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1、公路桥涵勘测设计原理与工程应用 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望公路小桥涵勘测设计公路小桥涵勘测设计3一、课程性质一、课程性质公路小桥涵勘测设计是交通工程专业的一公路小桥涵勘测设计是交通工程专业的一门重要专业课程。门重要专业课程。二、课程任务与目的二、课程任务与目的主要学习公路小桥涵勘测设计的基本概念、设主要学习公路小桥涵勘测设计的基本概念、设计流量与孔径计算的基本原理、外业勘测与内业计流量与孔径计算的基本原理、外业勘测与内业设计的基本方法以及涵洞结
2、构计算、尺寸及工程设计的基本方法以及涵洞结构计算、尺寸及工程数量计算数量计算 等。通过本课程的学习，使学生掌握公等。通过本课程的学习，使学生掌握公路桥涵的勘测与设计思路、步骤及方法，为今后路桥涵的勘测与设计思路、步骤及方法，为今后从事道路设计、施工、监理等工作打下基础。从事道路设计、施工、监理等工作打下基础。公路小桥涵勘测设计公路小桥涵勘测设计4三、课程学习要求三、课程学习要求v了解与熟悉公路小桥涵设计的基本概念，小桥涵了解与熟悉公路小桥涵设计的基本概念，小桥涵的作用与划分、设计原则与基本要求，小桥涵勘的作用与划分、设计原则与基本要求，小桥涵勘测的内容与方法，位置选择原则与要求。测的内容与方法
3、，位置选择原则与要求。v熟练掌握小桥涵流量与孔径计算的基本原理与具熟练掌握小桥涵流量与孔径计算的基本原理与具体方法。体方法。v掌握涵洞的组成、洞身构造及立面布置，洞口构掌握涵洞的组成、洞身构造及立面布置，洞口构造、类型及沟床加固与防护技术。造、类型及沟床加固与防护技术。v掌握小桥涵结构计算及工程数量的计算方法。掌握小桥涵结构计算及工程数量的计算方法。v掌握小桥涵内业设计的一般要求、设计步骤与设掌握小桥涵内业设计的一般要求、设计步骤与设计成果。计成果。公路小桥涵勘测设计公路小桥涵勘测设计5四、课程学习重难点四、课程学习重难点v小桥涵的水文计算方法，包括暴雨推理法、径流小桥涵的水文计算方法，包括暴
4、雨推理法、径流形成法、形态调查法、直接类比法等。形成法、形态调查法、直接类比法等。v小桥涵水力计算，包括小桥的水力计算和涵洞的小桥涵水力计算，包括小桥的水力计算和涵洞的水力计算思路、步骤。水力计算思路、步骤。v常见涵洞的结构计算方法。常见涵洞的结构计算方法。v小桥涵尺寸及工程数量的计算，包括涵洞长度计小桥涵尺寸及工程数量的计算，包括涵洞长度计算、桥涵主体工程数量计算以及涵洞洞口尺寸及算、桥涵主体工程数量计算以及涵洞洞口尺寸及工程数量计算等。工程数量计算等。公路小桥涵勘测设计公路小桥涵勘测设计6五、课程考核方式五、课程考核方式 采取结构评分，平时成绩占采取结构评分，平时成绩占30%30%，考试成
5、绩占，考试成绩占70%70%。平时成绩由作业、上课提问及考勤情况来评定，平时成绩由作业、上课提问及考勤情况来评定，其中作业和上课提问占其中作业和上课提问占20%20%，考勤占，考勤占10%10%。公路小桥涵勘测设计公路小桥涵勘测设计7本本 课课 程程 主主 要要 内内 容容第一章 概述第二章 小桥涵类型及选择 第三章 小桥涵勘测 第四章 小桥涵水文计算第五章 小桥涵水力计算第六章 小桥涵结构计算第七章 涵洞构造第八章 小桥涵设计第九章 小桥涵尺寸及工程数量计算第十章 小桥涵CAD简介8第一章第一章 小桥涵概论小桥涵概论公路小桥涵勘测设计公路小桥涵勘测设计91 1、概念、概念 公（铁）路上用来跨
6、越河流、山谷、线路公（铁）路上用来跨越河流、山谷、线路等的建筑物，是重要的排水构造物。等的建筑物，是重要的排水构造物。2 2、作用、作用1 1、路基不受水流冲刷或浸袭、路基不受水流冲刷或浸袭2 2、跨越障碍物，使路基连续、跨越障碍物，使路基连续3 3、跨越相交河流、道路，保证通航、通车、行人、跨越相交河流、道路，保证通航、通车、行人4 4、保证农田水利、灌溉、保证农田水利、灌溉一、小桥涵的作用与划分第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要小桥涵工程投资占总投资的20以上103 3、划分（按孔径）、划分（按孔径）一、小桥涵的作用与划分第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要多孔跨径总长L1(m)单孔跨径总长
7、Lb(m)小桥8L1305 Lb 20涵洞Lb 5圆管涵圆管涵拱涵拱涵盖板涵盖板涵箱涵箱涵倒虹吸管涵倒虹吸管涵37 公路工程技术标准公路工程技术标准JTG B01-2003JTG B01-2003规定：规定：桥涵分类有两个指标一个是单孔跨径，用以反映桥涵分类有两个指标一个是单孔跨径，用以反映技术复杂程度；另一个是多孔跨径总长，用以反映技术复杂程度；另一个是多孔跨径总长，用以反映建设规模。建设规模。v单孔跨径（标准跨径）：梁式桥、板式桥以两桥单孔跨径（标准跨径）：梁式桥、板式桥以两桥墩中线间距或桥墩中线与台背前缘间距为准；拱式墩中线间距或桥墩中线与台背前缘间距为准；拱式桥和涵洞以净跨径为准。桥和
8、涵洞以净跨径为准。v多孔跨径总长：梁式桥、板式桥为多孔标准跨径多孔跨径总长：梁式桥、板式桥为多孔标准跨径的总长；拱式桥为两岸桥台内起拱线间的距离；其的总长；拱式桥为两岸桥台内起拱线间的距离；其他形式桥梁为桥面系车道长度。他形式桥梁为桥面系车道长度。第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要38第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要图1 梁式桥图4 涵洞图2 板式桥图3 拱桥第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要悬索桥与斜拉桥法国诺曼底大桥江苏润扬长江大桥南汊桥40v需要指出的是需要指出的是，管涵和箱涵不论其管径或，管涵和箱涵不论其管径或跨径大小、孔数多少均称为涵洞。跨径大小、孔数多少均称为涵洞。第一节第一节
9、小桥涵概要小桥涵概要41v盖板涵盖板涵板桥板桥第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要42v拱涵拱涵拱桥拱桥第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要43桥涵分类 多孔跨径总长L1（m）单孔跨径Lb（m）特大桥 L11000 Lb150 大桥 100L11000 40Lb150 中桥 30 L1100 20Lb40 小桥 8L130 5Lb20 涵洞-Lb5 第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要表2 桥涵分类44桥梁主要尺寸概念区别桥梁主要尺寸概念区别1.1.桥梁全长桥梁全长(L)(L)：有桥台的为两端桥台的侧墙或八：有桥台的为两端桥台的侧墙或八字墙尾端点之间的距离，无桥台的为桥面系长度，字墙尾端点之间的距离
10、，无桥台的为桥面系长度，桥梁全长简称桥长。桥梁全长简称桥长。2.2.桥梁的多孔跨径总长桥梁的多孔跨径总长(L(L1 1)：梁式桥、板式桥为多：梁式桥、板式桥为多孔标准跨径的总长；拱式桥为两岸桥台内起拱线孔标准跨径的总长；拱式桥为两岸桥台内起拱线间的距离；其他形式桥梁为桥面系车道长度。间的距离；其他形式桥梁为桥面系车道长度。3.3.桥梁的单孔跨径（标准跨径）桥梁的单孔跨径（标准跨径）(L(Lb b)：指桥墩中线：指桥墩中线间距离或桥墩中线与桥台背前缘的间距，对于拱间距离或桥墩中线与桥台背前缘的间距，对于拱式桥是指其净跨径。式桥是指其净跨径。第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要454.4.桥梁净跨径
11、桥梁净跨径(l(l0 0)：对于梁式桥净跨径是指设计洪：对于梁式桥净跨径是指设计洪水位上相邻两个桥墩（或桥台）之间的净距，而水位上相邻两个桥墩（或桥台）之间的净距，而拱式桥是指每孔拱跨拱脚截面内边缘之间的距离。拱式桥是指每孔拱跨拱脚截面内边缘之间的距离。5.5.总跨径总跨径(l l0 0)：是多跨桥梁各孔净跨径的总和：是多跨桥梁各孔净跨径的总和(l l0 0)，也称桥梁孔径，它反映桥梁排泄洪水的，也称桥梁孔径，它反映桥梁排泄洪水的能力。能力。6.6.计算跨径计算跨径(l)(l)：对于梁式桥是指桥跨两端相邻支座：对于梁式桥是指桥跨两端相邻支座中心之间的距离。对于拱式桥是指拱轴线两端点中心之间的距
12、离。对于拱式桥是指拱轴线两端点之间的距离。之间的距离。第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要46第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要lLbLb47二、小桥涵设计原则及基本要求1.1.设计原则（设计原则（“十字方针十字方针”）l安全安全l适用适用l经济经济l美观美观l环保环保第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要482.设计要求1)1)行车要求行车要求结构使用安全结构使用安全 符合有关标准，在设计基准期内（符合有关标准，在设计基准期内（100100年）具有年）具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性足够的强度、刚度、稳定性和耐久性符合桥面净空建筑限界规定符合桥面净空建筑限界规定 确定桥梁的宽度与高度，如图确定
13、桥梁的宽度与高度，如图1-11-1所示。所示。第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要49第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要502)2)排水要求排水要求u保证设计频率洪水安全宣泄，表保证设计频率洪水安全宣泄，表1-61-6u保证桥涵下足够的净空高度：计算水位或最高水保证桥涵下足够的净空高度：计算水位或最高水位加安全高度，表位加安全高度，表1-71-7、表、表1-81-83)3)通航净空要求通航净空要求v通航或流放木筏河流通航或流放木筏河流v天然河流及渠化河流，表天然河流及渠化河流，表1-91-9、表、表1-101-10v限制性航道，表限制性航道，表1-111-11第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要5
14、1第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要hHHMbDHNWLDLNWL图1-2 桥下通航净空图BM524)4)跨线要求跨线要求u公路与其他路线相交公路与其他路线相交 各类交通方式净空（表各类交通方式净空（表1-121-12）u公路与各种管线交叉：公路与各种管线交叉：管道与桥梁间的最小距离大中桥不应小于管道与桥梁间的最小距离大中桥不应小于100m100m，小桥不应小于，小桥不应小于50m50m；油管与小桥涵不小于油管与小桥涵不小于10m10m，天然气管道与小桥，天然气管道与小桥涵不小于涵不小于20m20m高压线与桥涵最小距离不得小于塔高高压线与桥涵最小距离不得小于塔高第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概
15、要535)满足设计荷载要求设计荷载：车辆荷载和车道荷载设计荷载：车辆荷载和车道荷载6)桥上线形及桥头引道要求第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路汽车荷载等级公路级公路级公路级公路级公路级54三、小桥涵测设任务、内容及步骤第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要现场勘探、调查现场勘探、调查收集整理资料收集整理资料桥涵位置测量桥涵位置测量绘图、编制表格绘图、编制表格外业：外业：内业：内业：1.测设任务小桥涵勘测设计包括外业勘测和内业设计。小桥涵勘测设计包括外业勘测和内业设计。552、内容及步骤1)外业勘测资料收集及勘测准备小桥涵结构类型选择小桥涵位置选择拟建
16、小桥涵址测量小桥涵址调查第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要562）小桥内业设计v流量计算：v孔径计算：v布置设计：v结构设计：v几何设计：v材料设计：v工程量计算：第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要57 小型排水构造物，是指汇水面积小、排水流量小、小型排水构造物，是指汇水面积小、排水流量小、工程数量较小的人工构造物，主要包括小桥、涵洞、工程数量较小的人工构造物，主要包括小桥、涵洞、过水路面、透水路堤、倒虹吸涵洞、渡槽等。过水路面、透水路堤、倒虹吸涵洞、渡槽等。一、小桥及涵洞 第二节第二节 小型排水构造物小型排水构造物名称名称与路基关系与路基关系宽度决定因素宽度决定因素构造构造小桥与路基断开，有
17、专门过渡构造物由路基宽度确定设有专门的桥面系涵洞路基一般连续，涵洞设于路堤下涵长与路基宽度、路基填土高度、路堤边坡坡度尺寸形状有关无桥面系构造（明涵除外）表1 小桥与涵洞的区别58二、漫水桥（过水桥）v定义：指洪水期容许桥面漫水、短期淹没的桥梁。定义：指洪水期容许桥面漫水、短期淹没的桥梁。第二节第二节 小型排水构造物简介小型排水构造物简介图1-5 漫水桥图1-4 漫水桥结构59v适用情况：适用情况：不发展的冲积扇漫流区不发展的冲积扇漫流区河床宽而浅的河流河床宽而浅的河流主槽很窄但两岸漫水较宽的河流及其他淹主槽很窄但两岸漫水较宽的河流及其他淹没区没区公路容许有限度中断交通的三、四级公路公路容许有
18、限度中断交通的三、四级公路v漫水桥孔径及标高按容许中断交通时间计漫水桥孔径及标高按容许中断交通时间计算决定算决定第二节第二节 小型排水构造物简介小型排水构造物简介60三、过水路面过水路面v定义：用加固路面、路肩及路基边坡的方式，定义：用加固路面、路肩及路基边坡的方式，允许洪水期从路面上流过的排水构造物。允许洪水期从路面上流过的排水构造物。v特点：建筑高度小，造价低，用料省。特点：建筑高度小，造价低，用料省。第二节第二节 小型排水构造物简介小型排水构造物简介61第二节第二节 小型排水构造物简介小型排水构造物简介图1-7 过水路面图1-8 过水路面标志v适用情况：适用情况：流速较小、无底砂运动或底
19、砂运动轻微，并且公流速较小、无底砂运动或底砂运动轻微，并且公路容许有限度中断交通的三、四级公路，常用于宽阔路容许有限度中断交通的三、四级公路，常用于宽阔漫流地区的河流。漫流地区的河流。62四、透水路堤v定义：一种用块石、片石干砌成路堤，利用石块定义：一种用块石、片石干砌成路堤，利用石块间孔隙排水的构造物。间孔隙排水的构造物。v特点：排水量少，费用低。特点：排水量少，费用低。v适用情况：在流量小、水流含沙量少的低等级公适用情况：在流量小、水流含沙量少的低等级公路上采用。路上采用。v分类：石砌透水路堤，带涵管的透水路堤。分类：石砌透水路堤，带涵管的透水路堤。第二节第二节 小型排水构造物简介小型排水
20、构造物简介图图1-9 1-9 石砌透水路堤石砌透水路堤图图1-10 1-10 带管涵透水路堤带管涵透水路堤63五、倒虹吸涵洞v定义：当横跨公路的沟渠水面与路面高差较小，而定义：当横跨公路的沟渠水面与路面高差较小，而不能满足设置涵洞的最小建筑高度要求时，为避免不能满足设置涵洞的最小建筑高度要求时，为避免渠路干扰，利用倒虹吸原理修建的排水构造物。渠路干扰，利用倒虹吸原理修建的排水构造物。第二节第二节 小型排水构造物简介小型排水构造物简介64v适用情况适用情况：路线穿过沟渠，路堤填土高度较低不足：路线穿过沟渠，路堤填土高度较低不足以修建明涵，或因灌溉需要，必须提高渠底建筑，以修建明涵，或因灌溉需要，
21、必须提高渠底建筑，架渡槽又不能满足路面净空要求架渡槽又不能满足路面净空要求v按构造断面分类按构造断面分类：钢筋混凝土盖板方涵和圆管涵：钢筋混凝土盖板方涵和圆管涵v按建筑材料分类按建筑材料分类：铸铁倒虹吸涵洞和钢筋混凝土倒：铸铁倒虹吸涵洞和钢筋混凝土倒虹吸涵洞虹吸涵洞v缺点缺点：造价高，接头处易漏水，易淤塞，养护困难：造价高，接头处易漏水，易淤塞，养护困难第二节第二节 小型排水构造物简介小型排水构造物简介65六、渡槽v定义定义：当横跨公路的沟渠被公路截断，又不能改：当横跨公路的沟渠被公路截断，又不能改移，且沟渠下足以保证形成净空高度时，在公路移，且沟渠下足以保证形成净空高度时，在公路上空架设的横
22、向排水构造物。上空架设的横向排水构造物。v适用情况适用情况：用于农田灌溉排水，很少用于排洪。：用于农田灌溉排水，很少用于排洪。第二节第二节 小型排水构造物简介小型排水构造物简介图图1-13 某地渡槽某地渡槽图图1-12 渡槽结构形式渡槽结构形式66七、其他小型排水构造物v公路路基排水构造物：公路路基排水构造物：路面排水、边沟、坡面排水、排水沟、截水沟、路面排水、边沟、坡面排水、排水沟、截水沟、地下渗水沟等地下渗水沟等v公路各类构造物中的专门排水构造物公路各类构造物中的专门排水构造物 如路面、桥梁、隧道、支挡工程如路面、桥梁、隧道、支挡工程v泄水隧洞泄水隧洞第二节第二节 小型排水构造物简介小型排水构造物简介67第二节第二节 小型排水构造物简介小型排水构造物简介68第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要桥头搭板69第一节第一节 小桥涵概要小桥涵概要