2—13m3.涵洞孔径用孔数、单孔跨径和涵台高度表示：

2—250×200cm2

（孔数—标准跨径×涵台高度）4.

圆管涵则用涵管的孔数和内径表示：

2—150cm一、任务及内容1.任务小桥涵水力计算主要是解决小桥涵孔径尺寸问题，通过水力计算，确定桥涵孔径大小，以确保设计流量顺利安全地通过桥（涵）下，而不发生不利冲刷、水毁以及不利的壅水。孔径计算的任务是：在足以宣泄设计洪水流量并保证桥涵前雍水不致过高、桥涵下流速不致冲刷河床或结构物的条件下，通过水力计算确定合理经济的桥涵孔径尺寸。2.内容（1）确定桥涵的孔径尺寸大小；（2）确定河床（进出口）加固的类型和尺寸，上下游需设各种消能（力）设施的类型和尺寸；（3）计算并确定壅水高度，小桥桥面最低标高或小桥涵顶上的最低路堤标高；（4）确定桥（涵）跨布孔方案。二、小桥涵水力计算的特点1.小桥孔径计算的特点（1）跨径与台高之间无一定比例关系，孔径计算主要是解决跨径长度问题；（2）桥身断面的过水阻力小（桥台宽度较小），沿程阻力忽略不计；（3）一般不加固河床，允许不冲刷流速是小桥孔径计算的重要控制条件；（4）要求有一定的净空高度，计算时按水力学的宽顶堰计算。2.涵洞孔径计算的特点（1）跨径与台高之间有一定比例关系，其经济比例通常为1∶1～1.5∶1，孔径计算要解决跨径及台高两个关系；（2）考虑洞身过水阻力的影响，因为过水孔道长而小；（3）通常人工加固河床，提高允许流速；（4）洞身水流可充满洞身并可触及洞顶。大中桥与小桥孔径计算有什么不同？大中桥孔径计算以冲刷系数作控制条件，容许桥下发生一定的冲刷，采用天然河槽断面平均流速作为桥孔设计流速，并按自由出流条件，由计算的过水面积推求桥孔长度；小桥孔径计算则以容许不冲刷流速作为控制条件，河床不容许发生冲刷，但容许有较大的桥前壅水高度，须考虑桥孔的出流状态，按此确定桥孔长度。涵洞孔径计算与小桥孔径计算有什么不同？涵洞洞身随路基填土高度增加而增长，洞身断面尺寸对工程量影响较大。因此计算涵洞孔径时，还要求跨径与台高有一定的比例关系。通常采用加固河床提高容许流速的办法来减小涵洞孔径，由于河床加固后的容许流速都比较高，如计算孔径时仍按容许不冲刷流速控制，根据设计流量计算出涵洞孔径会很小，从而使得涵前水深增加，它将危及到涵洞与路堤的安全。因此，控制涵前水深、满足泄流要求与具有一定合适断面高宽比例，是涵洞孔径计算的基本要求。三、小桥涵孔径计算的一般要求（1）小桥涵孔径必须保证设计洪水、流水和漂流物等的安全通过；必须满足交通、农田灌溉、排涝和排碱等的合理需要；同时要考虑桥涵前积水影响路堤的稳定和农田村舍的受淹影响，通过全面分析，从而选定孔径。（2）小桥涵孔径不应单凭流量计算资料来确定，其他如流域水文特征、沟槽形态、地质特点、冲淤情况、人类活动等对桥涵孔径大小都会产生影响，在确定孔径时，应充分给与考虑。（3）小桥涵孔径应采用标准孔径，并应大于规定的最小孔径要求。（4）小桥宜设计为自由出流状态，涵洞应设计为无压力式。（5）有压涵洞水压力较大，沉陷缝处容易漏水，危及基础和路堤，所以涵洞应设计为无压的，仅在特殊情况下，有充分的技术经济比较依据时，方可采用有压涵洞。（6）涵洞可设计成单孔或双孔。由于多孔涵洞流量分配不均匀，使个别涵孔通过流量有可能超过设计标准，故不宜修建，只有个别情况在技术和经济上均属适宜时，方可采用多孔。（7）小桥涵孔径式样，在同一区段内应力求简化，以便于施工及养护维修。四、小桥涵孔径与水毁公路桥涵水毁的成因分析小桥涵水毁的防治公路桥涵水毁的成因分析从小桥涵水毁实况，可归纳其水毁主要成因：

（1）较大孔径的小桥、涵洞，由于基础的埋置深度不够或未设必要的调治防护构造物，而致桥台及涵洞进出口被冲毁。

沪陕高速大桥桥墩受损严重商州水务局称洪水冲刷所致（2）涵洞压缩水流过大，在墩台周围形成高速螺旋水流，剧烈地冲刷床面泥沙，墩台前形成一个漏斗形的冲刷坑而危及墩台。同时，冲起的泥砂随水流挟带运往下游，有时在墩台的两侧逐渐下沉，造成淤塞。上范线K3+980狮山小桥水毁桥台空洞柏塘镇的一座桥，几年前遭到洪水冲击，造成桥体部分坍塌公路桥涵水毁的成因分析（3）公路沿线的小桥、涵洞布置的数量少，排水系统不完善，或河沟上游有堆积物、漂浮物，导致小桥涵堵塞，引起洪水漫流路面，冲蚀路肩乃至毁坏路基或桥涵。连续大雨，造成该涵洞墙身松动，盖板断裂，导致涵洞塌陷、堵塞，加上水流过猛，大量泥沙积聚在涵洞中，涵洞内的水流，直接从公路中间往上冒，造成路面严重积水公路桥涵水毁的成因分析修建高速公路时建设的涵洞，交通涵兼排水涵涵洞地势低，连接下游的排水沟太小，再加上淤泥堵塞才导致涵洞常年积水泥石流堵塞涵洞（4）小桥涵进水口紧接较陡的山坡，进水口处的路基及防护构造物由于洪水急流的顶冲而被摧毁，或因为淘刷基础造成了水毁。

（5）受资金、材料的限制，公路标准低、质量差，缺少排水和防护构造物；平原地区的路基标高太低，填土高度较小；多年来农、林、水和公路建设欠协调，破坏了生态平衡，同时公路桥涵的抗灾能力降低，严重的则发生了水毁。小桥涵水毁的防治（1）注意小桥涵设计的合理性。桥涵位置的选定、结构的形式、净孔的大小、进出口的布置等一系列因素，均不可忽视。

（2）平原地区桥涵设计既要加大桥涵底纵坡，又要注意进出口水流的纵向顺畅衔接。进口宜扩大引纳水流，有条件时，涵洞进口可采用流线形（升高管节式）。

（3）山区水流流速较大，当桥涵处地基为土质时，为了防止严重冲刷，应铺砌加固桥涵下的河沟底面。下游出口可采用挑坎（一、二、三级挑坎）或加设急流槽、消力池、消力槛等消能设施。小桥涵水毁的防治（4）对上游蜿蜒曲折的河沟段，可裁弯取直，改善水流条件。有时还可以在桥涵前河沟的上游，加设消力池等消能设施，以达到降低流速，沉积泥沙的目的。孔径是影响小桥涵水毁的重要因素，正确进行小桥涵水力计算，合理确定小桥涵孔径是防止水毁的重要措施之一。五、小桥涵水流状态1.水流类型水流的类型有临界流、缓流、急流三类。当计算基线通过河底时，位能：动能：能率：当流量及流水断面形状为已知时，能率为水深的函数：C点的能率最小，称为临界点。其对应水深为临界水深其相应流速称为临界流速位能线动能线能率线五、小桥涵水流状态2.临界流及其水力参数临界流就是水深等于临界水深时的一种特殊的水流状态。主要参数有：（1）临界水深（2）临界流速

（3）临界坡度（1）临界水深临界水深时的能率最小，有对任何形状的断面，有，B为水面宽度。因此