桥梁工程-涵洞的设计,陡坡涵洞

为了您的美好前程，请认真听讲，谢谢！本节课讲授内容涵洞的设计,陡坡涵洞第三节涵洞的设计一、涵洞设计的一般原则（一）就地取材，尽量采用石砌圬工。（二）广泛套用标准设计。（三）在一定线路范围内应尽量减少涵洞类型。（四）各式涵洞的长度视其净高h（或内径）而定。•h=0.75m,长度不宜超过10m;h=1.0m,长度不宜超过15m;h=1.25m,长度不宜超过25m;h≥1.5m,长度不受限制.（五）排洪涵洞的最小孔径不应小于1.0m；灌溉渠涵洞孔径一般不应小于0.75m。（六）增建第二线或改建既有线时，可参考旧涵孔径。二、选择涵洞的类型依据:→水流情况→设计流量→路堤填方高度→地质条件→材料供应→施工期限→用途→经济指标等•常用的涵洞有哪些类型？并略述各自的特点与适用范围。（14分）各类涵洞的特点及适用范围如下：（一）圆涵优点：施工快，工程量小等。缺点：过水能力小，易产生淤泥。适用范围:小型的农田灌溉和小量的排洪（二）拱涵优点:排洪能力大，可就地取材。缺点:地基承载力要求高,施工复杂,圬工量大适用范围:地质条件较好,附近有良好石料来源（三）箱涵优点：施工期限较拱涵短，对地基承载力较拱涵低。缺点：钢筋用量比拱涵多。适用范围:要求排洪量大,地质条件差,路堤高度小,不宜设置拱涵的工点。三、确定拱涵孔径（一）排洪涵孔径的确定（步骤）首先根据已知的设计流量Q2%，从表中查出适宜孔径；按设计流量Q1%查该孔径的涵前积水深H。然后按水力条件要求H+0.5m应不高于现有路堤高度；按结构条件要求的最小路堤高度应不高于现有路堤高度。若现有路堤高度不足或涵前积水太深，应另选用较大孔径或将单孔改为双孔。（二）灌溉涵及交通涵孔径的确定涵前积水比排洪涵控制严格，不宜压缩原有渠道过水断面，宜选用较大孔径。交通涵孔径的大小应根据当地交通情况而定。四、涵洞的布置（一）涵洞的平面布置原则：涵洞在平面上的布置，主要使水流顺畅排泄。1、正交涵洞:涵洞中心线与线路正交。2、斜交涵洞:线路方向与天然河道斜交，且当改河或涵洞出口发生水流直冲农田、房舍、道路时，宜采用斜交涵洞；斜交角度不宜大于45度。（二）涵洞的立面布置1、确定涵洞流水槽面的标高天然沟床:流水槽面按原沟底标高布置.河床:先以线路中线的河床标高为涵洞的流水槽面标高,再根据具体情况确定出入口标高。2、确定涵洞坡度应尽量采用临界坡度作为涵洞的设计坡度.在平坦地区原沟坡度平缓,涵身坡度不应大于原沟坡度。五、涵洞长度计算（一）正交涵洞长度计算1、路堤边坡仅有一个数值时tan000iabW上W下Wh1h2dHL上L下L入口线路中心线imLhHmaWmiLhHaWmdhHaWbaWL上上上上上上上)()()(111下上下下上上LLLhHmaWmiLhHmaWmiL)(11)(1121同理可得:涵洞长度:2、路堤边坡有两个数值时,方法同上,可得:ahHmHmWimLahHmHmWimL)(11)(11222112122112下下上上下上LLL涵洞长度:（二）斜交涵洞长度计算1、当入口翼墙位于线路上坡端时水流方向L上L下θmijabWmhHL)sin(coscossin2)1(上上mijabWmhHL)sin(coscossin2)2(下下下上LLL涵洞长度:2、当入口翼墙位于线路下坡端时水流方向L上L下θmijabWmhHL)sin(coscossin2)1(上上mijabWmhHL)sin(coscossin2)1(下下下上LLL涵洞长度:六、涵洞基础设计涵洞基础设计包括选定基础类型、确定基础尺寸、决定基础埋置深度及措施等。（一）基础类型、尺寸及埋置深度1、整体基础厚度的确定两边墙传来的压力分布线须在基底面以上相交。据此，得出各种孔径涵洞基础的最小厚度。具体见教材表2、基础埋置深度涵洞基础的埋置深度都从沟底中心算起出入口端翼墙基础深度，主要根据冲刷深度确定；洞身基础深度按基底应力确定。（二）上拱度•1、所谓预留上拱度是指将涵洞中的流水槽面(或交通涵的路面)标高提高一个数值,以期经过一段时间运营后,涵洞标高下降至原定值而稳定下来。（上拱度值见教材表）•2、新涵洞一般要预留上拱度,基底为岩石、洞顶填方厚度不足2以及坡度较陡的涵洞，可不设上拱度。（三）换填土壤若基底为松软土壤，其下不深有硬层时，可挖除松软土壤换填砂加卵石至硬层。（四）坚硬岩石上的基础涵洞基底为坚硬密实且节理少的岩层，可不做边墙和基础。七、涵洞出入口的铺砌防护入口采用干砌片石；出口采用浆砌片石。第四节陡坡涵洞一、定义：涵洞坡度大于临界坡度，这类涵洞称为陡坡涵洞。二、组成：涵洞本身：出入口、洞身、基础上游引水河槽：急流槽、缓流井下游出水河槽：急流槽、跌水、铺砌（一）急流槽（底部）：沟底设横肋条沟底成锯齿状沟底设立方块（二）缓流井又称跌水井，作用是短距离消减水流过大的动能，减轻对涵洞的冲刷，并把入口较宽的沟糟与较窄的涵洞衔接起来。相邻两涵段的最大高差，不应超过洞顶壁厚的3/4；错台高度最大不超过0.7m，且错台处的净空高度不小于1m。•三、涵洞布置–平面布置–（1）沿路线的合理布置–尽量保持河沟水流的天然状态，一般应一沟一涵–（2）涵洞与路线的正交和斜交布置–正交可使涵宽和涵身长度最小。–若正交能导致水流不畅，冲毁农田、堤坝或危及涵洞、路堤本身时，不宜勉强正交，可斜交。–立面布置•关于坡涵a）齿状基础；b）扶壁式基础；c）台阶式基础习题•73、山区陡坡涵洞往往地质条件好，最宜采用钢筋混凝土圆形涵洞。（）•74、若涵洞基地土质较差，下面不深就是岩石层，应将此薄层松软土壤挖除，换填砂加卵石至基地标高即可下基。（）•75、涵洞设置上拱度后，涵洞中心流水槽面不得高于入口流水槽面。（）习题•76、钢筋混凝土盖板箱涵的盖板与边墙的连接是刚性连接。（）•77、钢筋混凝土圆涵如采用无基型式并设一定的厚度的砂垫层，则洞身管节之间可设沉降缝。（）•78、涵洞的沉降缝又称伸缩缝。（）习题•79、钢筋混凝土圆涵的沉降缝外侧和管节接缝外侧，在管座襟边以上与土接触部分，均应铺设防水层。（）•80、涵洞的流水坡度大则过水能力强，故设计涵洞时，流水坡度越大越好。（）•81、设在冻土中的涵洞，在涵洞全长范围内，基础的埋置深度都受冻结深度之影响。（）•82、任何情况下，涵洞的出入口河床都必须铺砌防护。（）习题•72.在Ⅰ、Ⅱ级铁路上设置涵洞时，应：①按流量Q1%选择孔径并按Q1%检算路堤高度；②按Q2%选择孔径并按Q2%检算路堤高度；③按流量Q1%选择孔径并按Q2%检算路堤高度；④按流量Q2%选择孔径并按Q1%检算路堤高度。（）•73.新建涵洞设置上拱度时应使：①进口流水槽面，低于或等于涵中即涵洞中心的流水槽面；②涵中的流水槽面高于进口流水槽面；③进口流水槽面高于或等于涵中的流水槽面。（）习题•74.钢筋砼圆形涵洞如孔径较小，一般采用：①整体基础；②非整体基础；③遇土质均匀，下沉量不大的地基，可设置；④有基涵洞；⑤无基涵洞。（）•75.用于小型农田灌渠和小量排洪的涵洞，宜选择：①钢筋砼圆涵；②石拱涵；③箱涵。（）•76.设翼墙式进出口的正交涵洞：①帽石，一字墙必与路肩平行；②帽石，一字墙不一定与路肩平行；③帽石必与路肩平行，一字墙不一定与路肩平行。（）•77.涵洞的标准设计是按临界坡度设计的。若涵洞的设计坡度小于临界坡度，则洞内水深：①加大；②不变；③减小。（）•78.位于山区的陡坡涵洞不宜采用：①钢筋砼管涵；②石拱涵；③箱涵。（）•79.在地质较差，路肩高度较小，排洪量较大的情况设置涵洞时，应选用：①石拱涵；②钢筋砼管涵；③箱涵。（）习题•80.陡坡涵洞是指涵洞的坡度超过：①20‰；②30‰；③10‰；④临界坡度。（）•81.陡坡涵洞的涵身坡度：①一般以分平置，设置错台而成；②一般把洞身按流水坡度斜置而成。（）习题•76、Ⅰ、Ⅱ、级铁路涵洞设计时，应按流量利用标准图水力特征表选择孔径,然后按流量________检算路堤高度。•77、涵洞的标准设计，都是按_______坡度设计的。•78、陡坡涵洞的急流槽是指坡度__________的人工沟槽。习题•79、拱涵入口处往往采用提高节，其作用是__________。•80、位于良好石质地基上的涵洞可不设沉降缝。这是因为_____________。•81、涵洞设置出入口的作用是____________。习题•略述确定排洪涵洞与交通涵洞孔径的方法。（13分）•何谓涵洞整体式基础，分离式基础的特点与适用范围。（10分）习题•略述涵洞整体式基础，分离式基础的特点与适用范围。（10分）•陡坡涵洞有何特点？与一般涵洞有何不同？陡坡涵洞宜采用哪种类型。为什么？不宜采哪种类型，为什么？（13分）THEEND下次授课内容：线路复测与桥轴线测量作业:无请同学们做好预习及复习工作，谢谢！CLASSISOVERTHANKYOU