公路小桥涵勘测设计培训.ppt

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1、公路小桥涵勘测设计,研究对象,学习内容,勘察：水文、地质调查测量：地形测量设计：水文、水力、结构设计,相关课程,道路勘测设计桥梁工程,小 桥涵 洞,一、桥涵的划分,1.补充几个概念 净跨径 标准跨径 计算跨径 多孔跨径总长,净跨径(Lj):桥梁相邻两个桥墩或桥台之间的净距离计算跨径（l）:梁式桥、板式桥涵指一跨之间支座中心线之间的 水平距离;拱式桥涵指一跨之间两个拱脚截面形 心之间的水平距离。标准跨径（L0）: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。,拱式桥涵,梁（板）式桥涵,L0,一、桥涵的划分,多孔跨径总长（L）：梁

2、式桥、板式桥涵为多孔标准跨径的总长；拱式桥涵为两岸桥台内起拱线的水平距离。,L0,L0,一、桥涵的划分,L0,L0,5,公路工程技术标准（JTG B01-2003）的规定,一、桥涵的划分,例：桥型一：801=80m 桥型二：2020=400m,注：箱型、圆管型无论跨径或全长多大，均是涵洞,二、小桥涵的作用,1、小桥涵的作用 保证“路基”连续 保证水流畅通 保证行车无阻2、体现 小桥涵影响公路的造价，占总造价1520%。小桥涵影响公路的使用，公路泄洪的通道。小桥涵影响农业生产，跨农业灌渠。小桥涵影响道路沿线群众生产生活，人行通道。小桥涵影响道路景观，道路景观的一部分。,三、小桥涵设计原则及基本要

3、求,1、设计原则（“十字方针”）安全：行车安全适用：使用要求经济：建设和运营费用最低美观：与周围景观环境相协调环保：取弃土的问题，防止水土流失,三、小桥涵设计原则及基本要求,2、设计要求行车要求排水要求通航要求跨线要求荷载要求桥上线形及桥头引道要求,三、小桥涵设计原则及基本要求,2、设计要求行车要求：（1）满足平、纵、横面线形标准要求。（2）满足强度、刚度、稳定性要求。（3）满足桥涵净空的要求。排水要求通航要求跨线要求荷载要求桥上线形及桥头引道要求,三、小桥涵设计原则及基本要求,2、设计要求行车要求排水要求：（1）保证设计流量顺利宣泄（2）保证桥下一定的净空高度通航要求跨线要求荷载要求桥上线形

4、及桥头引道要求,三、小桥涵设计原则及基本要求,2、设计要求行车要求排水要求通航要求：满足内河通航标准（GB50139-2004）跨线要求荷载要求桥上线形及桥头引道要求,三、小桥涵设计原则及基本要求,2、设计要求行车要求排水要求通航要求跨线要求：（1）跨越铁路、公路、人行通道（2）管线并行、交叉（电力、电信、油气等）荷载要求桥上线形及桥头引道要求,三、小桥涵设计原则及基本要求,2、设计要求行车要求排水要求通航要求跨线要求荷载要求：满足设计荷载的要求：高速和一级公路满足 公路-级；二级及以下等级满足公路-级桥上线形及桥头引道要求,三、小桥涵设计原则及基本要求,2、设计要求行车要求：排水要求：通航要

5、求：跨线要求：荷载要求：桥上线形及桥头引道要求,（1）纵坡要求（2）引道路基的高度要求,四、测设任务、内容及步骤,1、测设任务 小桥涵测设包括小桥涵外业勘测和内业设计。外业勘测 内业设计 外业勘测内业设计完成两套图两套表 小桥设计图，小桥工程数量表，涵洞设计图，涵洞工程数量表。,设计资料准备,地质、地形、水文、气象,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,6、流量计算及孔径计算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,外业勘测,内业设计,四、测设任务、内容及步骤,2、测设内容及步骤,1、道路排水系统

6、 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。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,五、小型排水构造物,边沟,跌水,涵洞,消力设施,道路排水系统,汇水区,2、其它小型排水构造物（1）小桥与涵洞 主要区别在于单孔跨径和多孔跨径总长。其它微小区别：桥与路基断开，涵可看为路基的一部分；桥为窄长，涵为宽短；桥有桥面系，涵洞没有。,五、小型排水构造物,2、其它小型排水构造物（2）漫水桥 用于容许短时中断交通的三、四级公路。,五、小型排水构造物,2、其它小型排水构造物（2）漫水桥 用于容许短时中断交通的三、四级公路。,五、小

7、型排水构造物,2、其它小型排水构造物（3）过水路面 用于容许短时中断交通的三、四级公路。,五、小型排水构造物,过水路面或漫水桥标志,带涵洞的过水路面,过水路,2、其它小型排水构造物（4）透水路堤 一般只在水流较小，水流含砂量较小的低等级公路上使用，在寒冷冰冻地区，不宜采用。,五、小型排水构造物,2、其它小型排水构造物（5）倒虹吸涵洞（6）渡槽,五、小型排水构造物,1、什么小桥与涵洞？2、小桥涵的作用？3、小桥涵设计原则？4、小桥涵设计要求？5、小桥涵测设内容与步骤？6、常见小型排水构造物有哪些？,六、小结,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、

8、小桥涵址调查,6、流量计算及孔径计算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,外业勘测,内业设计,小桥涵测设内容及步骤,一、小桥涵的分类,1、按建筑材料分 木、石、钢、砼、钢筋砼、预应力砼、砖、陶瓷、钢波纹管、石灰三合土等。,第二章 小桥涵类型及选择,一、小桥涵的分类,2、按构造形式分 板（木、石、砼）小桥 梁（木、钢筋砼、钢）拱（砖、石、砼、钢筋砼、钢）板（木、石、砼）拱（木、石、砼、钢筋砼、钢）箱（钢筋砼）管（砼、钢筋砼、钢）,涵洞,一、小桥涵的分类,3、按填土高度分 明涵：填土高度50cm 常用于低路堤和挖方地段的涵洞，浅沟渠。暗涵：填土高度50cm 常

9、用于填方较高的路堤，深沟渠。,要计冲击荷载,不计冲击荷载,一、小桥涵的分类,5、按水力性质分,无压力式涵洞,喇叭形或抬高式洞口,普通涵洞,一、小桥涵的分类,4、按桥涵孔数,单孔,双孔,多孔,一、小桥涵的分类,6、涵洞洞身形式分,斜置式斜坡涵,洞口不抬高,洞口抬高,二、各类小桥涵特点及使用条件,1、石拱桥（涵）使用条件：石料丰富；跨径2m；设计流量10m3/s；路堤填土高度22.5m。,特点,优点,缺点,造价低；施工工艺简单；坚固，寿命长；,建筑高度大；无法预制安装，工期长，不易修复；对地基要求高。,力学性能差；泄水能力差。,2、石盖板涵 使用条件：跨径2m；设计流量 10m3/s；路堤填土高度

10、22.5m,造价低；建筑高度小；地基要求低；施工简单、便于修复,二、各类小桥涵特点及使用条件,特点,优点,缺点,3、钢筋混凝土板桥（涵）使用条件：缺乏石料；填土高度受限；高等级公路,造价较高；,建筑高度小；地基要求低；能工厂化预制安装，质量有保证；施工简单、便于修复。,二、各类小桥涵特点及使用条件,特点,优点,缺点,4、钢筋混凝土圆管涵 使用条件：设计流量 10m3/s；,孔径小(0.52m)，泄水能力较小；,力学性能好；构造简单，不需墩台，地基要求低；能工厂化预制安装，质量有保证；施工简单、便于修复。,二、各类小桥涵特点及使用条件,特点,优点,缺点,造价高；施工难度大。,5、钢筋混凝土箱涵

11、使用条件：一般用在高等级 道路的人行通道。,整体性好；对地基要求低；,二、各类小桥涵特点及使用条件,特点,优点,缺点,6、倒虹吸涵洞（钢筋混凝土）使用条件：不得已情况下用在流量较大的渠道上，尽可能用桥梁代替。,施工复杂、造价高；维修、养护困难。,流量较大（相对于铸铁倒虹吸涵洞）；接头少，整体性好，渗漏少；,二、各类小桥涵特点及使用条件,特点,优点,缺点,7、钢波纹管涵 使用条件：地基条件差的地区适合采用。,用钢量大；耐久性问题需考虑。,造价较低；构造简单，不需墩台，施工简单；能工厂化生产拼装，施工速度快；地基要求低；,二、各类小桥涵特点及使用条件,特点,优点,缺点,8、砖拱涵 使用条件：车辆荷

12、载小的农村公路，不能用于水含 碱量大或冰冻地区。,砖强度低，承载能力低；抗冻、抗碱能力低。,造价低；不需要加工石料，施工方便；,二、各类小桥涵特点及使用条件,特点,优点,缺点,三、小桥涵类型选择,1、选型原则 应根据所在公路的使用任务、性质和将来发展需要，按照适用、经济、安全、美观和有利于环保的总原则进行设计。因地制宜、就地取材、便于施工、养护。（标准化）公路桥涵应适当考虑农田排灌的需要。地形、地质、水文条件相适应。,二、小桥涵类型选择,2、选型因素 路（等级、任务、性质）地（地形、地质、地震）水（水文、水力）施工（工期、技术、水平）造价（桥涵特点）材料（材料供应）养护（孔径不太小、洞身不宜太

13、长）,小桥与涵洞技术比较：水文方面 结构方面 施工方面 养护方面,四、小桥与涵洞选择的综合分析,1、小桥涵如何分类。2、小桥涵选型要考虑的因素。3、各种不同小桥涵的优缺点。4、各种涵洞适用跨径有哪些？,五、思考题,第三章 小桥涵勘测,-资料收集并择位,45,目的 收集地质、地形、水文、气象资料，为内业设计做准备。,一、小桥涵勘测的目的、内容及要求,46,内容 1、拟建小桥（涵洞）址处和形态断面处的测量和水文勘测。2、工程地质和地貌调查。3、气象尤其是洪水期暴雨资料的收集。4、建筑材料的供源调查。5、原有桥涵构造物和水利设施的情况。6、当地对拟建小桥涵的要求。,一、小桥涵勘测的目的、内容及要求,

14、47,要求 1、测绘地形图的要求。（上游2倍沟宽，下游1倍沟宽，左右两侧历史最高洪水位以上0.5m，1:5001:200比例尺）2、河沟横断面测量要求。（历史洪水位以上0.5m，或洪水泛洪线以外10m）3、河沟纵断面测量要求。（上下洞口外不小于20m）,一、小桥涵勘测的目的、内容及要求,48,二、勘测准备,资料准备 地质、地形、水文、气象资料。仪器准备人员准备,49,三、小桥涵位置选择,小桥涵位置应服从路线走向。地质条件好，河床稳定的河段。水文、水力条件好的河段。总体工程数量最省原则。涵洞方向位置应与水流方向一致。考虑施工、养护、维修的要求。考虑地形、地貌、水文及农田灌溉，间距不小于50m。,

15、1.择位原则：,50,三、小桥涵位置选择,2.小桥涵设置地点：天然河沟与路线相交处。农田灌溉渠与路线相交处。路基边沟排水渠。（一般间距不大于200400m，干旱地区不大于400500m）路线交叉处 其他设涵情况 a.平原地区路线经过较长的低洼区。b.平原地区穿过积水区，要求路基两侧水位平衡。c.靠近村镇的设涵排除村镇地面汇水。d.山区的地下水出口处。,51,三、小桥涵位置选择,3.小桥位置的确定 桥轴线与河道方向垂直。河道顺直、水流平稳处。地质条件好处。河道狭窄，岔流少处。桥位应在大河倒灌影响之外。跨河换岸位置与路线线形配合。,斜交正做,斜交斜做,52,三、小桥涵位置选择,3.小桥位置的确定

16、桥轴线与河道方向垂直。河道顺直、水流平稳处。地质条件好处。河道狭窄，岔流少处。桥位应在大河倒灌影响之外。跨河换岸位置与路线线形配合。,河湾处桥位 最好，较好，应避免,53,三、小桥涵位置选择,3.小桥位置的确定 桥轴线与河道方向垂直。河道顺直、水流平稳处。地质条件好处。河道狭窄，岔流少处。桥位应在大河倒灌影响之外。跨河换岸位置与路线线形配合。,54,三、小桥涵位置选择,3.小桥位置的确定 桥轴线与河道方向垂直。河道顺直、水流平稳处。地质条件好处。河道狭窄，岔流少处。桥位应在大河倒灌影响之外。跨河换岸位置与路线线形配合。,55,三、小桥涵位置选择,3.小桥位置的确定 桥轴线与河道方向垂直。河道顺

17、直、水流平稳处。地质条件好处。河道狭窄，岔流少处。桥位应在大河倒灌影响之外。跨河换岸位置与路线线形配合。,56,三、小桥涵位置选择,3.小桥位置的确定 桥轴线与河道方向垂直。河道顺直、水流平稳处。地质条件好处。河道狭窄，岔流少处。桥位应在大河倒灌影响之外。跨河换岸位置与路线线形配合。,57,三、小桥涵位置选择,3.涵洞位置的确定 平原区涵洞,58,三、小桥涵位置选择,3.涵洞位置的确定 山岭区涵洞,顺沟设涵改沟设涵岸坡设涵,59,三、小桥涵位置选择,3.涵洞位置的确定 山岭区涵洞,顺沟设涵改沟设涵岸坡设涵改沟合并,60,三、小桥涵位置选择,3.涵洞位置的确定 山岭区涵洞,顺沟设涵改沟设涵岸坡设

18、涵改沟合并山脊线涵洞与排水沟比选,61,三、小桥涵位置选择,3.涵洞位置的确定 山岭区涵洞,顺沟设涵改沟设涵岸坡设涵改沟合并山脊线涵洞与排水沟比选路基排水涵,62,四、小桥涵测量,1.桥涵位中桩敷设 切线支距法（计算简单，操作复杂，要架设多次仪器）偏角法（计算复杂，操作简单，只要架设一次仪器）,注意：在什么情况下使用这两种方法,63,四、小桥涵测量,小桥：把上、中、下游三个河沟横断面图套绘在一张图上，宽度为洪水泛滥线以上或河岸两侧以外20m。,涵洞：河沟纵断面，上下游各测1520m。,2.桥涵址断面测量,64,四、小桥涵测量,3.桥涵址地形测量 目 的：测绘桥涵址处局部地形图 比例尺：1:20

19、01:500 范 围：上游2倍的跨径长度，下游至少1倍跨径长度，顺路方向为历史最高洪水位以上0.5m或洪水泛滥线水平距离10m以外。,65,五、小桥涵水文勘测,目的：为小桥涵流量计算孔径计算收集水文参数、地形、土壤、植被、气象、农田水利方面的资料 内容：汇水面积（A）主河沟平均纵坡(Iz)主河沟长度(L)汇水区平均宽度(B)汇水区平均横坡(lh)汇水区土壤类属 汇水区地表特征与植被情况。,66,五、小桥涵水文勘测,汇水面积（A）的勘测 用地形图求 实测 实测与估算相结合,河沟纵断面 河沟横断面,67,五、小桥涵水文勘测,主河沟平均纵坡(Iz),有地形图可用以上方法，无地形图可现场实测,68,五

20、、小桥涵水文勘测,汇水区平均横坡(lh)用薄板悬挂法找出汇水区形心。汇水区土壤类属 根据土壤含砂率查表。汇水区地表特征与植被情况。根据有代表性的植物查表确定参数。,69,六、小桥涵工程地质调查,目的：调查地质条件，确定地基承载力。内容：调查地基土壤名称、颜色、所含水分、密实度、含水率、地下水情况、岩石走向、风化程度等。方法：调查为主，钻探挖探为辅,70,小 结,1.小桥涵择位的原则。2.涵洞设置地点。3.小桥涵址测绘范围。4.汇水面积（A）、主河沟平均纵坡(Iz)、主河沟长度(L)、汇水区平均宽度(B)、汇水区平均横坡(lh)的测法。,71,1、资料收集及勘测准备2、小桥涵结构类型选择3、小桥

21、涵位置选择4、拟建小桥涵址处测量5、小桥涵址调查,6、流量计算及孔径计算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,外业勘测,内业设计,小桥涵测设内容及步骤,内 容,小流域水文计算概要暴雨推理法径流形成法形态调查法直接类比法特殊情况水文计算及各方法比较、核对,73,第一节 小流域水文计算概要,74,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,一.小流域水文特征,小流域通常是指汇水面积小于100km2的小型沟，谷的范围，由于汇水面积小，小流域汇水区

22、具有以下水文特征:,洪水暴涨暴露，破坏性较大；缺乏水文观测资料；流量小，洪水历时短暂；暴雨是形成洪峰流量的根本原因。,75,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,二.有关水文的基本术语,径流:陆地上的降水汇流到河流、湖库、沼泽、海 洋、含水层或沙漠的水流的通称。水位:自由水面相对于某一基面的高程。流速:水的质点在单位时间沿流程移动的距离，通常用m/s计量。,76,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨

23、径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,二.有关水文的基本术语,流量:单位时间内通过河渠或管道某一过水断面的水体体积，通常用m3/s计量。暴雨:降雨强度和降雨量均相当大的雨。1h雨量等于大于16mm或24h内雨量等于或大于50mm的雨。洪水:流量大，水位高且具有一定灾害的大水。洪峰流量、洪水总量及洪水过程通称洪水三要素。,77,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,二.有关水文的基本术语,流域面积:流域分水线与河口断面之间所包围的平面面积。降雨强度:单位时间的

24、降水量，mm/h或mm/d计量。,雨量:一定时段内，从大气降落到地面的液态降水量，mm计量。设计流量:与设计洪水频率相应的流量（m3/s）,78,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,三.水文计算方法简介,1.根据流量观测资料推算设计流量 当有实测的流量观测资料时，一般按水文统计的频率分析方法来确定设计流量。,79,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示

25、。,三.水文计算方法简介,2.无流量观测资料推算设计流量 可利用调查的反映或影响洪峰流量的各种因素，建立计算公式，推算设计流量，主要有以下两类方法:根据调查历史洪水位推算设计流量原理:实地调查历史上发生过的洪水位痕迹，并通过河道地形、纵、横断面、洪痕高程及位置等形态资料调查，再按水力学方法推算历史洪峰流量。（形态调查法、直接类比法）,80,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,三.水文计算方法简介,根据暴雨成因的原理推算设计流量 暴雨是形成小汇水区域洪峰流量的根本因素，根

26、据暴雨的大小和影响洪峰流量的因素分析，建立流量公式计算设计流量。（暴雨推理法、径流形成法）,81,第二节 暴雨推理法,82,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,一次暴雨降雨量在满足了植物滞留、洼地蓄水和表土储存后，当后续降雨强度超过入渗能力时，超渗的雨量将沿着坡面汇流进入河网。因而决定小流域洪峰流量大小的主要因素一般有降雨情况（降雨量、降雨强度、降雨的时空分布）和下垫面情况（地表植被、洼地蓄水、土壤入渗、蒸发，汇水区的特点）。,第二节 暴雨推理法,径是指桥涵下过水净空的

27、大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,第二节 暴雨推理法,一、原理与步骤原理：运用成因分析与经验推断相结合的方法，从实测的暴雨资料入手，应用地区综合分析方法来分析暴雨资料和地区特征关系，从而间接地推求设计流量。它是一种半理论半经验的计算方法。Qs=f(暴雨资料，地区特征),84,第二节 暴雨推理法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,假定：1、暴雨与其形成的洪峰流量是同

28、一频率；2、形成洪峰流量的暴雨量是该次暴雨强度过程的核心部分。,85,第二节 暴雨推理法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,交通部公路科研所在经过单站分析和地区综合平衡的基础上，进行了全国汇总，拼图和协调，提出了雨力SP全 国等值线图和暴雨递减指数n全国分区图，提出了计算洪峰流量的推理公式和经验公式。,86,第二节 暴雨推理法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管

29、的孔数和内径表示。,二、计算公式交通部公路科学研究院推理公式:,87,第二节 暴雨推理法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,损失参数按下式计算:北方多采用:南方多采用:汇流时间按下式计算:北方多采用:南方多采用:,88,第二节 暴雨推理法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,二、计算公式经验公式 经验公式I:经验公式II:,89,第三节 径流形

30、成法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,降雨过程分为流域蓄渗、坡面漫流、河槽集流和消退四个阶段。在一次降雨过程中，并非全部降雨都流入桥涵，而有一部分水流消耗于植物截留，填洼，土壤入渗及蒸发等，这部分消耗的雨量称为损失，损失后剩余的雨量称为净雨。净雨在流域内形成的地表水流称为地面径流，地面径流的大小用径流厚度（mm）表示，它与降雨强度的量纲相同。吸入土壤中的水流，遇到不透水的地层，可形成地下径流。,90,第三节 径流形成法,径流形成过程：图曲线OCA表示降雨过程曲线，O

31、CB表示土壤吸水曲线。C点以上，降雨强度大于下渗强度，地面径流不断增加。到A点后，达到最大值。从地面径流形成，到径流厚度达到最大值的时间叫汇流时间，t表示。,z,91,第三节 径流形成法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,一、原理 径流形成法是从分析汇水形成和影响地面径流的因素着手，建立这些因素与设计流量的函数关系，求得设计流量的方法。,第三节 径流形成法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径

32、和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,二、影响径流流量的因素暴雨特径：降雨强度、降雨历时、降雨范围、降雨的均匀性。汇水区特径:汇水区面积及形状汇水区地表情况:土壤类别、植物覆盖汇水区地形:主河沟的纵坡、横坡、沟形明显与否，地表坑洼和平滑状况等。其它因素:汇水区内的湖泊、沼泽、苔草、森林具有调洪的能力。,93,第三节 径流形成法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,三、计算公式 分两大类:1、根据实践经验建立径流流量与径流因素函数关系的公式，叫经验公式；2、根

33、据径流形成的因素和条件，通过分析，推理而建立的径流流量与径流因素函数关系的公式，叫成因推理公式。径流成因推理公式计算繁杂，实用性差，生产上一般多用径流成因简化公式和经验公式。,94,第三节 径流形成法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,三、计算公式径流成因简化公式公路科学研究院:此式由原苏联鲍尔达可夫:,95,第三节 径流形成法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵

34、管的孔数和内径表示。,考虑洪峰传播，降雨不均匀，水库湖泊影响:其中:当汇水面积较小时:,96,第三节 径流形成法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,径流流量经验公式汇水面积小于10km2:,97,第三节 径流形成法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,径流流量经验公式b)有降雨资料时:当汇水面积小于3km2时，也可以用:,第四节 形态调查法,径

35、是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,一、原理及步骤 原理：用调查河槽形态与历史洪水位的手段，取得河槽某一过水断面在该洪水位下的过水面积，平均流速及洪水频率资料，据以推算桥涵处设计流量的方法。步骤:设置形态断面；形态断面调查；形态断面处流量Qx计算；频率换算。将形态断面的流量Qx换算为设计频率的流量Qxs；桥（涵）址换算。将形态断面的设计流量Qxs换算为桥址断面的设计流量Qs,99,第四节 形态调查法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数

36、和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,二、计算过程1.形态断面处的洪峰流量Qx（均匀流）同一流速时:不同流速时:,100,第四节 形态调查法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,形态断面处流速确定均匀流公式：满宁公式：巴甫洛夫斯基公式：谢才满宁公式：,101,第四节 形态调查法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管

37、的孔数和内径表示。,2.形态断面处流速确定b)按沉积物粒径或土的类属特性估算流速:按河湾两侧洪水高差估算:,102,第四节 形态调查法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,频率计算按流量模比系数估算：按多年平均流量推算：按周期换算系数M推算：,103,第四节 形态调查法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,桥（涵）址换算 如果桥址处为所选形态断面

38、，或两者相距很近估计流量相差在10%左右时，可以不进行桥址换算。如果超出这范围，可按下式换算:,104,第四节 形态调查法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,当桥涵处距离形态断面较近，且两处地形无显著差别，而汇水面积F30km2时可以用下式计算:当无汇水面积资料，只有桥涵处与形态断面处的主河沟长度L2和L1时，则可以视:则：,105,补充1：水流类型,水流类型：缓流、临界流、急流,补充2：小桥水力图式,自由出流 当ht 1.3hLj,桥下为临界水流状态,则为自由出流。

39、这时桥下游天然水深不影响桥下水出流,。,ht 1.3hLj,桥前壅水位,补充2：小桥水力图式,非自由出流 当ht 1.3hLj时,桥下水深即为天然水深,形成非自由出流。此时桥下游水深直接影响桥下水流出流。（淹没出流）,ht1.3hLj,补充3：涵洞水力图式,无压式涵洞,补充3：涵洞水力图式,半压式涵洞,压力式涵洞,无压力式对于普通进水口:H 1.2hd对于流线型进水口:H 1.4hd（喇叭形）,补充3：涵洞水力图式,补充3：涵洞水力图式,半压力式普通：H 1.2hd流线型进口,一般不出现半压式水力图式。,半压力式涵洞,补充3：涵洞水力图式,压力式涵洞,3.压力式流线型进口：H 1.4hd ii

40、w,第五节 直接类比法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,一、原理直接类比法是以调查新建公路附近原有公路，铁路小桥涵泄水情况，按孔径计算反算其流量，借以推算拟建小桥涵设计流量的方法。其计算原理与形态调查法相近，只是用已有桥涵作为形态断面，代替认为设定的形态断面。,第五节 直接类比法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,二、步骤调查原有桥涵计算通

41、过原有桥涵下的洪峰流量Qg折算原有桥涵处天然河床的流量Qt频率周期换算，将Qt换算为设计频率的流量Qts桥涵址换算,将原有桥涵处设计流量Qts，换算为拟建桥涵的设计流量Qs,115,第五节 直接类比法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,三、运用条件调查到可靠的桥涵前洪水积水高度及相应的洪水频率；桥涵对水流压缩较大，或较大洪水时在桥涵处产生临界水流；桥涵下无淤积或冲刷坑等现象；无大河倒灌，无水坝，漂流物或其他原因使河段阻塞或水位壅高等现象；无泥石流现象；洪水不漫出沟槽或

42、很少漫出沟槽；原有桥涵与拟建桥涵应处于同一水系。,116,第五节 直接类比法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,四、计算公式1、小桥计算a)水力图式判断 自由出流:非自由出流:b)自由出流时:c)非自由出流时:,117,第五节 直接类比法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,四、计算公式2、涵洞计算a)水力图式判断当H1.2hd或H1.4hd时

43、为无压力式涵洞。当H1.2hd时为半压力涵洞。当H1.4hd 时为压力式涵洞。,第五节 直接类比法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,涵洞计算b)无压力式涵洞石盖板涵及箱涵:石拱涵:c)半压力式涵洞：,119,第五节 直接类比法,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,压力式涵洞：,120,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的

44、孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,第五节 直接类比法,3.原有桥涵处天然河床流量的计算:4.频率转换及桥涵址转换 与形态调查法相同,121,小桥涵水力计算（孔径计算）,内 容,小桥孔径计算的特点小桥涵孔径计算的一般要求小桥水力计算涵洞水力计算,123,第一节 小桥涵水力计算概要,124,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,一、小桥涵水力计算的任务,小桥涵水力计算主要是解决小桥涵孔径尺寸问题,通过水力计

45、算,确定桥涵孔径大小,以确保设计流量顺利安全地通过桥(涵)下,而不发生不利冲刷、水毁以及不利的壅水。,125,一、小桥涵水力计算的任务,径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数,单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,孔径是指桥涵下过水净空的大小,它是桥涵设计的基本尺寸。桥梁的孔径通常用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数、单孔跨径和涵台高度表示；圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。,一、小桥涵水力计算的任务,同一设计流量往往可有多种跨径和孔数的方案。另外,孔径小同时孔数少,则流速大而壅水高,相应要求有良好的地质或河床加

46、固,并有较高的路堤等。因此,应充分考虑地形,地质,施工等条件,并根据当地群众的合理要求,从经济和安全的原则来确定所采取的方案。,127,二、小桥涵水力计算的内容,小桥涵水力计算的内容：确定小桥涵孔径和孔数；确定河床加固的类型和尺寸，上下游需设各种消能(力)设施的类型和尺寸；计算并确定壅水高度,小桥桥面最低标高或小桥涵顶上的最低路堤标高确定桥(涵)跨布孔方案,128,三、小桥涵孔径计算的特点,1、小桥的跨径与台高之间无一定比例关系,因而小桥孔径计算主要是解决跨径长度问题。涵洞的跨径与台高应有一定的比例关系,其经济比例通常为1:1-1:1.5。为此,涵洞孔径计算除解决跨径及涵洞高度。,三、小桥涵孔

47、径计算的特点,2、小桥沿水流方向的长度(即桥台宽度)较小,因此桥身断面的过水阻力较小,在进行水力计算时一般沿程阻力可忽略不计算。涵洞孔径小,孔道长,涵底具有一定的纵向排水坡度,水流经过涵洞时所受阻力较大,计算涵洞孔径时要考虑洞身过水阻力的影响。,三、小桥涵孔径计算的特点,3、小桥孔径较大,为减少河床加固，允许不冲刷流速是小桥孔径计算的重要控制条件。涵洞孔径较小,通常都采取人工加固河床的措施来提高流速,以缩小孔径。控制涵前水深和孔径断面的高宽比例是涵洞孔径计算的控制条件。,131,三、小桥涵孔径计算的特点,4、小桥孔径较大，水流都不会淹没整个桥孔(漫水桥除外),孔径计算时都要求保证设计水位距桥梁

48、底部有一定净空高度。涵洞为提高泄水能力，最大限度地缩小孔径，在孔径计算中要考虑水流充满洞身的情况。,一、判定桥下水力图式,确定天然水深ht试算法 先假定不同水位下的天然水深ht,即可从实测河床断面上求出过水面积w及湿周x,流量。如果求得的流量与已知设计流量Qs相差不超过10%,则ht及vt可用,否则另设ht。,天然水深试算表,133,一、判定桥下水力图式,公式法:相应的流速：,134,一、判定桥下水力图式,确定桥下临界水深hLj 矩形及宽的梯形:狭和深的梯形:,135,一、判定桥下水力图式,3.判定水力图式 自由出流 非自由出流,ht 1.3hLj,ht1.3hLj,二、确定桥梁跨径长度L,自

49、由出流时:多孔桥时:,137,二、确定桥梁跨径长度L,当桥孔断面为矩形时：L=BLj当桥孔断面为梯形时：L=BLj2mh,138,二、确定桥梁跨径长度L,非自由出流时当桥孔断面为矩形时：L=Bp当桥孔断面为梯形时：L=Bp2mh,139,二、确定桥梁跨径长度L,斜交桥跨长：,140,三、计算桥前水深H,自由出流时 根据桥前断面与桥下临界断面的伯努里方程可推导出桥前水深计算公式：,ht 1.3hLj,141,三、计算桥前水深H,简化计算：矩形断面时:非自由出流时简化计算：,ht1.3hLj,142,四、确定桥头路堤及桥面最低标高,路堤最低标高河床最低标高H桥面最低标高河床最低标高H1+K,H,路

50、堤最低高程,河床最低高程,壅水位,河床最低高程,桥面最低高程,壅水位,H,K,143,一、涵洞水力图式,无压力式对于普通进水口:H 1.2hd(端墙式,八字式,平头式等）对于流线型进水口:H 1.4hd（喇叭形）,144,一、涵洞水力图式,无压力式涵洞,145,一、涵洞水力图式,半压力式普通：H 1.2hd流线型进口,一般不出现半压式水力图式。,H,ht,hd,0.2hd,半压力式涵洞,146,一、涵洞水力图式,压力式涵洞,3.压力式流线型进口：H 1.4hd iiw,147,二、无压力式涵洞孔径计算,无压力式涵洞水力计算的基本公式,148,二、无压力式涵洞孔径计算,据上述基本公式,对通常采用