小桥涵水力计算讲述.ppt

* （3）临界坡度 用谢才流速公式计算流经河槽的流量 当水流为临界流时， 因此， 临界坡度 * 临界坡度 当为矩形断面时， 谢才系数C用满宁系数表达， 因此， 当为矩形断面时， * 5-2 小桥水力计算 一、小桥水力计算图式 通过桥下水流，由于受到桥头路堤和墩台的挤束，将使桥下流速增大。 若桥下水流压缩很小，则孔径偏大很不经济； 若压缩过大，虽然孔径可以减小，可节省工程数量，但会造成上游水淹没农田，且桥下流速过大需要很坚固的河床加固，并且水流出桥后会冲刷河床及冲毁下游农田，直接影响路基和桥梁使用安全。 因此，在一般情况下，权衡利弊，选择适当的压缩程度以使桥孔设计较为经济合理。 桥孔压缩改变天然水流状态后，桥下的水流状态还受桥下游沟槽天然水深的影响。按宽顶堰流理论，小桥下的水流可有自由出流及非自由出流(又叫淹没出流)两种水力图式。 * 小桥水力计算图式 1．自由出流 根据试验分析，当下游水深小于或等于临界水深的1.3倍时，桥下为临界水流状态，则为自由出流。 这时桥下游天然水深不影响桥下水出流，桥下的过水量仅与桥下临界水深有关，此种图式类似于流水通过不淹没式宽顶堰情况。 自由出流的水力条件： * 小桥水力计算图式 2. 非自由出流 当桥下游水深大于临界水深的1.3倍时，由于下游水位的顶托作用，桥下临界水深被淹没，桥下水深即为天然水深，形成非自由出流。此时桥下游水深直接影响桥下水流出流，使桥下流速降低，过水流量比自由出流有所减少。 非自由出流的水力条件： * 二、方法步骤 1. 判定桥下水力图式 （1）确定天然水深ht 试算法 公式法 （2）确定桥下临界水深hk （3）判断桥下水力图式 2. 确定桥梁跨径长度L 3. 计算桥前水深H 4. 确定桥头路堤及桥面最低高程 a. 试算法 先假定不同水位下的天然水深ht，即可从实测河床断面上求出过水面积w及湿周x，按表计算出相应的流速、流量。 * 确定天然水深 水位 天然水深 如求得流量与已知的设计流量相差不超过10%，则所假定的ht及vt可作为以后孔径计算的依据，否则应另行假定ht ，重新计算。 * 确定天然水深 b. 公式法 如将河床断面规则化，用三角形代替， 其中： ——设计流量（m3/s） ——河床边坡系数 ——河床主河沟平均纵坡 ——河床糙率 * 确定天然水深 公式法步骤 先按照等面积原理及原河床断面接近的原则，将河床断面规则化，使之用三角形代替 边坡系数： 由 即可求出 相应流速 * 判断桥下水力图式 （2）确定桥下临界水深 桥下平均临界水深： 其中对于桥下临界流速 ，孔径计算时按桥下的允许不冲刷流速控制，查附表1-35～1-38 临界水深按断面形状分别计算 对于矩形及宽的梯形桥孔断面， 对于狭和深的梯形桥孔断面， * 判断桥下水力图式 （3）判断桥下水力图式 自由出流： 非自由出流： * 方法步骤 2. 确定桥梁跨径长度L （1）自由出流时 由流量基本公式，当通过设计流量时，桥下临界断面处 而 因此 * 自由出流时确定桥梁跨径长度L 考虑水流流入桥孔时受侧向收缩的影响，自由出流时临界断面水宽度公式： 其中： ——桥下临界断面的水面宽度（m） ——设计流量（m3/s） ——临界流速（m/s），计算时按允许不冲刷流速控制 ——侧向挤压系数 * 自由出流时确定桥梁跨径长度L 当为多孔桥时，应考虑桥墩的阻水宽度 其中： ——中墩个数 ——中墩在水面线上顺桥跨方向的宽度 * 自由出流时确定桥梁跨径长度L 当桥孔断面为矩形时，桥跨长度 其中： ——桥梁上部构造底面高出设计洪水位的高度 ——桥跨长度 当桥孔断面为梯形时，桥跨长度 * 确定桥梁跨径长度L （2）非自由出流时 此时桥下水深即为河槽的天然水深，则过水断面的平均宽度： 当桥孔断面为矩形时，桥跨长度 当桥孔断面为梯形时，桥跨长度 * 斜交桥 如斜交桥斜度为 ，所需桥跨长度 其中： ——桥台宽度（m） * 3. 计算桥前水深 （1）自由出流时 根据桥前断面与桥下临界断面的伯努里方程可推导出桥前水深的计算公式 其中： ——流速系数，视桥台类型查附表1-32 ——水深为H时的桥前流速 * 3. 计算桥前水深 为简化计算， 矩形断面时： * 3. 计算桥前水深 （2）非自由出流