公路小桥涵5,6.ppt

《公路小桥涵勘测设计B》教 程 授课清单 绪论 小桥涵类型及选择 勘测 水文计算 水力计算 结构计算 涵洞构造 小桥涵设计 尺寸及工程量计算 小桥涵CAD简介 第五章 小桥涵水力计算 通过前一章水文计算学完之后，我们懂得如何求得规定设计频率的设计流量Qs，但是，应采取怎样形式的桥涵，多大孔径的桥涵才能将设计流量安全、及时、顺利地排泄出去呢？这一章将解决这个问题。 §5—1 水力计算概要 一、概念 孔径：指桥涵下过水净空的大小，它是桥涵设计的基本尺寸。 通常桥梁孔径用孔数和单孔跨径表示： 2—13m。 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） 圆管涵则用涵管的孔数和内径表示： 2—150cm 二、孔径计算任务 1、确定可以接受的壅水高度 2、确定河床进出口加固的类型和尺寸 3、确定桥面和路堤的最低标高 4、确定桥涵的孔径大小和孔数 三、水力计算特点 1、小桥 （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； （4）、要求有一定的净空高度，计算时按水力学的宽顶堰计算 。 堰和堰流：无压缓流经障壁溢流时,上游发生壅水,然后水面跌落,这一局部水力现象称为堰流（Weir Flow）;障壁称为堰。? 2、涵洞 （1）、跨径与台高之间有一定比例关系，其经济比例通常为1：1~1：1.5； （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。 四、比较 1、共同点 （1）小桥、涵洞都应控制桥下、涵内的允许流速； （2）都需控制桥涵前的壅水高度。 2、不相同点 （1）孔径计算任务不相同 （2）孔径的控制条件不相同 小桥：V 桥 ≤V允许 （解决跨径长度） 涵洞：涵前水深和断面高宽的比例 （3）计算参数的选择不相同 （4）计算理论和计算公式不相同 §5—2 小桥水力计算 一、概念 1、 自由出流： 当下游水深小于或等于临界水深的1.3倍时，桥下的临界水流状态不会受到破坏，水面二次跌落，桥下水深为临界水深hlj，则为自由出流。 2、 非自由出流： 当桥下游水深大于临界水深的1.3倍时，进桥水流不能推开下游水面顶托的影响，流速有所降低，水面仅一次跌落，桥下水深为天然水深ht，则为非自由出流。 二、孔径计算方法及步骤： 1、确定天然水深ht （1）、试算出：假定ht，试算出Q，再与Qs比较。 （2）、公式法： 2、确定桥下临界水深hlj 3、判定水力图式 当ht≤1.3hlj时，为自由出流。 当ht＞1.3hlj时，为非自由出流。 4、确定桥梁跨径长度L A、自由出流 B、非自由出流 5、计算桥前水深H 自由出流 非自由出流 6、确定桥头路堤及桥面标高 桥头路堤最低标高=河床最低标高+H+Δ 桥面最低标高=河床最低标高+H+Δ1+K Δ—安全值 Δ1 —净空高度 K—建筑高度（上部构造） 三、表解法速算孔径 允许不冲刷流速 先假定为自由出流，查表得临界水深 天然水深 判断水力图式 若为自由出流，查表得孔径系数和桥前水深，若为非自由出流，返回第二步 桥跨长度 桥头路堤和桥面标高 §5—3 涵洞水力计算 一、水力图式的判定 1、 无压力式： 涵洞入口水流深度小于洞口高度，并在洞身全长范围内水面都不触及洞顶，洞内具有自由水面。 普通进水口涵洞：（端墙式、八字式、平头式）H≤1.2hd 流线形进水口涵洞：（喇叭形）H≤1.4hd H—涵前水深 hd —洞内净高 2、 半压力： 入口水深大于洞口高度，水流充满洞口，在涵洞全长范围内（进水口除外），都具有自由水面的涵洞。 判别条件：H＞1.2hd （普通进水口） 3、 压力式： 入口水深大于洞高度，在涵洞全长范围内都充满水流，无自由水面。 判别条件：H＞1.4hd，并i ＜iω（流线型进水口） 二、孔径计算 1、以无压力式涵洞孔径计算的步骤 （1）、初拟洞内净高hd （2）、计算壅水高度H，估算公式： （Δ —为净空高度，查表1—8，β通常取0.87） （3）、由简化公式5-50~5-55计算跨径，取整为标准跨径L0 （4）、检查L0、hd是否满足经济断面要求（1：1~1：1.5） （5）、若基本符合比例，则计算结束，否则重拟hd，重新计算，直至合格。 2、压力式涵洞设计时，注