公路小桥涵勘测设计.ppt

《公路小桥涵勘测设计》《公路小桥涵勘测设计》桥涵水文小桥小桥：是为公路跨越小河流、山谷等天然或人工障碍物：是为公路跨越小河流、山谷等天然或人工障碍物（人行小道）而建造的构筑物人行小道）而建造的构筑物涵洞涵洞：为宣泄地面水流（包括小河流）而设置的横穿路：为宣泄地面水流（包括小河流）而设置的横穿路基的小型排水构筑物一般孔径较小，形状有管形、箱基的小型排水构筑物一般孔径较小，形状有管形、箱形及拱形等形及拱形等 Nanjing University of Technology桥涵水文u保证“路基”连续；u保证水流畅通；u保证行车无阻作用：作用：影响：影响：u小桥涵影响到公路的造价（15-20%）；u小桥涵影响到公路使用；u小桥涵影响到生产生活Nanjing University of Technologyv公路在跨越河沟、溪谷和灌溉渠道时，需修建各种排水构造物，其中以小桥、涵洞居多v一般在平原区每公里约1~3座，山区约3~5座据已建公路统计，小桥涵的工程投资约占公路总投资的15%~20%，其投资总额为大、中桥的2~4倍左右v小桥涵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来确定。

v小桥涵孔径计算的目的在于合理确定桥涵孔径大小、河床加固的类型和尺寸、壅水高度、桥涵处路基和桥涵顶面的最低高程小桥和涵洞按跨径分类表小桥和涵洞按跨径分类表多孔跨径总长多孔跨径总长L（（m））单孔跨径单孔跨径L0（（m））小桥小桥8≤ L ≤305≤ L0 ≤20涵洞涵洞——L0 ≤5 1 小桥涵的类型与特点小桥涵的类型与特点小桥和涵洞按跨径分类表小桥和涵洞按跨径分类表多孔跨径总长L（m）单孔跨径L0（m）小桥8≤ L ≤305≤ L0 ≤20涵洞——L0 ≤5小桥和涵洞的标准跨径表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 6.08.0 10.0 13.0 16.0•单孔跨径 L0 ：指标准跨径•              梁式桥、板式桥涵以两桥（涵）墩中线间距离或桥（涵）墩中线与台背前缘间距为准；•              拱式桥涵、箱涵、圆管涵以净跨径为准L0L0石拱涵盖板涵•    多孔跨径总长 L ——仅作为划分特大桥、大桥、中桥、小桥及涵洞的一个指标，梁式桥、板式桥涵为多孔准跨径的总长；拱式桥涵为两岸桥台内起拱线的水平距离；其他形式桥梁为桥面系车道长度。

•      净跨径 Lj ——对于梁式桥是指设计洪水位上相邻两个桥墩（或桥台）之间的净距；对于拱式桥是每孔拱跨两拱脚截面最低点之间的水平距离桥涵的划分•《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）的规定桥涵类型多孔跨径总长 L单孔跨径    L0特大桥L≥500L0≥100大桥100≤L＜50040≤L0＜100中桥30＜L＜10020≤L0＜40小桥8≤L≤305≤L0＜20涵洞L＜8L0＜5小桥涵设计原则及基本要求•一、设计原则•1、技术、经济、合理原则 •2、因地制宜，就地取材和便于施工养护 •3、利于农业生产原则 •4、标准化、装配式的原则 2.设计要求•1）行车要求 •（1）满足平、纵面线形标准要求•（2）满足桥涵净空的要求 •2）排水的要求 •（1）保证设计流量顺利宣泄 •（2）保证桥下一定的净空高度  小桥和涵洞勘测小桥和涵洞勘测一、小桥和涵洞勘测的主要任务一、小桥和涵洞勘测的主要任务v小桥和涵洞勘测包括外业勘测和内业设计两部分v通过对公路沿线的地形、地质、水文、气象及农田水利设施等情况进行勘测和调查，为桥涵设计以及水力计算提供必要的资料和依据二、小桥和涵洞勘测的主要工作内容二、小桥和涵洞勘测的主要工作内容v1、勘测前的准备工作v2、小桥和涵洞位置的选择v3、小桥和涵洞测量v4、小桥和涵洞类型选择二、小桥和涵洞勘测的主要工作内容二、小桥和涵洞勘测的主要工作内容1 1、勘测前的准备工作、勘测前的准备工作v (1)地形资料：搜集公路沿线1:10000~1:50000的地形图，要求能获得必要的流域面积、主河沟平均纵坡度等资料。

v (2)地质资料：搜集区域地质特征资料、地形图及土质类别v (3)水文资料：小桥涵所在地附近水文站历年实测最大流量及其相应的洪水位或历史洪水位痕迹、沿河沟上下游河床变迁情况、水工构造物等资料v (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v (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v (6)组织与配备完成该工程勘测任务的人员、仪器和工具等 小桥和涵洞勘测小桥和涵洞勘测2 2、小桥和涵洞位置的选择、小桥和涵洞位置的选择 小桥和涵洞位置的选择应以服从路线走向，保证排水顺畅和路基稳定，降低工程造价为原则v（（1 1）山岭及丘陵区小桥涵位置的确定）山岭及丘陵区小桥涵位置的确定 ①一般为一沟一涵，间距不宜大于300m当汇水区很小时，两河沟相距很近，可改沟合并但要注意开挖排水沟或加深、加宽边沟；做好旧河沟的堵塞、截水墙及路基加固工程 ②涵位与路基排水系统密切配合，如在截水沟排水出口处设置涵洞，以免水流冲刷路面和路基。

③路线的转角较大(大于90°)，平曲线半径较小，进入弯道前的纵坡大于4%，在弯道起(终)点附近应设置涵洞 ④路线由陡坡段过度到缓坡段，在此200m内又无其他涵洞，在变坡点附近应设置涵洞 小桥和涵洞勘测小桥和涵洞勘测v（（2 2）平原区小桥和涵洞位置的确定）平原区小桥和涵洞位置的确定 ①根据天然排洪系统，有利于农业灌溉设置小桥和涵洞，并避免桥涵出口对耕地造成冲蚀 ②路线通过较长的低洼及泥沼地带时，在具有天然纵坡地段，可适当多设置涵洞，以防排水不畅及长期积水 ③路线靠近村庄时，要注意设置涵洞，以便及时排除村内的地面积水 ④小桥和涵洞的位置应选择在河床地质良好、地基承载力较大的河段3 3、小桥和涵洞测量、小桥和涵洞测量 主要包括河沟横断面、河沟纵断面及河沟比降测量并测绘桥涵址平面图4 4、小桥和涵洞类型选择、小桥和涵洞类型选择 主要根据公路等级及性质，按照安全、适用、经济、就地取材、便于施工和养护等条件确定 桥涵孔径是根据设计流量，通过水力计算，并根据小桥和涵洞所在河沟的断面形态来确定的 小桥和涵洞勘测小桥和涵洞勘测测设内容•外业勘测•1、资料收集及勘测准备•2、小桥涵结构类型选择•3、小桥涵位置选择•4、拟建小桥涵址处测量•5、小桥涵址调查•内业设计•6、设计流量计算及孔径确定•7、小桥涵主要尺寸拟定•8、小桥涵立面布置•9、工程数量计算及施工图预算编制 小型排水构造物的类型特点及适用条件part 2 small structures for drainage •      公路排水系统•     排水系统是公路的结构组成之一，为了确保路基稳定，不受自然水的侵害，公路就要修建排水系统•     纵向：边沟、截水沟、排水沟•     横向：路拱、小桥、涵洞、 漫水桥、 过水路面、透水路堤、 倒虹吸涵洞、 渡槽急流槽汇水面积 边沟 截水沟急流槽挡土墙 跌水 盲沟截水沟截水沟涵洞出口 路基的排水出口 排水总体布置排水总体布置边沟 一、小桥与涵洞•涵洞 culvert：•      主要是为宣泄地面水流（包括小河 流）而设置的横穿路基的小型排水构造物。

•小桥 small bridge：•      是为公路跨越小河流、山谷等天然或人工障碍物（如人行小道、机耕道等）而建造的构造物小桥涵小桥涵的分类的分类1.按结构形式分按结构形式分2.按建筑材料分按建筑材料分9.1.2 小桥涵的分类小桥涵的分类①①管涵管涵②②盖板涵盖板涵③③拱涵拱涵④④箱涵箱涵⑤⑤拱桥与板桥拱桥与板桥①①木桥涵木桥涵②②石桥涵石桥涵③③混凝土桥涵混凝土桥涵④④钢筋混凝土桥涵钢筋混凝土桥涵小桥涵小桥涵的分类的分类3.按水利特性分按水利特性分4.按填土高度分按填土高度分9.1.2 小桥涵的分类小桥涵的分类①①无压力式无压力式②②半压力式半压力式③③压力式压力式①①明涵明涵②②暗涵暗涵桥涵水文9.2 9.2 小桥孔径计算小桥孔径计算一、水流通过小桥的图式一、水流通过小桥的图式n经小桥孔径的水流特点：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n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。

n分类： 自由出流 淹没出流Nanjing University of Technology二、小桥孔径计算二、小桥孔径计算v小桥涵一般不允许河底发生冲刷，可以根据河床加固铺砌的类型，选择适当的容许流速作为设计流速v一般采用试算法确定小桥孔径先根据河床的实际情况，拟定河床加固类型，确定桥下河床的容许流速（见课本的表8-2-1）；再根据容许流速与设计流量，通过计算确定孔径大小与壅水高度，并与允许的壅水高度进行比较，从而判断是否需要调整孔径值，直至达到允许的壅水高度v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的程序为：判断桥判断桥下水力下水力图式图式确定小确定小桥孔径桥孔径长度长度确定桥确定桥前水深前水深确定路确定路基和桥基和桥面最低面最低标高标高桥涵水文9.2 9.2 小桥孔径计算小桥孔径计算一、水流通过小桥的图式一、水流通过小桥的图式Nanjing University of Technology桥涵水文9.2 9.2 小桥孔径计算小桥孔径计算二、小桥孔径计算二、小桥孔径计算u大中桥允许桥下河床发生一定的冲刷，一般采用天然河槽平均流速作为设计流速。

u小桥涵一般不允许河底发生冲刷，可以根据河床加固铺砌的类型，选择适当的容许流速容许流速作为设计流速表9-2-1）Nanjing University of Technology桥涵水文9.2 9.2 小桥孔径计算小桥孔径计算二、小桥孔径计算二、小桥孔径计算Nanjing University of Technology桥涵水文9.2 9.2 小桥孔径计算小桥孔径计算二、小桥孔径计算二、小桥孔径计算u小桥水力计算的内容： 根据设汁流量Qs，河床加固类型所对应的最大容许流速，确定满足过流能力和防冲条件的孔径孔径以及对应的桥前雍水高度等u计算方法：试算法试算法 拟定河床加固类型，确定桥下河床的容许流速；再根据容许流速与设计流量，通过计算确定孔径大小与雍水高度；与允许的雍水高度进行比较，从而判断是否需调整孔径值，直至达到允许的雍水高度Nanjing University of Technology桥涵水文9.2 9.2 小桥孔径计算小桥孔径计算二、小桥孔径计算二、小桥孔径计算 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 1．判别桥下水力图式．判别桥下水力图式 1)确定河槽天然水深ht（试算法） 先假设一个水深h h，从河槽横断面图上求得过水面积A和水力半径R，按下列公式计算相应的流量Q： or≤1%h=htNanjing University of Technology桥涵水文9.2 9.2 小桥孔径计算小桥孔径计算二、小桥孔径计算二、小桥孔径计算 1．判别桥下水力图式 2)确定桥下临界水深hk 桥下河槽的临界水探hk，可按临界水深函数求得因此，任意形状断面的平均临界水深 为临界流速，采用容许流速Nanjing University of Technology桥涵水文9.2 9.2 小桥孔径计算小桥孔径计算二、小桥孔径计算二、小桥孔径计算 1．判别桥下水力图式 2)确定桥下临界水深hk 对于矩形断面的桥孔，桥下临界水深等于平均临界水深，即 ； 对于宽浅的梯形断面，也可以取 ； 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(见图9-4-3)。

临界断面水面宽度Nanjing University of Technology桥涵水文9.2 9.2 小桥孔径计算小桥孔径计算二、小桥孔径计算二、小桥孔径计算 1 1．判别桥下水力图式．判别桥下水力图式 3)水流图式判别当ht≤1.3hk时，自由式出流；当ht≥1.3hk时，淹没式出流 2 2．确定小桥孔径．确定小桥孔径 1)自由式出流桥下水面宽度B挤压系数：反映了墩台的阻水效应，查表挤压系数：反映了墩台的阻水效应，查表9-2-39-2-3Nanjing University of Technology桥涵水文9.2 9.2 小桥孔径计算小桥孔径计算二、小桥孔径计算二、小桥孔径计算 2 2．确定小桥孔径．确定小桥孔径 1)自由式出流若桥孔断面为矩形，则桥孔长度L=B；若桥孔断面为梯形，则桥孔长度为：L=B+2m△h2)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h ht t，则桥下过水断面平均宽度（即1/2ht处）为：Nanjing University of Technology桥涵水文9.2 9.2 小桥孔径计算小桥孔径计算二、小桥孔径计算二、小桥孔径计算 2 2．确定小桥孔径．确定小桥孔径 2)淹没式出流若桥孔断面为矩形，则桥孔长度L=B0；若桥孔断面为梯形，则桥孔长度为：如果桥孔轴线与水流方向斜交，交角为α，则斜交桥孔长度为：Nanjing University of Technology桥涵水文9.2 9.2 小桥孔径计算小桥孔径计算二、小桥孔径计算二、小桥孔径计算 3 3．确定桥前水深．确定桥前水深 1)自由出流Nanjing University of Technology桥涵水文9.2 9.2 小桥孔径计算小桥孔径计算二、小桥孔径计算二、小桥孔径计算 3．确定桥前水深 2)淹没式出流Nanjing University of Technology桥涵水文9.2 9.2 小桥孔径计算小桥孔径计算二、小桥孔径计算二、小桥孔径计算 4 4．桥前水深判别．桥前水深判别 计算的水深与容许的壅水高度进行比较，从而判断计算的水深与容许的壅水高度进行比较，从而判断是否是否需要调整孔径值需要调整孔径值，直至达到容许的壅水高度。

直至达到容许的壅水高度 桥前容许壅水高度应根据：桥前容许壅水高度应根据： （（1 1）桥位上下游两岸村镇、工厂、设施、农田、水力标）桥位上下游两岸村镇、工厂、设施、农田、水力标高或防洪设防标高；高或防洪设防标高； （（2 2）路线设计标高等因素综合考虑确定）路线设计标高等因素综合考虑确定 Nanjing University of Technology桥涵水文9.2 9.2 小桥孔径计算小桥孔径计算二、小桥孔径计算二、小桥孔径计算 5 5．确定路基和桥面最低标高．确定路基和桥面最低标高桥头路基最低高程＝河床最低点高程桥头路基最低高程＝河床最低点高程+H++H+∆桥面最低高程＝河床最低点高程桥面最低高程＝河床最低点高程+H+J+D+H+J+DNanjing University of Technology桥涵水文9.3 9.3 涵洞孔径计算涵洞孔径计算一、涵洞的组成和分类一、涵洞的组成和分类 涵洞是横贯路基或路堤的小型泄水和排洪构筑物与小桥相比，其特点是孔径小，孔道长，河底往往有较大的纵坡，涵前水深可以高于涵洞高度 1. 涵洞的组成 涵洞由洞身、洞口、基础三个部分组成。

洞身主要承受涵洞上填土的垂直与侧向的土压力以及活载压力洞口用以连接洞身与上下游水道，使水流能顺畅地通过洞身，并保证洞口周围的路基边坡免遭冲刷基础把涵洞所受的荷载均匀地分布和传递到地基上，并使地基免受水流的直接冲刷Nanjing University of Technology桥涵水文9.3 9.3 涵洞孔径计算涵洞孔径计算一、涵洞的组成和分类一、涵洞的组成和分类 2. 涵洞的分类p涵洞按其用途可分为铁路涵洞和公路涵洞；p按建筑材料可分为砖涵、石涵、混凝土涵、钢筋混凝土涵等；p按其顶上填土情况可分为顶上有填土的暗涵和无填土的明涵；p按其水力性能可分为无压力式涵洞（水面都低于洞顶），半压力式涵洞（水面淹没入口），压力式涵洞（流水充满整个洞身）；p按其构造类型可分为拱涵、盖板式涵、箱涵、圆形涵、倒虹吸涵等 Nanjing University of Technology桥涵水文9.3 9.3 涵洞孔径计算涵洞孔径计算一、涵洞的组成和分类一、涵洞的组成和分类 2. 涵洞的分类p涵洞按其用途可分为铁路涵洞和公路涵洞；p按建筑材料可分为砖涵、石涵、混凝土涵、钢筋混凝土涵等；p按其顶上填土情况可分为顶上有填土的暗涵和无填土的明涵；p按其水力性能可分为无压力式涵洞（水面都低于洞顶），半压力式涵洞（水面淹没入口），压力式涵洞（流水充满整个洞身）；p按其构造类型可分为拱涵、盖板式涵、箱涵、圆形涵、倒虹吸涵等。

Nanjing University of Technology桥涵水文9.3 9.3 涵洞孔径计算涵洞孔径计算一、涵洞的组成和分类一、涵洞的组成和分类 2. 涵洞的分类 拱涵:洞身由拱圈、边墙和基础组成,一般用砖、石和混凝土建造填土高度为 1～20米拱涵需有较高的路基和坚实的地基在石料丰富，地质良好和流量较大的地区，涵式选择上应优先选用拱涵中国拱涵采用较广，如宝成铁路有832座铁路涵洞，其中732座为拱涵 　　盖板式涵：洞身由钢筋混凝土盖板、石料或混凝土边墙、基础组成填土高度为1～8米，甚至可达12米在孔径较大和路堤较高时，盖板涵比拱涵造价高，但施工技术较简单，排洪能力较大，盖板可以集中制造 Nanjing University of Technology桥涵水文9.3 9.3 涵洞孔径计算涵洞孔径计算一、涵洞的组成和分类一、涵洞的组成和分类 2. 涵洞的分类 箱涵：又称矩形涵或方涵，与盖板涵相似建造材料一般用混凝土或钢筋混凝土等铁路矩形涵的顶板、边墙、底板连成整体对特软地基采用箱涵较为有利，但施工困难、造价较高 　　圆形涵：又称圆管涵，简称圆涵或圆管，常用钢筋混凝土制作。

填土高度为 1～15米欧美一些国家多采用皱纹铁管皱纹铁管通常由钢板弯成半圆形或拱形管片，以上下两片或数片组合而成这种管片可在工厂制造，运至工地安装圆形涵受力性能好，工程量小，施工方便,但它的过水能力差孔径较小（一般为1.5米以下）的涵洞采用圆管涵式居多 Nanjing University of Technology桥涵水文9.3 9.3 涵洞孔径计算涵洞孔径计算一、涵洞的组成和分类一、涵洞的组成和分类 3. 3. 涵洞的洞口形式涵洞的洞口形式a a））八字式；八字式；b b））端墙式；端墙式；c c））锥坡式；锥坡式；d d））直墙式直墙式; ; e e））扭坡式；扭坡式；f f））平头式；平头式；g g））走廊式；走廊式；h h））流线型式流线型式Nanjing University of Technology桥涵水文9.3 9.3 涵洞孔径计算涵洞孔径计算二、水流通过涵洞的水力图式二、水流通过涵洞的水力图式 根据涵洞出口是否被下游水面淹没，可分为自由式出流与淹没式出流实际工程中绝大多数为自由式出流 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无压力式半压力式压力式Nanjing University of Technology桥涵水文9.3 9.3 涵洞孔径计算涵洞孔径计算二、水流通过涵洞的水力图式二、水流通过涵洞的水力图式 1. 无压力式 水流流经全涵洞均保持自由水面 。

进水口（端墙式、八字式、平头式），涵前水深 H≤1.2hT进水口建筑流线型（喇叭形、太高式），涵前水深 H≤1.4hTNanjing University of Technology桥涵水文9.3 9.3 涵洞孔径计算涵洞孔径计算二、水流通过涵洞的水力图式二、水流通过涵洞的水力图式 2. 半压力式 当涵洞得进水口为普通型，且水流充满进口，涵前水深H＞1.2hT （出水口不被淹没）入口处水流的水位高于洞口上缘，部分洞顶承受水头压力，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 当工程上采用半压力式涵洞时，涵底纵坡通常用i≥ik i＜ik当时，收缩断面以后出现波状水跃，波动的水面与涵顶断续接触，使收缩断面顶部的压强出现真空，水流极不稳定，一般避免采用Nanjing University of Technology桥涵水文9.3 9.3 涵洞孔径计算涵洞孔径计算二、水流通过涵洞的水力图式二、水流通过涵洞的水力图式 3. 压力式 当涵洞得进水口为流线型，且水流充满进口，涵前水深H＞1.4hT ，且涵底纵坡i＜iw（摩阻强度），或者下游洞口被淹没时，则整个涵洞的断面都充满水流，称为压力式水流状态。

Nanjing University of Technology桥涵水文9.3 9.3 涵洞孔径计算涵洞孔径计算三、涵洞孔径计算三、涵洞孔径计算 1. 无压力式涵洞计算 （2）涵前水深H到进口水H′深的降落系数取0.87；涵前水深涵前水深进水口水深进水口水深收缩断面水深收缩断面水深涵洞净高涵洞净高临界水深临界水深（3）收缩断面水深hc=0.9hk，涵前的行进流速v0=0，即H0=H4）涵洞出口处或收缩断面处得最大允许流速vmax规定为： （1）最小净空高度△；Nanjing University of Technology桥涵水文9.3 9.3 涵洞孔径计算涵洞孔径计算三、涵洞孔径计算三、涵洞孔径计算 1. 无压力式涵洞计算 无压力式涵洞基本公式： 实际工作中，涵洞的孔径多数按照标准图的水力计算资料采用在编制这些计算资科时，就采用了上述基本公式、规定和假设表9-3-3）Nanjing University of Technology桥涵水文9.3 9.3 涵洞孔径计算涵洞孔径计算Nanjing University of Technology桥涵水文9.4 9.4 小桥和涵洞进出口处理小桥和涵洞进出口处理–铺砌加固铺砌加固»一般铺砌、延长铺砌加深截水墙一般铺砌、延长铺砌加深截水墙–缓坡、挑坎防护缓坡、挑坎防护»表层流速增加，底部流速大大减小表层流速增加，底部流速大大减小–特殊消能设施特殊消能设施»急流槽、跌水、消力池急流槽、跌水、消力池 »适用于：纵坡大于适用于：纵坡大于1515％（陡坡涵％（陡坡涵 ））Nanjing University of Technology2 2、涵洞类型的选择、涵洞类型的选择 涵洞由洞身、洞口、基础三个部分组成。

图图8-4-1 涵洞结构简涵洞结构简图图v洞身：主要承受涵洞上填土的垂直与侧向的土压力以及活载压力v洞口：用以连接洞身与上下游水道，使水流能顺畅地通过洞身，并保证洞口周围的路基边坡免遭冲刷v基础：把涵洞所受的荷载均匀地分布和传递到土基上，并使地基免受水流的直接冲刷v根据涵洞洞身的构造形式不同， 涵洞可分为圆管涵、拱涵、盖 板涵和箱涵等 小桥和涵洞的进出口处理小桥和涵洞的进出口处理v（（1 1）圆管涵）圆管涵圆管涵孔径一般为0.5~2.0m，最小填土厚度50cm，受力情况良好，圬工数量少，造价较低多孔时不宜超过三孔 小桥和涵洞的进出口处理小桥和涵洞的进出口处理v（（2 2）盖板涵）盖板涵由于盖板涵建筑高度较低，适于低路基地段使用，一般用作明涵在盛产条石的地方，采用石盖板涵较经济，一般只适用于小跨径的明涵或暗涵当跨径要求较大时，可采用钢筋混凝土盖板涵v（（3 3）拱涵）拱涵一般超载潜力较大，砌筑技术易掌握，养护费用低，便于就地取材 小桥和涵洞的进出口处理小桥和涵洞的进出口处理v（（4 4）箱涵）箱涵适用于软土地基，但施工困难，造价较高，一般不常采用高速公路的通道多采用箱涵。

 小桥和涵洞的进出口处理小桥和涵洞的进出口处理v（（5 5）倒虹吸管）倒虹吸管在路基填土不高，路线两侧水深高于路基高度，或在浅路堑处，可采用倒虹吸管小桥和涵洞的进出口处理小桥和涵洞的进出口处理3 3、涵洞洞口形式的选择、涵洞洞口形式的选择v 涵洞洞口建筑形式必须根据涵洞类型、河床及洞口附近的地形和地质 条件、水流特征等合理选择v常见的建筑形式：八字翼墙式、锥形护坡式、一字墙护坡、跌水井式 及流线型洞口等图8-4-2 涵洞洞口形式小桥和涵洞的进出口处理小桥和涵洞的进出口处理（（1 1）八字翼墙式或锥形护坡式洞口）八字翼墙式或锥形护坡式洞口v适用于平坦顺直、河沟较宽、纵断面高差变化不大的河沟和孔径有一定压缩的情况具有水力条件较好、工程量小、施工简单、经济等优点当涵洞高度在5m以下时，八字翼墙式较锥形护坡式更为经济2 2）一字墙护坡洞口）一字墙护坡洞口v构造简单，工程量小适用于边坡规则的人工渠道或在窄而深、河床纵断面变化不大的天然河沟上采用3 3）跌水井式洞口）跌水井式洞口v在排出傍山较长距离内的边沟及截水沟的水时，由于进水口涵底低于边沟底，就需设边沟跌水井洞口具有效能和沉淀泥沙的作用。

4 4）流线型洞口）流线型洞口v当涵洞进水口端节升高，立面上形成流线型当用于压力式涵洞时，可使涵内充满水；当用于无压力式涵洞时，可有效地提高涵洞的泄水能力 小桥和涵洞的进出口处理小桥和涵洞的进出口处理（（5 5）斜交涵洞洞口）斜交涵洞洞口v当涵洞与路线斜交时，洞口布置常见的有两种方法：斜交正做洞口和斜交斜做洞口图图8-4-3 斜交涵洞的洞口布置斜交涵洞的洞口布置a)斜交正做；斜交正做； b)斜交斜斜交斜做做1 1）斜交正做洞口）斜交正做洞口洞口断面N-N与涵洞中心线垂直，与路线的中心线斜交2 2）斜交斜做洞口）斜交斜做洞口洞口断面N-N与路线中心线平行，与涵洞中心线斜交小桥和涵洞的进出口处理小桥和涵洞的进出口处理二、涵洞进出口沟床的处理二、涵洞进出口沟床的处理v涵洞进出口沟床的处理与涵洞本身设置的坡度和涵洞上下游河沟的纵坡有关，加固防护类型应根据土质和流速而定1、进水洞口沟床加固处理（1）缓坡涵洞进水口沟床加固v①在纵坡小于10%的顺直河沟上，涵洞常顺河沟纵坡设置，进水洞口一般在翼墙间采用干砌片石铺砌加固（图a)对流速较小、孔径较大的多孔涵洞，可采用U形铺砌式（图b)。

图图8-4-4 缓坡涵洞进水口铺砌形式缓坡涵洞进水口铺砌形式a）一般铺砌形式；）一般铺砌形式；b））U形铺砌形式形铺砌形式小桥和涵洞的进出口处理小桥和涵洞的进出口处理v②当涵前天然河沟纵坡为10%~40%时，进口处开挖沟槽的纵坡可取1:4~1:10除岩石地质外，新开挖的沟底、河槽侧向边坡以及路基边坡均需铺砌加固由于涵前沟底纵坡较大，水流在进口处产生水跃，应在进口前设置一段缓坡，其长度约为1~2倍的涵洞孔径当水流携带泥沙较多时，可在进口处设约0.5m的沉沙池，既能沉淀泥沙，又可以起到消能的作用图8-4-5 缓坡涵洞进水口沟底及沟槽边坡加固a)缓坡涵前设置较陡纵坡； b)缓坡涵前设沉沙池 小桥和涵洞的进出口处理小桥和涵洞的进出口处理（2）陡坡涵洞进水口沟床加固①当涵前河沟纵坡大于50%，且水流流速很大时，涵洞进口处需设置急流槽或跌水等消能设施上游沟槽为非岩石土基时，开挖纵坡一般可取1:1~1:2，以确保沟床稳定v当上游沟槽做成梯形断面时，应对沟壁进行铺砌加固，如图a所示v当上游沟槽做成矩形断面的急流槽时，两侧边墙厚度一般采用40cm，槽 宽等于涵洞孔径,如图b所示。

为保证急流槽的稳定，槽底宜每隔150~200cm设置防滑墙一道小桥和涵洞的进出口处理小桥和涵洞的进出口处理 ②当涵洞及涵前均应位于良好的岩石地基上，并且水流流量不大、涵前纵坡很陡时，上游开挖坡度可取1:1~1:0.2的陡坡，采用水流直接沿陡坡直泻入涵的形式如图所示 小桥和涵洞的进出口处理小桥和涵洞的进出口处理2、沟床加固防护v涵洞出水口处的流速一般都大于河沟的天然流速，常引起出水洞口产生水害因此应对涵洞出水口处的河床进行加固防护1）缓坡涵洞出水口处理 ①当河沟纵坡小于5%，出水口流速不大，出水口可采用延长铺砌、加深截水墙的处理方法延长铺砌加深截水强加固形式小桥和涵洞的进出口处理小桥和涵洞的进出口处理v一般情况下，铺砌加固长度l与河床土质、洞口建筑端部的单宽流量q及下游水流状态有关，可参照表8-4-1河床土质河床土质加固长度加固长度l(m)自由式出流自由式出流淹没式出流淹没式出流亚粘土和亚砂土亚粘土和亚砂土2.5q0.71.7q0.7重亚粘土和迷失的亚粘土重亚粘土和迷失的亚粘土2.2q0.71.4q0.7卵石、砾石卵石、砾石1.7q0.71.1q0.7大卵石大卵石2.51.1q0.70.7q0.7涵洞出口沟床的加固长度涵洞出口沟床的加固长度 表表8-4-18-4-1 小桥和涵洞的进出口处理小桥和涵洞的进出口处理v加固厚度h1可根据出口流速、铺砌的类型和材料，按表8-2-1b确定。

v加厚的厚度h2可由以下公式计算:式中：h2——加厚段的厚度(m)； γ——水的容重，取9.8kN/m3； γs——石块(混凝土)的容重，取26kN/m3； hk——涵洞出口处的临界水深(m)； h——加固段上的平均水深(m) 小桥和涵洞的进出口处理小桥和涵洞的进出口处理 ②在无压力式涵洞下游，为了减少水流冲刷和稳定河床，实践证明， 在涵洞出口处采用八字翼墙配以挑坎，可有效防止末端的冲刷挑坎可采用石块或混凝土预制块砌筑三级挑坎的一般布置形式小桥和涵洞的进出口处理小桥和涵洞的进出口处理（2）陡坡涵洞出水口处理v当天然河沟的纵坡大于5%，涵洞出水洞口一般采用八字翼墙，同时应视地形、地质和水利条件，采用急流槽、跌水、消力池、消力槛或人工加糙等设施，达到消能和降低流速的目的设有跌水和消力池的布置设有跌水和消力池的布置设有跌水和急流槽的布置设有跌水和急流槽的布置设有急流槽和消力池的布置设有急流槽和消力池的布置 山区小桥和涵洞进出口的水力计算山区小桥和涵洞进出口的水力计算山区小桥涵，河流纵坡比较大，水流速度高，为了保证路基和桥涵的稳定，常采用跌水或急流槽引入桥涵，或将桥涵出口的水引入下游河道中。

一、跌水的水力计算一、跌水的水力计算 当山坡较陡时，可在桥涵的上游或下游设置具有消能设施的跌水，使水流在消能设施中产生淹没式水跃，消耗水流的动能，并将水流从急流转变为缓流这样就可使水流安全通过桥涵或使水流平稳的进入下游沟渠跌水的构造及水流下图所示图8-5-1 跌水的水流计a）消力池计算图式；b）消力槛计算图式 山区小桥和涵洞进出口的水力计算山区小桥和涵洞进出口的水力计算v跌水的计算一般确定两个数值，即跌水的计算一般确定两个数值，即消力池的深度d和消力池的长度lv接下来以过水断面为矩形的跌水为例，说明消力池的计算方法接下来以过水断面为矩形的跌水为例，说明消力池的计算方法计算收缩断面的水深和流速计算hc的水跃共轭水深h’验算假定的池深是否合适计算水流的射流长度L1计算水跃长度L2计算消力池池长L水跃所需的铺砌长度L0初估一个消力池的下挖深度d计算过程为使消力池产生淹没水跃，通常采用：若此式成立，则假定的池深d是合适的，不成立，则应适当调整池深重新计算，直至等式成立为止，此时d为所要求的池深 山区小桥和涵洞进出口的水力计算山区小桥和涵洞进出口的水力计算二、急流槽的水力计算二、急流槽的水力计算v急流槽的作用是将落差很大的水流从上游引至涵洞或将出水口水流引至下游河道。

急流槽是由进门、急流槽、消能设施和出口组成，如下图所示急流槽急流槽 山区小桥和涵洞进出口的水力计算山区小桥和涵洞进出口的水力计算v 急流槽水力计算的目的是确定急流槽内的水深、流速，绘制陡坡段的水面曲线，确定急流槽末端消力池或消力槛的几何尺寸急流槽的宽度一般与桥涵孔径大致相仿v 急流槽上游渠道的水流进入急流槽顶端的水深可近似定为临界水深hk，以后水面下降形成b2型降水曲线若急流槽很长，则末端可能出现均匀流水深降水曲线范围的各断面水深可按分段求和法计算，然后按下式计算两断面之间的长度：v完整的降水曲线长度L为 山区小桥和涵洞进出口的水力计算山区小桥和涵洞进出口的水力计算式中：△L——每相邻两断面之间的水面曲线长度(m)； Es1——前一断面的断面比能 Es2——后一断面的断面比能 A1、A2——前后两断面过水面积(m2)； ——前后两断面的平均摩阻坡度； C1、C2、R1、R2、v1、v2——前后两断面相应的谢才系数、水力半径 和断面流速。

急流槽末端设置消力池或消力槛的尺寸，除L0=0外，其余与跌水完全相同计算实例计算实例v小桥孔径计算小桥孔径计算【例8-6-1】某公路跨越一条小河，设计流量Qs=22m3/s， 河床比降i=0.009，河槽糙率n=0.033，设计水位Hs=101.50m，河槽最低点高程Hd=100.60m，天然最大水深ht=1.5m，河槽过水面积A=7.47m2，河槽宽度B=7.32m，河槽平均水深h=1.02m，河槽流速v=2.91m/s计算小桥孔径和相应的最小桥面高程计算实例计算实例解：解：（1）若小桥进出口取单孔，带锥坡，流速系数 为0.90，收缩系数ε=0.90河床加固选用碎石层上铺砌厚度20cm的单层片石，由表8-2-1b取加固允许流速v=3.5m/s，桥下断面为矩形断面，桥下临界水深hk为桥下水流为自由式出流（2）桥孔长度 选用单孔标准跨径6.0m钢筋混凝土板桥，建筑高度为0.80m，跨径5.4m3）桥前水深（4）桥面最低高程 低于桥位断面处路基设计高程，在允许范围内计算实例计算实例（5）小桥孔径v 路基设计高程104.20m，允许的最大桥前水深：v桥下临界水深hk和临界流速vk，偏安全地略去桥前行近流速水头时v桥孔长度计算实例计算实例【8-6-2】设计流速Qs=8m3/s，因路基设计高程限制，涵前水深H不得超过2.50m。

根据当地情况，采用单层西面粗凿石料，铺砌在碎石上，碎石层厚度不小于10cm，进行洞底河床加固试分别选用无压力式盖板涵，无压力式石拱涵和钢筋混凝土圆管涵，计算涵内临界水深hk，涵前水深H和相应的孔径Bd 根据涵底加固类型和涵内水深，选定加固允许平均流速为3.5m/s计算实例计算实例（1）无压力式盖板涵或箱涵涵内临界水深 hk=1.06m 涵洞孔径 Bd=2.41m 取2.50m标准孔径 涵前水深 H=1.64m 小于2.50m（2）无压力式石拱涵涵内临界水深 hk=1.25m 涵洞孔径 Bd=1.91m 取2.00m标准孔径 涵前水深 H=2.11m 小于2.50m（3）无压力式圆管涵 试取圆管涵直接d=2.00m 当涵内临界水深hk=1.71m，涵内过水断面圆心角为270°，涵内临界流速vk=2.80m/s，涵前水深H=2.73m，大于允许涵前水深2.50m，故1孔d=2.00m圆管涵不宜采用计算实例计算实例。