第8章小桥孔径计算.ppt

第8章小桥孔径计算 1.小桥孔径的水力计算 小桥、无压短涵洞、灌溉系统中的节制闸等的孔径计算，基本上都是利用宽顶堰理论。 按有侧收缩无坎（p = p/=0）宽顶堰理论进行水力计算。 小桥孔径的淹没标准 实验证实:当桥下游水深h1.3hk时（hk是桥孔水流的临界水深），即h0.8H0时，为自由式小桥过流；当h≥1.3hk时，即h≥0.8H0时，为淹没式小桥过流。 (1) 自由式出流： 自由出流时: (3)小桥孔径的水力计算原则 小桥孔径的水力计算的主要内容是：确定桥梁孔径，计算 桥前水深和核算桥下流速。小桥的设计流量由水文计算决 定。当通过设计流量时，应保证桥下不发生冲刷，即桥下流 速V不超过最大允许流速Vmax；桥前壅水水深H不大于规范 允许值HP。 在设计中，一般从允许流速Vmax出发确定小桥孔径b，同 时考虑标准孔径B，使Bb（公路桥梁标准孔径有B=4，5， 6，8，10，13，16，20m等多种；铁路桥梁标准孔径有 B=4，5，6，8，10，12，16，20m）。再校核桥前壅水水深 H。因此，设计中应考虑V/、B、HP三个因素。 桥下矩形过水断面hk和流量的关系为： ∴ (1) 2.桥下允许不冲刷流速与桥前允许壅水高度 (1)桥下允许不冲刷流速Vmax 天然河床土质及人工加固河床的允许不冲刷流速见表8.1. (2)桥前允许壅水高度 桥前允许壅水高度应根据：桥位上游两岸村镇、工厂、设 施、农田、水力标高或防洪设防标高以及路线设计标高等因 素综合考虑确定。通常允许壅水标高加上规定的安全高度之 和必须小于路线所经地区防洪设防标高；但在允许壅水高度 与路线（或路面）标高的综合考虑中，可不必强求哪一方 必须符合哪一方的要求，且可以通过技术经济评价综合考虑 确定，也就是说，既可以以壅水高度确定的桥面或桥前引道 标高作为路线纵断面设计中的控制点标高进行路线纵断面设 计，也可以以路线纵断面设计所确定的标高作为桥前壅水标 高的控制指标进行小桥孔径设计（这类情况通常发生在路线 两侧的政治、经济或军事设施对路线标高有特殊要求时）。 3.小桥孔径计算 小桥孔径计算一般采用试算法和查表法（图表法）进行。 2）确定桥下临界水深hk hk可按桥下断面的临界函数求得： 桥梁与水流斜交时的桥孔设计长度：当桥梁与水流斜交 时，水流以交角a流过桥下，此时与水流斜交的桥孔长度La 用右式计算。 ②淹没出流时，按下式进行计算： （2）查表法（图表法） 利用查表法进行小桥孔径计算的步骤如下： (1)根据河床天然土质或者加固类型，查表确定最大允许不冲刷流速Vmax； (2)考虑当地地形、材料供应情况、桥位及施工单位机械配置等因素，确定桥台形状； （3）先按自由出流计算，由Vmax与桥台形状，查表8.3，即可得出孔径系数，桥下临界水深hk和桥前水深H。 (4)用试算法求得桥下游天然水深，并判断水力图式。如为自由出流，则以上计算有效；如为淹没出流，则应重新按“淹没出流”查表8.4进行求解； （5）计算桥跨长度： 先计算水面宽度B0； ①自由出流： ②淹没出流： 见P 168 * 自由式小桥桥孔中的水深h1hk， 令h1=yhk ，这里y为垂向收缩系数， y1； y的具体数值由进口形式决定： 如非平滑进口，y=0.75～0.80；…。 小桥孔径一般为矩形断面，水流发生侧向收缩处bc=eb，相应地 (2)淹没式出流时: 淹没式小桥孔中的水深为h2。忽略小桥孔出口的动能恢复Z/，则 h2= h。，故桥下流速V2等于桥下游流速V。 e和j见表8—4。 ∵ Q=AkVk=ebhkVk 当以允许流速Vmax设计时，自由式小桥桥孔中的水深为h1=yhk ， 其过水断面与临界水深过水断面比较，有 Q=ebhkVk=ebh1Vmax=ebyhk Vmax 即 Vk =yVmax 再将 代入（1）式得 可根据《水力学》书P248表8—4选设计所需的e和j值。 (1)试算法： 1)确定河槽中的天然水深hc hc可以根据已知的设计流量与河槽特征（糙率n，河底比降i等）， 采用明渠均匀流公式进行逐步渐近法确定。先假定一个水深，从 河槽断面图上求得过水断面面积A和水力半径R，按谢才和曼宁公 式计算出相应的流速V和流量Q： Q=AV 若计算出来的Q值与设计流量QP相差不大（一般不得超过10%