涵洞孔径计算

一、洞身及组成按涵洞构造形式和组成部分不同，洞身也有不同的形式。

现将常见的洞身形式分述如下：1.圆管涵(包括倒虹吸圆管涵)圆管涵洞身主要由各分段圆管节和支承管节的基础垫层组成，见图2-1。

当整节钢筋混凝土圆管无铰时，称为刚性管节; 当沿横截面圆周对称加设4个铰时，称为柔性管节(参见第六章第二节)。

圆管涵常用孔径d0为50 (农田灌溉时用) 、75、100、125、 150cm，对应的管壁厚度δ分别为6、8、10、12、14cm。

基础垫层厚度t根据基底土质确定，当为卵石、砾石、粗中砂及整体岩层地基时，t=0; 当为亚砂土、粘土及破碎岩层地基时，t=15cm 当为干燥地区的粘土、亚粘土、亚砂土及细砂的地基时t=30cm。

图2-1 圆管涵洞身d0-孔径(净跨);δ-管壁厚度;B-基底宽度;t-基础垫层厚度尺寸单位：cm2.盖板涵盖板涵洞身由涵台(墩)、基础和盖板组成。

盖板有石盖板及钢筋混凝土盖板等。

当跨径较小、洞顶具有一定填土高度时，可采用石盖板; 当跨径较大时，宜采用钢筋混凝土盖板，见图 2-2。

石盖板涵常用跨径L0为75、100、125cm，盖板厚度d随洞顶填土高度与跨径而变，一般在15～40cm之间。

作盖板的石料必须是不易风化的、无裂缝的优质石板。

钢筋混凝土盖板涵跨径为150、200、250、300、400cm，相应的盖板厚度d在15～22cm 之间。

当L0达500cm以上时为小桥，相应的盖板厚度d可在25～30cm之间。

圬工涵台(墩)的临水面一般采用垂直面，而涵台背面采用垂直或斜坡面，涵台(墩)顶面一般做成平面。

涵台顶面有时做成L型企口，使其在支承盖板的同时，借助盖板的支撑作用来加强涵台的稳定。

涵台(墩)的下部用砂浆与基础结成整体。

钢筋混凝土盖板涵的涵台(墩)上部往往比台(墩)身尺寸略大，做成台(墩)帽。

为了增加整体稳定性和抗震性，当跨径大于2m且涵洞较高时，可在盖板下或盖板间，沿涵长每隔2m增设一根支撑梁，也可分别在盖板两端和台(墩)帽内预埋栓钉，使盖板与台(墩)加强连结。

《桥涵水文》习题习题一求河流比降已知某河流各河段的河底特征点高程及其间距如表1，试求各河段平均比降及全河的平均比降。

全河段的平均比降利用P17页公式（1-1-2）计算。

表1 各河段的河底特征点高程及其间距习题二实测流速计算流量已知某一水位下，用流速仪等仪器测得的某河流测流断面资料如表2所示，试计算此水位下的流量及断面平均流速，斜坡岸边系数α取0.7。

提示：计算时列出如下的表格计算各个部分断面的流量得出全断面的流量后，再计算出全断面的平均流速。

习题三推求设计水位某公路要跨越一河流，桥址横断面如图1，河床特征点见表3。

河槽顺直、整洁、无堵塞现象，m河槽＝40；河滩平直、长草，m河滩＝30。

洪水水流比降i＝0.0016，试绘出流量水位关系曲线，已知Q2%=2220m3/s，推求设计水位。

图1 河床横断面提示：首先计算出水位分别为H＝76、75、74、73米下的流量值（计算格式如教材P33表1-4-2），然后绘制水位H～流量Q关系曲线，由设计流量Q＝2220m3/s和最高通航设计流量Q＝1200 m3/s插值得出相应的设计水位和最高通航设计水位。

计算流量时河滩部分分别按左、右河滩进行计算。

即总流量＝左河滩流量+河槽流量+右河滩流量习题四适线法推求设计流量某二级公路上有一大桥，桥位附近的水文站有30年连续的年最大流量资料，见表4。

要求利用适线法推求Q1％和Q2％的设计流量（Cs值必须通过适线法求得）。

并计算设计流量的相对均方误。

表4 水文站各年流量资料海森概率格纸6理论频率曲线配线过程注：配线时，要求：Cv=0.2~1.5，Cs=（2~4）Cv习题五利用耿贝尔频率分布曲线推求设计流量采用表4数据，利用耿贝尔频率分布曲线推求Q1％和Q2％的设计流量。

习题六考虑特大值利用适线法推求设计流量接习题四，通过洪水调查和文献考证得知，1805年以来该水文站曾有6次大洪水，其中1次大洪水为1990年的洪水流量2000m3/s，其它年份的资料如表5，利用考虑了特大值的适线法推求Q1％和Q2％的设计流量。

涵洞第一节涵洞类型及构造涵洞是为宣泄地面水流而设置的横穿路基的排水构造物，由洞身和洞口建筑两部分组成，如图5—l.图5—l 涵洞的组成a）洞口b）洞身一．涵洞的分类(一）按建筑材料分1．石涵2．混凝土涵3．钢筋混凝土涵(二)按构造型式分1．圆管涵2．板涵3．拱涵4．箱涵（三）按洞顶填土的情况分明涵是指洞顶不填土或填土小于50cm的涵洞，适用于低路堤、浅沟渠；暗涵是指洞顶填土大于50厘米的涵洞，适用于高路堤、深沟渠。

（四）按水力性能分1．无压力式涵洞入口处水深小于洞口高度，有自由水面。

2．半压力式涵洞入口处水深大于洞口高度,水流仅在进水口处充满洞口，其它部分均具有自由水面。

3．压力式涵洞入口处水深大于洞口高度,在涵洞全长的范围内都充满水流,无自由水面.4．倒虹吸管涵二、涵洞的构造（一）洞身构造1．圆管涵1)管身是管涵的主体部分，多采用钢筋混凝土预制安装，圆管涵洞身由分段的圆管节和支撑管节的基础垫层组成，见图5—2.图5-2 圆管涵洞身①混凝土或浆砌片石基础如（图5-4a）,一般用于土质较软弱的地基上。

②垫层基础在砂砾、卵石、碎石及密实均匀的粘土或砂土地基上，可做垫层基础，如图5-2.③混凝土平整层在岩石地基上，可不作基础，在圆管下铺一层混凝土，其厚度一般为5cm,如图5—4 b）图5—4 圆管涵基础(尺寸单位：cm)a)软弱地基；b)混凝土平整面3）接缝及防水层圆管涵多采用预制拼装施工，为防圆管接头漏水，应作接缝处防水处理，其形式如下：①平口接头缝a．如图5—5a），b．如图5-5b），c．如图5—5c），图5—5 平口接头缝②企口接头缝企口接头缝亦有三种形式，如图5—6。

图5—6 企口接头缝2．盖板涵洞身由盖板、涵台（墩）、基础、洞底铺砌、伸缩缝及防水层等部分组成（如图5-7)。

图5—7 盖板涵各组成部分1) 盖板盖板是涵洞的承重结构部分,其厚度一般为15cm～40cm。

做盖板石料强度等级应在40号以上。

省道202线泾川至渗水坡（甘陕界）段第二合同段桥涵水文计算深圳高速工程顾问有限公司二○○九年1、综述本项目所在地深居内陆，属高原性大陆气候，高寒湿润气候区。

其气候特点是高寒，冬季漫长、春秋季短促，无夏季；湿润，光照不足，降温频繁。

年平均气温 4.5℃，最热月7月，平均13.2℃，最冷月1月，平均-8.4℃。

降水量：年平均降水量499.7-634，年降水量的季节分配很不均匀，夏季最多，占年降水量的50%以上，次为春秋两季，分别占年降水量的22%和26%，冬季最少，只占年降水量的1.4%-2.0%。

蒸发量：项目区内降水量充沛，空气湿润，蒸发量不大，约为1200mm，一年中冬季蒸和春末夏初蒸发量小，7月份蒸发量大。

冻土：从11月下旬开始进入冻结期，大地开始封冻，随着温度不断下降，冻土深度逐渐加深。

最大冻土深度为146cm，次年4月下旬开始解冻。

风向：一年中盛行东风，东北风次之，平均风速1.6m/s。

在全国公路自然区划中属河源山原草甸区（Ⅶ3）。

沿线地下水较为发育，小溪纵横。

沿线地表水及地下水较为丰富，水质良好，对施工用水的开采非常有利，但由于路线所经的部分地段地下水埋藏较浅，对公路路基及构造物造成一定的不利影响，需采取有效的工程措施以降低地下水的影响。

本项目对全线小桥及涵洞进行水文计算，最后确定其孔径。

2、参阅文献及资料1、《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30-2002）2、《公路涵洞设计细则》(JTGTD65-04-2007)3、《公路桥位置勘测设计规范》4、《公路小桥涵设计示例》——刘培文等编。

5、《公路桥涵设计手册（涵洞）》6、《桥涵水文》——张学龄3、涵洞水文计算该项目水文计算共采用三种不同的方法进行水文计算，通过分析比较确定流量。

方法1：交通部公路科学研究所暴雨径流公式推算设计流量；方法2：交通部公路科学研究所暴雨推理公式推算设计流量；方法3：甘肃省地区经验公式；（1）、交通部公路科学研究所暴雨径流公式：βγδφ5423)(FzhQp-= (F≤30Km2)pQ——规定频率为p时的洪水设计流量（m3/s）φ——地貌系数，根据地形、汇水面积F、主河沟平均坡度决定h ——径流厚度（mm）Z ——被植被或坑洼滞留的径流厚度（mm）F ——汇水面积（Km2）β——洪峰传播的流量折减系数γ——汇水区降雨量不均匀的折减系数δ——湖泊或小水库调节作用影响洪峰流量的折减系数参数取值：F：根据1:10000地形图，在图上勾出汇水区。

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。

涵洞计算1、涵洞的布设本路段小桥涵设置时主要考虑了：上游洞口应考虑流向，下游洞口以不危及农田村镇为原则，同时考虑到圆管涵利于施工，又经济简便，所以大部分形式均采用无压力式圆管涵形式（除K2+190处，设置盖板涵）。

本设计所取标准跨径为1.0m 。

本设计中涵洞的位置以及孔径见表8－3所示：表8-3 涵洞一览表管涵的标准跨径通常取50、75、100、125、150（cm ）。

下面以排水总体规划图中K16+708处的涵洞计算为例。

采用的方法为径流形成法，此法是以暴雨资料为主推算小流域洪水流量的一种方法，是公路部门目前普遍使用的一种计算方法，该公式只适用于汇水面积F ≤30 km2的小流域。

汇水面积：0.132km ，主河沟平均比降：12.4%，流域土壤吸水类属：Ⅲ，年平均降雨量：793mm ，设计洪水频率1/50，汇流时间：30min ，径流系数：0.95，粗糙度系数n=0.014。

我国公路系统最常采用的是公路科学研究所提出的简化公式，其中未考虑洪峰削减的公式为：由涵洞设计手册得洪峰流量计算：。

()βγδϕ54230m z -h F Q =式中 Q P ——规定频率为P 时的雨洪设计流量（m 3/s ）F ——汇水面积（km 2） h ——暴雨径流厚度（mm ） Z ——被植物或坑挖滞流的径流厚度φ——地貌系数，根据地型、汇水面积F 、主河沟平均坡 度I z 决定β——洪峰传播的流量折减系数，由汇水面积重心至桥涵的距离（L 0＝0.3Km<1Km ）及汇水区的类型（丘陵汇 水区）综合查表3.2－10得 γ——汇水区降雨不均匀的折减系数δ——考虑湖泊或小水库调节作用对洪峰流量影响的折减系数根据已知条件查《公路桥涵设计手册·涵洞》表4-8、表4-11、表4-12、表4-13、表4-14、表4-15，分别得地貌系数0ϕ取0.09，常用迳流厚度h 取45mm ，植物坑洼滞留的迳流厚度z 取10mm ，洪峰传播的流量折减系数β取1、降水不均匀折减系数γ取1.0、小水库（湖泊）调节折减系数δ取1。

涵洞孔径涵洞孔径？以下带来关于涵洞孔径的计算及基础埋深要求，相关内容供以参考。

1、分类按建筑材料分:砖涵。

石涵。

混凝土涵。

钢筋混凝土涵。

木涵。

陶瓷管涵。

缸瓦管涵。

按构造形式分:圆管涵。

盖板涵。

拱涵。

箱涵。

按断面形状分:圆形涵。

卵形涵。

拱形涵。

梯形涵。

矩形涵按孔数可分:单孔。

双孔。

多孔。

按有无履土可分:明涵。

暗涵。

2、涵洞设计的一般规定：涵洞长度与净高的关系h＝1。

25m,涵洞长度不宜超过25mh=1。

5m,长度不受限制对0。

75m盖板涵,h=1。

0m,长度不宜超过15m涵洞最小孔径的规定0。

75m盖板涵仅适用于无淤积的灌溉涵排洪涵孔径不应小于1。

25m。

板顶填土高度不应小于1。

2m3、涵洞设计一般步骤：外业测绘：收集涵洞的勘测资料,包括涵洞轴向断面、涵洞设计资料调查表、有沟或路的应测绘沟与线路的平面关系。

根据汇水面积确定涵洞的设计流量、出入口排水侧沟的沟底标高资料。

涵洞孔径式样、出入口铺砌类型的拟定。

根据涵洞功能、相关资料合理确定。

孔径宜大不宜小,宜宽矮不宜高窄。

出入口泄水面标高的拟定涵洞长度的计算、涵身分节与涵长调整涵洞基础的设计4、进出水口沟床加固及防护1) 在涵洞上、下游河沟和路基边坡一定范围内,宜采取冲刷防护措施。

当沟底纵坡小于或等于15%时,可铺砌到上、下游翼墙端部,并应在上、下游铺砌端部设置截水墙,其埋置深度不小于台身或翼墙基础深度。

2) 进水口沟床加固及防护①当河沟纵坡小于10%,河沟顺直,且土质和流速许可时,可对进口采用干砌片石铺砌加固。

②当河沟纵坡为10%~50%时,除岩石沟槽外,沟底和沟槽侧向边坡以及路基边沟均须采取人工铺砌加固。

加固类型由水流流速确定。

当采用缓坡涵进口时,涵前沟底纵坡较陡,涵身纵坡较缓,应在进口段设置缓坡段,其长度为1~2倍的涵洞孔径。

当采用陡坡涵进口时,涵身纵坡较大,水流呈急流状态,涵底坡度与涵前沟底纵坡基本平顺衔接,可不设缓坡段,只做人工铺砌加固。

③当河沟纵坡大于50%时,流速很大,进口处宜设置跌水井,可采用急流槽与天然河沟连接。