小橋和涵洞孔徑計(jì)算ppt課件.ppt

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1、小橋和涵洞孔徑計(jì)算第九章小橋和涵洞孔徑計(jì)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(shè)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。第九章小橋和涵洞孔徑計(jì)算公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTGB01-2003第八章小橋和涵洞孔徑計(jì)算保證“路基”連續(xù)；保證水流暢通；保證行車(chē)無(wú)阻。作用：影響：小橋涵影響到公路的造價(jià)（15-20%）；小橋涵影響到公路使用；小橋涵影響到生產(chǎn)生活。第九章小橋和涵洞孔徑計(jì)算小橋孔徑計(jì)算2堰流基本理論31涵洞孔徑計(jì)算33小橋和涵洞進(jìn)出口處理49.1堰流基本理論堰：頂部過(guò)流的水工建

2、筑物工程中的壩、橋涵、溢流設(shè)備等，其水力特征都與堰相似。它們使上游水位壅高，對(duì)水流起側(cè)向收縮和底坎約束的作用。堰流：無(wú)壓緩流經(jīng)堰頂溢流時(shí)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(wú)壓緩流經(jīng)小橋涵時(shí)水力現(xiàn)象也與堰流類(lèi)似，堰在縱向壓縮了過(guò)水?dāng)嗝?，小橋涵則在橫向壓縮了過(guò)水?dāng)嗝?，局部阻力條件類(lèi)似。因此，堰流理論也是小橋涵水力計(jì)算的基本理論。9.1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(chēng)為堰頂水頭，又稱(chēng)為堰頂水深。該斷面的平均流速，稱(chēng)為行近流速，常用v0表示。按堰壁厚度δ對(duì)水流的影響程度，通常將堰分為三種類(lèi)型：1．薄壁堰（δ/H＜0.67）如圖a)

3、所示，當(dāng)（δ/H）＜0.67時(shí)，堰壁厚度對(duì)過(guò)堰水流無(wú)影響，水流過(guò)堰呈自由下落曲線(xiàn)此稱(chēng)為薄壁堰。9.1堰流基本理論2．實(shí)用堰（0.67＜（δ/H）＜2.5）堰頂厚度對(duì)過(guò)堰水流開(kāi)始有頂托相約束作用，但是過(guò)堰水流還是在重力作用下的自由下落運(yùn)動(dòng)，此稱(chēng)為實(shí)用斷面堰。常見(jiàn)的實(shí)用斷面堰有折線(xiàn)型和曲線(xiàn)兩種，如圖b)及c)所示。水利工程中常用來(lái)作泄水建筑物，如溢流壩等。9.1堰流基本理論寬頂堰堰頂厚度對(duì)水流頂托非常明顯。水流在進(jìn)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(shí)，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＜1。按急流的水

4、力特性，寬頂堰的過(guò)水能力(即泄流量)只受收縮斷面控制。當(dāng)下游水位較低且hc＜hk式，寬頂堰的過(guò)水能力取決于堰頂水頭，不受收縮斷面下游水位波動(dòng)的影響。小橋涵的泄流圖式與寬頂堰相同，因此，小橋涵又稱(chēng)無(wú)檻寬頂堰。3．寬頂堰（2.5＜δ/H＜10）9.1堰流基本理論臨界水深（hk）對(duì)于明渠水流的某個(gè)斷面，以該斷面底的最低點(diǎn)所在的水平面做為參考基準(zhǔn)面，過(guò)水?dāng)嗝嫔蠁挝恢亓康乃w所具有的總能量叫做斷面比能。當(dāng)渠底坡度較小時(shí)，斷面比能近似等于水深加上單位重量水體的動(dòng)能。對(duì)于給定的斷面，相應(yīng)于某個(gè)流量，斷面比能最小值的水深，稱(chēng)此水深為該斷面該流量的臨界水深。臨界水深函數(shù)9.2小橋孔徑計(jì)算一、水流

5、通過(guò)小橋的圖式經(jīng)小橋孔徑的水流特點(diǎn)：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(guò)水?dāng)嗝鏈p小造成的。分類(lèi)：自由出流淹沒(méi)出流9.2小橋孔徑計(jì)算一、水流通過(guò)小橋的圖式9.2小橋孔徑計(jì)算二、小橋孔徑計(jì)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(shè)計(jì)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(lèi)型，選擇適當(dāng)?shù)娜菰S流速作為設(shè)計(jì)流速。（表9-2-1）9.2小橋孔徑計(jì)算二、小橋

6、孔徑計(jì)算9.2小橋孔徑計(jì)算二、小橋孔徑計(jì)算小橋水力計(jì)算的內(nèi)容：根據(jù)設(shè)汁流量Qs，河床加固類(lèi)型所對(duì)應(yīng)的最大容許流速，確定滿(mǎn)足過(guò)流能力和防沖條件的孔徑以及對(duì)應(yīng)的橋前雍水高度等。計(jì)算方法：試算法。擬定河床加固類(lèi)型，確定橋下河床的容許流速；再根據(jù)容許流速與設(shè)計(jì)流量，通過(guò)計(jì)算確定孔徑大小與雍水高度；與允許的雍水高度進(jìn)行比較，從而判斷是否需調(diào)整孔徑值，直至達(dá)到允許的雍水高度。9.2小橋孔徑計(jì)算二、小橋孔徑計(jì)算根據(jù)已知的設(shè)計(jì)流量和擬定的河床容許流速，計(jì)算小橋孔徑與橋前雍水高度。計(jì)算程序?yàn)椋?．判別橋下水力圖式1)確定河槽天然水深ht（試算法）先假設(shè)一個(gè)水深h，從河槽橫斷面圖上求得過(guò)水面積A和

7、水力半徑R，按下列公式計(jì)算相應(yīng)的流量Q：or≤1%h=ht9.2小橋孔徑計(jì)算二、小橋孔徑計(jì)算1．判別橋下水力圖式2)確定橋下臨界水深hk橋下河槽的臨界水探hk，可按臨界水深函數(shù)求得因此，任意形狀斷面的平均臨界水深為臨界流速，采用容許流速9.2小橋孔徑計(jì)算二、小橋孔徑計(jì)算1．判別橋下水力圖式2)確定橋下臨界水深hk對(duì)于矩形斷面的橋孔，橋下臨界水深等于平均臨界水深，即；對(duì)于寬淺的梯形斷面，也可以??；對(duì)于窄而深的梯形斷面，臨界水深hk可按過(guò)水面積相等的關(guān)系近似求得(見(jiàn)圖9-4-3)。臨界斷面水面寬