第八章 小桥和涵洞孔径计算

H + Q hc
α 0 v 02
2g = ψ hk
= h c + (α
c
v c2 v c2 + ζ ) = hc + 2g 2 gϕ
2
v c = v max = 通常取： ∴ H = hk A 0 = f (H
ψ α0 =ψ =1
2
vk
2 v max + 2 gϕ
)
Q 2 − 2 gA 02
第八章
第八章
小桥和涵洞孔径计算
②淹没式出流： 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， 桥下河槽被下游水流淹没，桥下过水断面的水深为ht，则桥下过水断面的平均 ht 宽度（ ht处 宽度（即1/2ht处）为：
QS B0 = + Nd ε ⋅ ht ⋅ vbc
当桥孔断面为矩形，则桥孔长度L=B 当桥孔断面为矩形，则桥孔长度L=B0； 当桥孔断面为梯形，则桥孔长度L=B ht+Δh)； 当桥孔断面为梯形，则桥孔长度L=B0+2m（1/2ht+Δh)；
对于矩形断面的桥孔，桥下的临界水深等于平均临界水深； 对于矩形断面的桥孔，桥下的临界水深等于平均临界水深； 对于宽浅的梯形断面，桥下的临界水深可近似等于平均临界水深； 对于宽浅的梯形断面，桥下的临界水深可近似等于平均临界水深； 对于窄而深的梯形断面，桥下的临界水深可按过水面积相等的关系近似求得； 对于窄而深的梯形断面，桥下的临界水深可按过水面积相等的关系近似求得；
1 Q = A⋅ ⋅R n
2 3
⋅i
1 2
若计算的Q值与设计流量相差一般不超过± 应用计算机计算不超过± 若计算的Q值与设计流量相差一般不超过±5%、应用计算机计算不超过±1%， 则假定的水深可作为天然水深。 则假定的水深可作为天然水深。

（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，允许不冲刷流速是小桥孔径计算的 重要控制条件； （4）要求有一定的净空高度，计算时按水力学的宽顶堰计 算。
6
大中桥与小桥孔径计算有什么不同？
临界流就是水深等于临界水深时的一种特殊的水流状态。 主要参数有：
（1）临界水深 （2）临界流速 （3）临界坡度
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（1）临界水深
临界水深时的能率最小，有 d E 0 0 dH
d dE H 0dd HH2Q g 221gQ 23d dH
对任何形状的断面，有 dBdH，B为水面宽度。
因此
1
Q2
g 3
水位
天然水深 h t
x
R
x
i
1
C mR6
21
v mR 3i2
Q v
如求得流量与已知的设计流量相差不超过10%，则所假定的 ht及vt可作为以后孔径计算的依据，否则应另行假定ht ，重 新计算。
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确定天然水深
b. 公式法 如将河床断面规则化，用三角形代替，
3
1
ht
1.1892
Qs8
(a2 1)8
（3）公路沿线的小桥、涵洞布置的数量少，排水系统不完 善，或河沟上游有堆积物、漂浮物，导致小桥涵堵塞，引 起洪水漫流路面，冲蚀路肩乃至毁坏路基或桥涵。
13
公路桥涵水毁的成因分析
（4）小桥涵进水口紧接较陡的山坡，进水口处的路基及防 护构造物由于洪水急流的顶冲而被摧毁，或因为淘刷基 础造成了水毁。 （5）受资金、材料的限制，公路标准低、质量差，缺少 排水和防护构造物；平原地区的路基标高太低，填土高 度较小；多年来农、林、水和公路建设欠协调，破坏了 生态平衡，同时公路桥涵的抗灾能力降低，严重的则发 生了水毁。

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。

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。