9小桥和涵洞孔径计算
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小桥和涵洞孔径计算
深h0 = hk i<ik，涵内水深h0 ＞hk； 很少采用i<ik的涵洞
普通式进水口H>1.2hT 进水口被淹没，出水口没；
流线型进水口，一般不出现 半压力式
工程中采用半压力式涵洞时 涵底纵坡 i≥ik
应避免采用i<ik的涵洞
H H'
hc hT h
H
h0 hT h
i
h 0或 h k
i
h 0或 h k
1.判别桥下水力图式
1）确定河槽天然水深ht 2）确定桥下临界水深hk 3）水流图式判别
2.确定小桥孔径长度L 1）自由式出流 2）淹没式出流
3.确定桥前水深H 1）自由式出流 2）淹没式出流
4.确定路基和桥面最低 标高
1）确定河槽天然水深ht
假定一个水深h1 求A、R
计算v、Q
v
1
B 01Q sNd
同试算法，确定桥孔长度
（6）同试算法，计算桥头路基及桥面最低标高。
河床实际情况 建桥河段附近建材
桥下河床允许流速
河床天然水深
临界水深
出流形式
桥孔长度
桥前水深
否
设计要求 是
确定设计各要素
9.5 涵洞孔径计算
9.5.1 涵洞孔径计算特点
1.洞身断面的尺寸对工程数量影响较大; 2.涵洞孔径小、孔道长，水流过涵阻力较大; 3.通常采取人工加固措施来提高过涵流速; 4.孔径计算需考虑水流充满洞身的情况。
9.5.2 水流通过涵洞的图式
分类
出水口是否被下游淹没——自由式出流√
淹没式出流
行洪时洞口是否被淹没——无压力式
半压力式
压力式
涵洞的摩擦坡度iW
iW
Q2 A2C 2R
普通式进水口H>1.2hT 进水口被淹没，出水口没；
流线型进水口，一般不出现 半压力式
工程中采用半压力式涵洞时 涵底纵坡 i≥ik
应避免采用i<ik的涵洞
H H'
hc hT h
H
h0 hT h
i
h 0或 h k
i
h 0或 h k
1.判别桥下水力图式
1）确定河槽天然水深ht 2）确定桥下临界水深hk 3）水流图式判别
2.确定小桥孔径长度L 1）自由式出流 2）淹没式出流
3.确定桥前水深H 1）自由式出流 2）淹没式出流
4.确定路基和桥面最低 标高
1）确定河槽天然水深ht
假定一个水深h1 求A、R
计算v、Q
v
1
B 01Q sNd
同试算法，确定桥孔长度
（6）同试算法，计算桥头路基及桥面最低标高。
河床实际情况 建桥河段附近建材
桥下河床允许流速
河床天然水深
临界水深
出流形式
桥孔长度
桥前水深
否
设计要求 是
确定设计各要素
9.5 涵洞孔径计算
9.5.1 涵洞孔径计算特点
1.洞身断面的尺寸对工程数量影响较大; 2.涵洞孔径小、孔道长，水流过涵阻力较大; 3.通常采取人工加固措施来提高过涵流速; 4.孔径计算需考虑水流充满洞身的情况。
9.5.2 水流通过涵洞的图式
分类
出水口是否被下游淹没——自由式出流√
淹没式出流
行洪时洞口是否被淹没——无压力式
半压力式
压力式
涵洞的摩擦坡度iW
iW
Q2 A2C 2R
小桥与涵洞勘测设计
根轨迹法的任务在于，由已知的开环零、极点的分
布环及极根点增确益定，后通，过再图补解上法闭满点足。找环绘下出零制式闭点根的环，轨点迹，极 系就都点统是是。性寻根一能找轨所迹旦便有上闭可满的
以确定。
足该式的解，它表达了开环传递
2. 根轨迹1方 G程(s)H (s) 0
特征方程为
m
Kr (s zi )
③当两K个r 相=等0.的25负时实，根闭；环极s点1,2 s11=.5
sj21
2
=4K-r1.15为
④当0.25 < Kr < +∞时，闭环极点
当Kr 从0→+∞变化时，系统特征根（闭环极点） 变化轨迹如图所示，此即为系统的根轨迹，
图中箭头表示沿Kr值增大的方jω向。
Kr=4.25
2
Kr=0.25 Kr=0
2. 石盖板涵
优点： ①就地取材； ②结构坚固； ③建筑高度较小，对地基条件要求不高； ④施工简便、易于修复。
缺点： 力学性能较差，一般仅适用于跨径小于2m，设计流量
通常在10 m3 / s 以下的小型涵洞。
3. 钢筋混凝土板桥（涵）
优点： ①建筑高度较小，受填土高度限制较小； ②能采用工厂预制，现场装配，施工简便迅速； ③为简支结构，对地基条件要求不高； ④遭受破坏后易于修复。
KG (s zi ) (s p j )
i 1
j 1
n
m
(s p j ) Kr (s zi )
结论：
j 1
i 1
① 闭环传递函数的零点是由前向通路传递函数
G(s)的零点和反馈通路传递函数H(s)的极点 组成。对于单位反馈系统H(s)=1，闭环零点 就是开环零点。因为闭环零点不会随Kr的变
09 小桥和涵洞孔径计算
临界水 深函数
Nanjing University of Technology
桥涵水文
9.2 小桥孔径计算
一、水流通过小桥的图式 经小桥孔径的水流特点： ① 具有侧向影响，造成局部阻力 ② 桥孔前水位整齐，桥孔内流速增加，造成第一次水面跌落 ③ 桥孔后流速减小，产生局部阻力，造成第二次水面跌落。 水力现象与宽顶堰相同。 形成原因： 水流在缓流河道中，由于桥墩或桥的边墩侧向收缩，使水 流过水断面减小造成的。 分类： 自由出流 淹没出流
二、小桥孔径计算 2．确定小桥孔径
1)自由式出流
QS g B 3 Nd εv k
若桥孔断面为矩形，则桥孔长度L=B；
若桥孔断面为梯形，则桥孔长度为： L=B+2m△h 2)淹没式出流 桥下河槽被下游水流淹没，桥下过水断面的水深为ht，则桥下过水断面 平均宽度（即1/2ht处）为：
B0
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桥涵水文
9.1 堰流基本理论
临界水深（hk） 对于明渠水流的某个断面，以该断面底的最低点所在的水 平面做为参考基准面，过水断面上单位重量的水体所具有的总 能量叫做断面比能。当渠底坡度较小时，断面比能近似等于水 深加上单位重量水体的动能。 对于给定的断面，相应于某个流量，断面比能最小值的水 深，称此水深为该断面该流量的临界水深。
当ht≥1.3hk时，淹没式出流。 2．确定小桥孔径
gAk3 Qs g Bk 3 2 Qs vk
1)自由式出流
桥下水面宽度B
QS g B 3 Nd εv k
挤压系数：反映了墩台的阻水效应，查表9-2-3
小桥和涵洞孔径计算
第八章 小桥和涵洞孔径计算 （20分）一、小桥和涵洞勘测的主要任务：外业勘测和内业设计二、小桥和涵洞勘测的主要内容1) 勘测前的准备工作：地形资料、地质资料、水文资料、气象资料、其他资料、组织与配备完成工程勘测任务的人员、仪器和工具等2) 小桥和涵洞位置的选择3) 小桥和涵洞测量4) 小桥和涵洞类型选择三、下游天然水深的大小可分自由出流（k t h h 3.1≤）与淹没式出流（k t h h 3.1>）四、在孔径计算中，小桥涵与大中桥有不同特点。
大中桥允许桥下河床发生一定的冲刷，一般天然河槽平均流速作为设计流速。
小桥涵一般不允许河底发生冲刷，可以根据河床加固的类型，选择适当的容许流速作为设计流速。
五、根据已知的设计流量和拟定的河床容许流速，计算小桥孔径与桥前壅水高度。
计算程序：三、判别桥下水力图式四、确定小桥孔径长度L五、确定桥前水深六、确定路基和桥面最低标高七、根据漏洞出水口是否被下游水面淹没，可分自由式出流与淹没式出流两类。
六、按涵洞进水口建筑形式不同与涵前水头高低，水流通过涵洞可分为：1) 无压力式：当涵洞的进水口建筑为普通型而涵前水深T h H 2.1≤,或者进水口建筑为流线开，而涵前水深T h H 4.1≤时，水流在进水口处受到侧向束窄，水面急剧下降，在洞口不远处形成一个收缩断面，水流流经全涵洞均保持自由水面。
2) 半压力式：当涵洞的进水口建筑为普通型，且水流充满进口，涵前水深T h H 2.1>时，但收缩断面以后在整个涵洞内都具有自由水面3) 压力式：当涵洞的进水口建筑为流线形，而涵前水深T h H 4.1>，且涵底纵坡w i i <，或者下游洞口被淹没时，则整个涵洞的断面都充满水流。
八、小桥和涵洞的选用，主要根据设计流量、路堤高度、河床纵坡以及建筑材料确定。
当跨越常年有水但流量较少，或季节性水流且漂浮物和上游泥沙较少，路堤高度能够满足壅水高度和宣泄设计流量的要求时，宜采用涵洞。
小桥涵计算
位于淤积较少的灌溉渠道上的涵洞孔径一般不小于075m全长不宜超过10m2钢筋混凝土盖板箱涵适用于低填土对地基承载力的要求没有拱涵高因此常用在要求通过较大的流量地质条件较差路堤高度有限且不适宜设置拱涵的情况
小桥涵分布及孔径计算
梁东 土木工程系 771211liangdong@
意义
桥涵工程费在铁路全部工程费中占相当大的比重。 而小桥、涵洞因数量众多，又约占桥涵工程费的一 半。 桥涵设置的优劣对线路的安全也有很大影响，所以 ，恰当地分布桥涵和正确地决定其孔径与类型是十 分重要的。
植物截留、填洼和入渗的整个过程称为蓄渗过程，这部分雨水不 产生地面径流而作为损失，扣除损失后剩余的雨量称为净雨。 如果降雨强度大于下渗强度，则超渗雨量就沿坡面开始漫流。坡 面漫流的雨水汇入河槽后，又从上游流向下游，从支流进入主流 ，最后到达流域出口断面，这个过程称为河槽集流。 在河槽集流过程中，随着坡面漫流的迅速汇集，使出口断面的流 量急增，水位猛涨，经过一段时间后出现最大流量（洪峰流量） ，后逐渐减退。
2、钢筋混凝土盖板箱涵
——适用于低填土，对地基承载力的要求没有拱涵高，因此，常用在要 求通过较大的流量，地质条件较差，路堤高度有限，且不适宜设置拱涵 的情况。
3、石盖板箱涵
——当流量较小，且附近有合适的石料时，采用这类涵洞能节省部分钢 筋和水泥，应优先选用。
4、石砌拱涵
——这类涵洞具有节约钢筋和水泥，通过较大的流量和在陡坡上较易设 置等优点，因此，拱涵虽然施工比较困难，但一般仍经常采用。当路堤 有足够高度，地质条件良好，具有较高的地基承载力，附近又有合适的 石料时，采用这类涵洞是合适的。
（二）涵洞孔径计算
涵洞与小桥相比，其特 点是孔径小，洞身长， 涵前水深可以高于涵洞 高度，所以，水流通过 涵洞的图式比小桥复杂 。 根据实验，按涵洞前壅 水是否淹没涵洞的进口 及洞顶，涵洞的水流图 分为无压式、半有压式 和有压式三类。
小桥涵分布及孔径计算
梁东 土木工程系 771211liangdong@
意义
桥涵工程费在铁路全部工程费中占相当大的比重。 而小桥、涵洞因数量众多，又约占桥涵工程费的一 半。 桥涵设置的优劣对线路的安全也有很大影响，所以 ，恰当地分布桥涵和正确地决定其孔径与类型是十 分重要的。
植物截留、填洼和入渗的整个过程称为蓄渗过程，这部分雨水不 产生地面径流而作为损失，扣除损失后剩余的雨量称为净雨。 如果降雨强度大于下渗强度，则超渗雨量就沿坡面开始漫流。坡 面漫流的雨水汇入河槽后，又从上游流向下游，从支流进入主流 ，最后到达流域出口断面，这个过程称为河槽集流。 在河槽集流过程中，随着坡面漫流的迅速汇集，使出口断面的流 量急增，水位猛涨，经过一段时间后出现最大流量（洪峰流量） ，后逐渐减退。
2、钢筋混凝土盖板箱涵
——适用于低填土，对地基承载力的要求没有拱涵高，因此，常用在要 求通过较大的流量，地质条件较差，路堤高度有限，且不适宜设置拱涵 的情况。
3、石盖板箱涵
——当流量较小，且附近有合适的石料时，采用这类涵洞能节省部分钢 筋和水泥，应优先选用。
4、石砌拱涵
——这类涵洞具有节约钢筋和水泥，通过较大的流量和在陡坡上较易设 置等优点，因此，拱涵虽然施工比较困难，但一般仍经常采用。当路堤 有足够高度，地质条件良好，具有较高的地基承载力，附近又有合适的 石料时，采用这类涵洞是合适的。
（二）涵洞孔径计算
涵洞与小桥相比，其特 点是孔径小，洞身长， 涵前水深可以高于涵洞 高度，所以，水流通过 涵洞的图式比小桥复杂 。 根据实验，按涵洞前壅 水是否淹没涵洞的进口 及洞顶，涵洞的水流图 分为无压式、半有压式 和有压式三类。
第八章 小桥和涵洞孔径计算
第二节 小桥孔径计算
1、自由式出流
小桥下游天然水深ht≤1.3hk时，桥下水流图式如下图。桥下水深为 桥下河槽的临界水深hk。
2、淹没式出流
小桥下游天然水深ht＞1.3hk时，桥下的临界水深被下游天然水深水 面所淹没，桥下水流图式如下图。桥下天然水深为ht。
第二节 小桥孔径计算 二、小桥孔径计算
2 vH v2 H ht 2 2g 2 g
（8-2-12）
式中：v—由采用的桥孔长度计算的桥下流速(m/s)；其他符号意义同前。
第二节 小桥孔径计算
4、确定路基和桥面最低高程
按图8-2-6可得：桥头路基最低高程=河床最低点高程+H+△ （8-2-13） 按图8-2-7可得：桥面最低高程=河床最低点高程+H+J+D （8-2-14） 式中：H—桥前水深(m)； △—安全高度(m)； J—桥下净空安全值(m)；与大中桥相同； D—桥梁上部结构建筑高度(m)。
2、半压力式
当涵洞的进水口建筑为普通型，且水流充满进口，涵前水深H＞1.2hT时， 但收缩断面以后在整个涵洞内都具有自由水面，称为半压力式水流状态。
H
H'
hT
H
h0
i
h0或hk
i
hc
h
h0或hk
hT
h
第三节 涵洞孔径计算
3. 压力式
当涵洞的进水口建筑为流线型，而涵前水深H>1.4hT，且涵底纵坡i<iw， 或下游洞口被掩埋时，整个涵洞的断面都充满水流，称压力式水流状态。 涵洞的摩阻坡度iw为恰好使水流重力克服水流摩阻力所需要的坡度，可按 下式计算： 式中：iw——摩阻坡度； Q——过涵流量(m3/s)； Q2 iw 2 2 A——涵身断面全面积(m2)； （8-3-1） AC R C——谢才系数(m1/2/s)； R——涵身断面的水力半径(m)。
9-小桥和涵洞孔径计算
④钢筋混凝土桥涵：以钢筋混凝土为主要承重结构建造的桥 钢筋混凝土桥涵： 涵。由于此类材料坚固耐用，力学性能好，是高等级公路 由于此类材料坚固耐用，力学性能好， 常用的类型。 常用的类型。 按力学性能的不同，分为：钢筋混凝土管涵、钢筋混凝土 按力学性能的不同，分为：钢筋混凝土管涵、 板涵、钢筋混凝土板梁桥、钢筋混凝土箱涵、 板涵、钢筋混凝土板梁桥、钢筋混凝土箱涵、钢筋混凝土 拱涵、钢筋混凝土拱桥等。 拱涵、钢筋混凝土拱桥等。
第9章 小桥和涵洞孔径计算 章
14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6 14.7 小桥涵勘测设计内容 小桥涵位置选择 小桥涵勘测与调查 小桥涵类型选择与布置 小桥孔径计算 涵洞孔径计算 小桥及涵洞构造
14.4 小桥涵的类型选择与布置
一 小桥涵分类
小桥和涵洞按跨径分类表 多孔跨径总长L（m） 小桥 涵洞 8≤ L ≤30 —— 小桥和涵洞的标准跨径表 0.75 1.0 1.25 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 8.0 10.0 13.0 16.0 单孔跨径L0（m） 5≤ L0 ≤20 L0 ≤5
⑤其他材料组成的涵洞：涵洞孔径小，也可以采用其他材料， 其他材料组成的涵洞：涵洞孔径小，也可以采用其他材料， 如砖、陶瓷、铸铁、钢波纹管、实惠三合土等。 如砖、陶瓷、铸铁、钢波纹管、实惠三合土等。
3、按水力特性分类 水流通过涵洞时，按其深度的不同，可分为无压力式、 水流通过涵洞时，按其深度的不同，可分为无压力式、 半压力式与压力式三种类型。 半压力式与压力式三种类型。 ①无压力式：涵洞入口处的水流深度小于涵洞口的高度，并 无压力式：涵洞入口处的水流深度小于涵洞口的高度， 且在整个涵洞长度范围内水面均不与洞顶接触，水流呈自 且在整个涵洞长度范围内水面均不与洞顶接触， 由水面状态。 由水面状态。
7 第七章 小桥和涵洞孔径计算
第七章小桥和涵洞孔径计算第一节概述一、小桥和涵洞◦根据已建成公路统计，小桥涵洞的工程投资约占公路工程总投资的15%~20%，投资总额为大、中桥的2~4倍。
设计合理性影响巨大。
◦孔径大小应根据设计流量、河床特性及河床进出口加固类型所允许的平均流速等确定。
桥涵分类多孔跨径总长L（m）单孔跨径L k（m）桥涵分类多孔跨径总长L（m）单孔跨径L k（m）特大桥L>1000L k>150小桥8≤L≤305≤L k<20大桥100≤L≤100040≤L k≤150涵洞—L k<5中桥30<L<10020≤L k<40第一节概述一、小桥和涵洞位置选择◦山岭和丘陵区小桥和涵洞位置选择◦平原区小桥和涵洞位置选择第一节概述山岭和丘陵区小桥和涵洞位置选择◦一沟一涵，间距<300m，当汇水区小，两沟靠近，可改沟合并。
◦涵洞位置与路基排水系统密切配合，如截水沟排水出口处、边沟最低点处都应设置涵洞，以避免水流冲刷路面和路基。
◦路线转角较大（>90°）、平曲线半径较小，进入弯道前纵坡>4%，在弯道起止点附近设置涵洞。
◦路线由陡坡段过度到缓坡段，200m范围内无涵洞，则在变坡点附近应设置涵洞。
第一节概述平原区小桥和涵洞位置选择◦根据天然排洪系统，有利于农业灌溉，并避免桥涵出口对耕地造成冲蚀；◦通过较长低洼和泥沼地带，具有天然纵坡地带，可多设置涵洞；◦靠近村庄时应通过设置涵洞避免村内积水；◦小桥和涵洞位置应选择在河床地质良好、地基承载力大的河段。
第一节概述二、小桥和涵洞类型选择◦材料选择原则：安全、就地取材、经济、便于施工、养护方便。
◦构造形式选择原则：设计流量、路堤高度、河床纵坡、建材类型等。
第二节小桥孔径计算一、小桥水流图示桥孔压缩河槽，水流受到桥头和路堤压缩出现桥前雍水，桥下水面降低，按下游水深可分为：◦自由式出流◦淹没式出流第二节小桥孔径计算自由式出流◦当天然水深ℎt≤1.3ℎk桥下河槽临界水深◦桥下水流为急流，下游水深对桥下过流能力无影响。
桥涵水文 第9章小桥和涵洞孔径计算
因此任意形状断面的平均临界水深 hk 为：
Ak Qs v hk 2 Bk Ak g g
2
2 k
其中vk为临界流速，计算时可采用河床的容许 （不冲刷）流速。
对于矩形断面的桥孔，桥下临界水深等于平均临 界水深，即hk= hk ，对于宽浅的梯形断面，可 可以取hk≈ hk ，对于窄而深的梯形断面，临界 水深hk可按过水面积相等的关系近似求得。
对于砖、石、混凝土拱涵： 涵洞净高hT≤1.0m时，△=0.10m； hT=1.0~2.0m时，△=0.15m； hT＞2m时，△=0.25m。 （2）从涵前水深H到进口水深H’的降落系数取 0.87，则：
hT H' H 0.87 0.87
（3）收缩断面的水深hc=0.9hk，涵前的行进流 速v0≈0，即H0≈H。 （4）涵洞出口处或收缩断面处的最大允许流速 vmax规定为： 净跨L0=0.5~1.5m的拱涵、盖板涵，vmax=4.5m/s， 净跨L0=2.0~4.0m的拱涵、盖板涵、圆管涵， vmax=6.0m/s
Qs g B 3 Nd vk
B—桥下需要水面宽度， —挤压系数；见表9-2-2； N—桥墩个数； d —桥墩宽度。
若桥孔断面为矩形，则桥孔长度L=B； 若桥孔断面为梯形，则桥孔长度为：
L B 2mh
L—小桥的孔径长度； m —桥台处锥坡的边坡系数； △h —小桥上部结构底面高出水面的高度。
（4）气象资料：当地气象站年、月平均降雨量， 暴雨强度和所持续时间，年内最高、最低气温， 主导风向和风力等。 （5）其他资料：若为改建或修复工程，需向原设 计、施工和养护部门搜集有关工程的测设、施工 及竣工资料，了解该工程的使用、养护、水毁等 情况，并征询小桥涵改建的意见。 （6）组织与配备完成该工程勘测任务的人员、仪 器和工具等。
9++c
⑤其他设涵情况： ⅰ平原地区，路线通过较长的低洼地带及照着地带，为保证 路基稳定，避免排水不畅及长期积水的情况，在地面具有 天然纵坡的地方设置多道涵洞。
ⅱ平原地区路线穿过天然积水洼地，考虑设置多道
涵洞，以沟通路基两侧水位，平衡水压。
ⅲ路线紧靠村镇通过，注意设涵，以排除村镇内地面汇流水。
ⅳ山区岩层破碎及塌方地段，雨季时经常有地下水从路基边
2、涵洞位置的确定 定为首先要服从路线走向。可以前后做适当移动，选择经 济合理的位置，保证水流顺畅，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ止涵洞进口处和洞内产 生淤积与堵塞，避免洞口处及其下游水流状态的恶化。
①平原地区设涵 ⅰ沟心设涵。设置河沟中心，一般与路线方向正交，使其进
口对准上游沟心。
ⅱ灌溉设涵。设于灌溉渠线上，须保证灌溉水流顺畅，避免
坡冒出，为使路基边坡稳定，及时疏干地下水，保证路基 边坡稳定 ，结合路基病害整治考虑设置涵洞。
三、小桥涵位置确定 1、小桥位置的确定 ①服从路线走向 ②轴线应与洪水主流方向正交。如不能正交时，应使墩台轴
线与水流方向平衡，以减小水流对墩台、路基边坡的冲刷
③桥位应布设在河道顺直、水流平稳的河段。遇到河湾时，
一 小桥涵分类
小桥和涵洞按跨径分类表 多孔跨径总长L（m） 小桥 涵洞 8≤ L ≤30 —— 小桥和涵洞的标准跨径表 0.75 1.0 1.25 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 8.0 10.0 13.0 16.0 单孔跨径L0（m） 5≤ L0 ≤20 L0 ≤5
一 小桥涵的分类
④改沟设涵。对于土质密实、边坡稳定又很深的河沟，可改
沟设岸坡涵，缩短涵洞长度，有利于排水。原河沟作片石
盲沟，然后填筑路堤。 ⑤并沟设涵。当两条溪沟相距很近，汇水面积小，纵坡低流 速慢，含沙量低，可改沟合并以减少涵洞数量。 ⑥改涵为顺沟。路线跨越丘陵地区的山脊线，在凹形竖曲线 可开挖沟而不设涵洞。
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2.确定小桥孔径长度L 1）自由式出流 2）淹没式出流
3.确定桥前水深H 1）自由式出流 2）淹没式出流
4.确定路基和桥面最低 标高
1）确定河槽天然水深ht
假定一个水深h1 求A、R
计算v、Q
v
1
21
R 3i2
n
若
Q Qs 10%
Qs
Q Av
则ht=h1，否则，需重新 假定水深h2
（4）用试算法求得桥下游天然水深，并判断水力图式；
（5）计算桥跨长度；
先计算水面宽度B0； ①自由出流：
B0QsNd
②淹没出流：
B 01Q sNd
同试算法，确定桥孔长度
（6）同试算法，计算桥头路基及桥面最低标高。
河床实际情况 建桥河段附近建材
桥下河床允许流速
河床天然水深
临界水深
出流形式
桥孔长度
桥前水深
Bk2 4mBk hk 2m
临界断面水面宽度Bk
B Akk3 Q gs2Bk AQ k3gs2 Q vsk3g
3）水流图式判别
自由出流：ht≤1.3hk 淹没出流：ht>1.3hk
2.确定小桥孔径长度L 1）自由出流：
BBk
NdQsgNd
vk3
矩形桥孔断面：L=B
梯形桥孔断面：L=B+2mΔh
1）自由出流：
H
hk
vk2
2g2
vH2 2g
2) 淹没出流
H
ht
v2
2g2
vH2 2g
4. 确定路基和桥面最低标高
桥头路基最低标高=河床最低标高+H+Δ 桥面最低标高=河床最低标高+H+J+D
2. 查表法
计算步骤：
（1）确定允许不冲刷流速vmax； （2）确定桥台形式；
（3）先按自由出流计算，由vmax与桥台形式，查表9-11， 即可得出孔径系数、桥下临界水深hk和桥前水深H；
人工加固河床的允许不冲刷流速 人工加固工程的容许（不冲刷）平均流速表9-9
9.4.3 小桥孔径计算
方法
①试算法
②查表法
1. 试算法
根据已知的设计流量和拟定的河床容许流速，计算小桥孔径 与桥前雍水高度。计算程序为：
1.判别桥下水力图式
1）确定河槽天然水深ht 2）确定桥下临界水深hk 3）水流图式判别
普通式进水口H>1.2hT 进水口被淹没，出水口没；
流线型进水口，一般不出现 半压力式
工程中采用半压力式涵洞时 涵底纵坡 i≥ik
应避免采用i<ik的涵洞
H H'
hc hT
h
H
h0 hT h
i h 0或 h k
i
h 0或 h k
3. 压力式涵洞
进水口被淹没，整个洞身被 水流充满；
H
hT h
天然河槽断面平均流速 容许不冲刷流速
9.4.1 水流通过小桥的图式
水流图式
自由出流 淹没出流
ht ——桥下游天然水深； hk ——桥下临界水深。
判别标准
ht≤1.3hk ht>1.3hk
9.4 小桥孔径计算
9.4.2 桥下允许不冲刷流速与 桥前允许雍水高度
天然土质河床的允许不冲刷流速 石质土的容许（不冲刷）平均流速表9-6 粘性土的容许（不冲刷）平均流速表9-7 非粘性土的容许（不冲刷）平均流速表9-8
淹没式出流
行洪时洞口是否被淹没——无压力式
半压力式
压力式
涵洞的摩擦坡度iW
iW
Q2 A2C 2R
1. 无压力式涵洞
2. 半压力式涵洞
普通式进水口H≤1.2hT；
流线型进水口H≤1.4hT， 一般涵洞底坡i=ik，涵内水
深h0 = hk i<ik，涵内水深h0 ＞hk； 很少采用i<ik的涵洞
9小桥和涵洞孔径计算
第9章 小桥和涵洞孔径计算
9.1 小桥涵的类型与特点 9.2 小桥涵勘测 9.3 小桥涵位置选择 9.4 小桥孔径计算 9.5 涵洞孔径计算 9.6 小桥及涵洞的构造 9.7 涵洞进出口河床的处理
9.1 小桥涵的类型与特点
9.1.1 小桥涵划分
小桥 涵洞
小桥和涵洞按跨径分类表
2）确定桥下临界水深hk
可由临界函数求出
Ak3 Qs2 hk
Bk g
B Akk gQ Ak2s2vg2 k
vk
vbc
矩形断面：
hk h k
宽浅梯形断面： h k h k
窄深梯形断面：
窄深梯形断面：
过水断面面积相等的原则确定hk
Bk hk (Bk 2mhk )hk mhk2
hk Bk
vk2
2g 2
H
ห้องสมุดไป่ตู้
H0
v
2 0
2g
孔径计算简化式：
（1）圆管涵 5 Qs 1.69d2
2
d
Qs 1 .69
5
（2）盖板涵及箱涵
3
Qs 1.57B5H2
B
Qs
3
1.575H 2
（3）石拱涵
3
Qs 1.42B 2H2
③拱涵
④箱涵
⑤拱桥与板桥
2.按建筑材料分
①木桥涵 ②石桥涵 ③混凝土桥涵 ④钢筋混凝土桥涵
小桥涵 的分类
9.1.2 小桥涵的分类
①无压力式
3.按水利特性分
②半压力式 ③压力式
4.按填土高度分
①明涵 ②暗涵
9.4 小桥孔径计算
大中桥 小桥
小桥与大中桥孔径计算的异同
容许河床发生冲刷
容许 一般不容许
设计流速
多孔跨径总长L（m） 单孔跨径L0（m）
8≤ L ≤30 ——
5≤ L0 ≤20 L0 ≤5
小桥和涵洞的标准跨径表
0.75 1.0 1.25 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 8.0 10.0 13.0 16.0
小桥涵 的分类
9.1.2 小桥涵的分类
①管涵
②盖板涵
1.按结构形式分
2) 淹没出流：
B0
Qs
hvbc
Nd
矩形桥孔断面：L=B0 梯形桥孔断面：L=B0+2m（1/2h+Δh)
若桥梁与水流斜交:
L
L
cos
选用标准跨径L0作为实际桥孔长度；
若
L0 L
，应按标准跨径复核出流状态；
10%
L
若与原出流状态不符，则应重新选择标准跨径，
直至误差<10%。
3. 确定桥前水深H
H
hT h
i
i
普通型进水口涵洞一般不出 现压力式水流图式
压力式涵洞出现的条件：
①进水口建筑物为流线型；
②H >1.4hT；
③ i<iW
9.5.3 涵洞孔径计算
(一) 公式法 1.无压力式涵洞
以进口附近水深恰为hk 的水流比能来推算过涵流 量和涵前水深。
QAk 2gH0hk
vk
Q Ak
H0
hk
否
设计要求 是
确定设计各要素
9.5 涵洞孔径计算
9.5.1 涵洞孔径计算特点
1.洞身断面的尺寸对工程数量影响较大; 2.涵洞孔径小、孔道长，水流过涵阻力较大; 3.通常采取人工加固措施来提高过涵流速; 4.孔径计算需考虑水流充满洞身的情况。
9.5.2 水流通过涵洞的图式
分类
出水口是否被下游淹没——自由式出流√