第五章桥涵孔径设计

WUHEE第五章桥涵孔径设计WUHEE第一节桥孔长度一、桥渡分类及桥位选择二、桥位河段水流状况和桥孔布置原则1.桥位河段水流状况分析壅水段收缩段扩散段WUHEE2.桥孔布置原则桥孔的位置和大小应与天然断面的流量分配相适应，满足泄洪排沙的要求，保证桥头陆堤不致溃决。滩槽的稳定性、河床变形、流量分布、通航等。山区河流、平原河流、山前河流。WUHEE三、桥孔长度计算1.冲刷系数法相应与设计水位时两桥台前缘之间的水面宽度（L）。扣除全部桥墩宽度后的长度，为桥孔净长（Lj)。ωg——冲刷前桥下毛过水面积。ωj——冲刷前桥下净过水面积通过过水面积与桥长关系曲线确定桥孔长度。WUHEE根据水流连续方程，引入侧收缩系数μ，得：引入过水断面折减系数λ，得当桥位与水流斜交时，得根据桥址断面过水面积与桥长关系曲线，确定桥孔长度spjPVQspgPVQ)1(cos)1(spgPVQWUHEE2.经验公式法（1）单宽流量公式主要考虑桥下河床单宽流量的重新分布建立的公式。适用于稳定、次稳定和宽滩河段。β：水流压缩系数。cpjqQLWUHEE（2）输沙平衡公式主要考虑断面总输沙平衡建立的公式。适用于滩、槽可分的变迁、游荡性河段。（3）基本河宽公式适用于不能划分出滩、槽的变迁、游荡性河段。3.标准跨径的选择8.02.03.1cccpjBhQQkL25.05.00JQkAkBLpjWUHEE二、桥面标高桥面中心线上最低点的标高，称桥面标高。1.桥面标高计算（1）非通航河段jDhhhZZ0minWUHEE（2）通航河段DmmhhZZminWUHEE2.各类水面升高值计算（1）桥前壅水曲线与桥下壅水高△h1缓坡河流，桥前壅水曲线一般可近似看做二次抛物线。JhLym2yyAAhhJLh221WUHEE（2）桥高冲高△h2急流时，墩前水流突然冲高。gVhgd2322956202WUHEE（3）桥位处波浪高度△hL（4）路堤边坡处波浪爬高：确定河滩路堤或导流堤顶高程时，应计入这一高度。波浪斜向侵袭修正：7.0245.027.022/7.013.0/0018.07.0299.0VhgthVgDthVhgthgVhLLVAehRKKh0eehh3sin21'WUHEE（5）河弯超高由于离心力作用，使弯度凹岸水位升高。凹岸水位与凸岸水位之差称河弯超高。（6）河床淤积gRBVhw2WUHEEWUHEE(1)基本数据计算各单元面积河槽过水面积河滩过水面积天然情况下河槽设计流量天然情况下河滩设计流量河床断面平均流速水面宽河槽宽河床断面平均水深WUHEE（2）桥孔长度计算1）经验公式法2）冲刷系数法：585mmqQLcpj55016.922.1615016.95004580cccBQq22.158.450092.006.006.01cchBkmBwhccc58.45002290WUHEE（3）桥面标高确定1）壅水高度2）波浪高度3）桥下净空4）桥梁上部结构高度5）通航净空高度jDhhhZsZminDmmhhZZminWUHEE三、小桥涵断面设计小桥水力计算的内容是根据设计流量Qp，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以及相应的桥前壅水高度等。WUHEE1.孔径计算（1）桥下临界水深条件：明渠流中的临界水深条件河床防冲条件（表5-12）目的：判别桥下水流是自由出流还是淹没出流；使通过设计流量时，桥下水流接近临界水流状态。根据明渠水力学理论：对矩形断面，有：gQBwpkk23322gBQhkpkWUHEE防冲条件的引入，有两种方法：Vk≤Vbc：Vc≤VbcgVhbck2gVhbck22WUHEE（2）小桥下游河槽天然水深ht按曼宁公式试算推求。（3）孔径长度自由出流：桥下水深为临界水深hk淹没出流：桥下水深为天然水深ht21321JwRnQhmBL2hhmNdVhQLtbctp212WUHEE（4）桥前水深根据能量方程，有：（5）路堤和桥面标高桥头路堤最低标高=河床标高+H+△桥面最低标高=河床标高+H+△hj+DgVgVhHH22222WUHEEWUHEE2.涵洞孔径计算1）涵洞水流状态图式WUHEE2）涵洞孔径计算a.无压涵洞洞身净高hT与Hj之差称净空高度△，0.1～0.25mkkhHgwQ022220022gVhgVHHkk3kkBQgVHHj87.0WUHEEWUHEEb.半压式涵洞c.压力式涵洞TchHgV2ThHgQ2ThJJlHgV2ThJJlHgQ)(2WUHEE