小桥涵水力计算方法.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 三、倒虹吸涵洞孔径计算 基本计算公式 公路上常用的是竖井式倒虹吸涵洞，孔径计算的基本公式： 其中： ——上下游水面的水位差，即总水头损失，等于沿程水头损失与局部水头损失之和。 ——水头损失综合系数 * 倒虹吸涵洞孔径计算 断面为圆形时： 断面为正方形时： 水头损失综合系数的确定 水流通过倒虹吸涵洞的水头损失，由沿程水头损失与局部水头损失两部分组成。局部水头损失包括：涵身断面变化、进口、转变、出口等各项阻力引起的水头损失 同时考虑 上各项水头损失，水头损失综合系数： * 倒虹吸涵洞孔径计算 （1）沿程阻力系数 * 各项阻力系数 其中： ——涵洞沿程长度，包括两竖井沿程长度 ——涵身断面水力半径 ——粗糙系数。涵洞材料为混凝土时，采用0.013～0.014；为浆砌石块时，为0.016～0.017 （2）涵身断面变化的阻力系数 查附表2-3 （3）进口阻力系数 查附表2-4 （4）转弯阻力系数 急弯 ，查附表2-5 缓弯 ， 其中： ——系数，对于正方形断面查附表2-6，对于圆形断面查附表2-7 * 各项阻力系数 （5）出口阻力系数 涵洞水流出口断面增大，流速骤减，一般取出口阻力系数为1 倒虹吸管的渠道一般最大与最小流量相差甚大。 孔径设计时注意使倒虹吸管通过最大流量时水头损失不致过大，不致恶化管后渠道水流状态，并使管内流速 通过最小流量时，管内流速不小于通常采用的不淤流速1.5m/s，并最好使入口水流满孔，以免产生脉动压力水跃对倒虹吸管不利。 当单孔不能满足上述条件时，可采用双孔。 * 各项阻力系数 * 5-4. 确定小桥涵孔径的经验方法 一、估算法 （1）对于有明显河槽、河岸稳定、无冲刷现象并可调查到洪水位的河沟，可按以下三种情况估定孔径： 洪水不溢槽，水深小于0.5m的，以水面宽度一半来估定； 洪水不溢槽，水深超过0.5m的，以水面宽度与沟底宽度之和的一半来估算确定。 洪水溢槽的，采用沟顶的宽度，再考虑溢槽水深和泛滥宽度，酌情加大孔径。 * 5-4. 确定小桥涵孔径的经验方法 （2）对于冲刷痕迹显著的河床，最好在上下游选择比较稳定的河段，参照以上方法估算确定孔径。如无上述条件，可用沟顶宽度来估定。 （3）对于河槽明显、河岸稳定，但调查不到洪水位时，可用河沟顶宽和底宽之和的一半来估算确定。 （4）无明显河槽时，应估计过水面积，估算流量，拟定孔径。 （5）如能调查到历史洪水位，则可根据拟定采用洪水位的水面宽度和水深参照附表估定。 * 5-4. 确定小桥涵孔径的经验方法 二、不考虑水文条件的情况 （1）地区地形复杂工程艰巨地段，为避免高填深挖而设置的旱桥（涵），以及山区狭窄的干谷和瀑布型的深沟，可直接根据地形结合路线要求、基础条件以及经济原则确定孔径。 （2）人工排灌渠道上的桥涵，应根据灌溉流量和当地水利部门及有关单位意见确定其孔径。一般以不压缩渠道过水面积为宜。 （3）桥涵下兼作其他通道时，应按相应的净空要求确定孔径。 （4）考虑养护方便按最小孔径设涵。一般汇水面积很小，经常无水的干沟、小型农田灌溉渠、路基边沟排水涵多按最小孔径设涵。 * 补充：堰流 堰流：流经过水建筑物顶部下泄，溢流上表面不受约束的开敞水流。 * 补充：堰流 * 补充：堰流 工程上通常按照堰壁厚度δ与堰上水头H的比值大小及水流的特征将堰流分作： 1．薄壁堰： 2．实用堰： 3．宽顶堰流： * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 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