小橋和涵洞孔徑計算2

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1、小橋和涵洞孔徑計算第九章小橋和涵洞孔徑計算小橋：是為公路跨越小河流、山谷等天然或人工障礙物（人行小道）而建造的構(gòu)筑物。涵洞：為宣泄地面水流（包括小河流）而設置的橫穿路基的小型排水構(gòu)筑物。一般孔徑較小，形狀有管形、箱形及拱形等。NanjingUniversityofTechnology第九章小橋和涵洞孔徑計算公路工程技術(shù)標準JTGB01-2003NanjingUniversityofTechnology第八章小橋和涵洞孔徑計算保證“路基”連續(xù)；保證水流暢通；保證行車無阻。作用：影響：小橋涵影響到公路的造價（15-20%）；小橋涵影響

2、到公路使用；小橋涵影響到生產(chǎn)生活。NanjingUniversityofTechnology第九章小橋和涵洞孔徑計算小橋孔徑計算2堰流基本理論31涵洞孔徑計算33小橋和涵洞進出口處理4NanjingUniversityofTechnology9.1堰流基本理論堰：頂部過流的水工建筑物工程中的壩、橋涵、溢流設備等，其水力特征都與堰相似。它們使上游水位壅高，對水流起側(cè)向收縮和底坎約束的作用。堰流：無壓緩流經(jīng)堰頂溢流時形成堰上游水位升高而后水面急劇下降的局部水力現(xiàn)象。無壓緩流經(jīng)小橋涵時水力現(xiàn)象也與堰流類似，堰在縱向壓縮了過水斷面，小橋涵

3、則在橫向壓縮了過水斷面，局部阻力條件類似。因此，堰流理論也是小橋涵水力計算的基本理論。NanjingUniversityofTechnology9.1堰流基本理論如圖所示，距堰前緣(3-5)H處的上游水位至堰頂?shù)乃頗，稱為堰頂水頭，又稱為堰頂水深。該斷面的平均流速，稱為行近流速，常用v0表示。按堰壁厚度δ對水流的影響程度，通常將堰分為三種類型：1．薄壁堰（δ/H＜0.67）如圖a)所示，當（δ/H）＜0.67時，堰壁厚度對過堰水流無影響，水流過堰呈自由下落曲線此稱為薄壁堰。NanjingUniversityofTechnolog

4、y9.1堰流基本理論2．實用堰（0.67＜（δ/H）＜2.5）堰頂厚度對過堰水流開始有頂托相約束作用，但是過堰水流還是在重力作用下的自由下落運動，此稱為實用斷面堰。常見的實用斷面堰有折線型和曲線兩種，如圖b)及c)所示。水利工程中常用來作泄水建筑物，如溢流壩等。NanjingUniversityofTechnology9.1堰流基本理論寬頂堰堰頂厚度對水流頂托非常明顯。水流在進口附近的水面形成降落；有一段水流與堰頂幾乎平行；下游水位較低時，出堰水流二次水面降。堰頂水深h接近臨界水深hk，即h≈hk；收縮斷面水深hc＝φhk,，φ＜

5、1。按急流的水力特性，寬頂堰的過水能力(即泄流量)只受收縮斷面控制。當下游水位較低且hc＜hk式，寬頂堰的過水能力取決于堰頂水頭，不受收縮斷面下游水位波動的影響。小橋涵的泄流圖式與寬頂堰相同，因此，小橋涵又稱無檻寬頂堰。3．寬頂堰（2.5＜δ/H＜10）NanjingUniversityofTechnology9.1堰流基本理論臨界水深（hk）對于明渠水流的某個斷面，以該斷面底的最低點所在的水平面做為參考基準面，過水斷面上單位重量的水體所具有的總能量叫做斷面比能。當渠底坡度較小時，斷面比能近似等于水深加上單位重量水體的動能。對于給

6、定的斷面，相應于某個流量，斷面比能最小值的水深，稱此水深為該斷面該流量的臨界水深。臨界水深函數(shù)NanjingUniversityofTechnology9.2小橋孔徑計算一、水流通過小橋的圖式經(jīng)小橋孔徑的水流特點：①具有側(cè)向影響，造成局部阻力②橋孔前水位整齊，橋孔內(nèi)流速增加，造成第一次水面跌落③橋孔后流速減小，產(chǎn)生局部阻力，造成第二次水面跌落。水力現(xiàn)象與寬頂堰相同。形成原因：水流在緩流河道中，由于橋墩或橋的邊墩側(cè)向收縮，使水流過水斷面減小造成的。分類：自由出流淹沒出流NanjingUniversityofTechnology9.2

7、小橋孔徑計算一、水流通過小橋的圖式NanjingUniversityofTechnology9.2小橋孔徑計算二、小橋孔徑計算大中橋允許橋下河床發(fā)生一定的沖刷，一般采用天然河槽平均流速作為設計流速。小橋涵一般不允許河底發(fā)生沖刷，可以根據(jù)河床加固鋪砌的類型，選擇適當?shù)娜菰S流速作為設計流速。（表9-2-1）NanjingUniversityofTechnology9.2小橋孔徑計算二、小橋孔徑計算NanjingUniversityofTechnology9.2小橋孔徑計算二、小橋孔徑計算小橋水力計算的內(nèi)容：根據(jù)設汁流量Qs，河床加固類

8、型所對應的最大容許流速，確定滿足過流能力和防沖條件的孔徑以及對應的橋前雍水高度等。計算方法：試算法。擬定河床加固類型，確定橋下河床的容許流速；再根據(jù)容許流速與設計流量，通過計算確定孔徑大小與雍水高度；與允許的雍水高度進行比較，從而判斷是否需調(diào)整孔徑