桥涵水文课件小桥涵1.ppt

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1、桥涵水力水文学四川交通职业技术学院小桥和涵洞孔径计算小桥和涵洞概述公路在跨越河沟、溪谷和灌溉渠道时，需修建各种排水构造物，其中以小桥、涵洞居多。一般在平原区每公里约1~3座，山区约3~5座。据已建公路统计，小桥涵的工程投资约占公路总投资的15%~20%，其投资总额为大、中桥的2~4倍左右。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。一、小桥和涵洞勘测的主要任务小桥和涵

2、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。小桥和涵洞勘测二、小桥和涵洞勘测的主要工作内容1、勘测前的准备工作（1）地形资料：搜集公路沿线1:10000~1:50000的地形图，要求能获得必要的流域面积、主河沟平均纵坡度等资料。（2）地质资料：搜集区域地质特征资料、地形图及土质类别。（3）水文资料：小桥涵所在地附近水文站历年实测最大流量及其相应的洪水位或历史洪水位痕迹、沿河沟上下游河床变迁情况、水工构造物等

3、资料。（4）气象资料：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，主导风向和风力等。（5）其他资料：若为改建或修复工程，需向原设计、施工和养护部门搜集有关工程的测设、施工及竣工资料，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。（6）组织与配备完成该工程勘测任务的人员、仪器和工具等。小桥和涵洞勘测2、小桥和涵洞位置的选择小桥和涵洞位置的选择应以服从路线走向，保证排水顺畅和路基稳定，降低工程造价为原则。（1）山岭及丘陵区小桥涵位置的确定①一般为一沟一涵，间距不宜大于300m。当

4、汇水区很小时，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；做好旧河沟的堵塞、截水墙及路基加固工程。②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，以免水流冲刷路面和路基。③路线的转角较大（大于90°），平曲线半径较小，进入弯道前的纵坡大于4%，在弯道起（终）点附近应设置涵洞。④路线由陡坡段过度到缓坡段，在此200m内又无其他涵洞，在变坡点附近应设置涵洞。小桥和涵洞勘测（2）平原区小桥和涵洞位置的确定①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。②路线

5、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，以防排水不畅及长期积水。③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。④小桥和涵洞的位置应选择在河床地质良好、地基承载力较大的河段。小桥和涵洞勘测3、小桥和涵洞测量主要包括河沟横断面、河沟纵断面及河沟比降测量并测绘桥涵址平面图。4、小桥和涵洞类型选择主要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。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的。小桥和涵洞勘测一、水流通

6、过小桥的图式当桥孔压缩河槽时，水流受到桥台路堤和墩台的挤压，桥前水位抬高，产生壅水，桥下水面降低，出现收缩断面。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图式与宽顶堰相似，按下游天然水深的大小可分为自由式出流与淹没式出流两种。小桥孔径计算1、自由式出流小桥下游天然水深ht≤1.3hk时，桥下水流图式如图。桥下水深为桥下河槽的临界水深hk。小桥孔径计算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，桥下水流图式如图。桥下天然水深为ht。小桥孔径计算二、小桥孔

7、径计算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。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，并与允许的壅水高度进行比较，从而判断是否需要调整孔径值，直至达到允许的壅水高度。小桥孔径计算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：1、判别桥下水流图式1）确定河槽天然水深ht河槽天然水深ht可根据已知设计流量及河槽特征，用试算法确定。先假定一个水深h，慎重选取河道的粗糙系数，从河槽横断面图上求得过水

8、面积A和水力半径R，按公式计算相应流量。小桥孔径计算若计算的Q值与设计流量相差一般不超过±5%时，则假定的水深可作为天然水深。否则，需要重新假定水深进行计算，直至符合要求为止。2）确定桥下临界水深hk桥下河槽的临界水深hk，可按临界水深函数求得：式中：Ak—桥下河槽临界水深对应的过水断面面积；Bk—临界断面Ak的水面宽度；Qs—设计流量；a—流速分布系数，小