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1、WUHEE第五章第五章 桥涵孔径设计桥涵孔径设计WUHEE第一节第一节 桥孔长度桥孔长度一、桥渡分类及桥位选择一、桥渡分类及桥位选择二、桥位河段水流状况二、桥位河段水流状况 和桥孔布置原则和桥孔布置原则1.桥位河段水流状况分析桥位河段水流状况分析壅水段壅水段收缩段收缩段扩散段扩散段WUHEE2.2.桥孔布置原则桥孔布置原则 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，保证桥头陆堤相适应，满足泄洪排沙的要求，保证桥头陆堤不致溃决。不致溃决。滩槽的稳定性、河床变形、流量分布、通航等。滩槽的稳定性、河床变形、流量分布、通航等。山区河流、平原
2、河流、山前河流。山区河流、平原河流、山前河流。WUHEE三、桥孔长度计算三、桥孔长度计算 1.1.冲刷系数法冲刷系数法 相应与设计水位时两桥台前缘之间的水面相应与设计水位时两桥台前缘之间的水面宽度宽度L L）。扣除全部桥墩宽度后的长度，为）。扣除全部桥墩宽度后的长度，为桥孔净长桥孔净长Lj)Lj)。g g 冲刷前冲刷前桥下毛过水面积。桥下毛过水面积。j j 冲刷前桥下冲刷前桥下净过水面积净过水面积通过过水面积与桥通过过水面积与桥长关系曲线确定桥长关系曲线确定桥孔长度。孔长度。WUHEE根据水流连续方程，引入侧收缩系数根据水流连续方程，引入侧收缩系数，得：，得：引入过水断面折减系数引入过水断面折
3、减系数，得，得当桥位与水流斜交时，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，确根据桥址断面过水面积与桥长关系曲线，确定桥孔长度定桥孔长度WUHEE2.2.经验公式法经验公式法（1 1单宽流量公式单宽流量公式 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。的公式。适用于稳定、次稳定和宽滩河段。：水流压缩系数。：水流压缩系数。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WUHEE二
4、、桥面标高二、桥面标高 桥面中心线上最低点的标高，称桥面标高。桥面中心线上最低点的标高，称桥面标高。1.1.桥面标高计算桥面标高计算（1 1非通航河段非通航河段WUHEE（2 2通航河段通航河段WUHEE2.2.各类水面升高值计算各类水面升高值计算 （1 1）桥前壅水曲线与桥下壅水高桥前壅水曲线与桥下壅水高h1h1 缓坡河流，桥前壅水曲线一般可近缓坡河流，桥前壅水曲线一般可近似看做二次抛物线。似看做二次抛物线。WUHEE（2 2桥高冲高桥高冲高 h2 h2 急流时，墩前水流突然冲高。急流时，墩前水流突然冲高。WUHEE（3 3桥位处波浪高度桥位处波浪高度 hL hL（4 4路堤边坡处波浪爬高：
5、确定河滩路堤或导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。流堤顶高程时，应计入这一高度。波浪斜向侵袭修正：波浪斜向侵袭修正：WUHEE（5 5河弯超高河弯超高由于离心力作用，使弯度凹岸水位升高。凹岸水由于离心力作用，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。位与凸岸水位之差称河弯超高。（6 6河床淤积河床淤积WUHEEWUHEE(1)(1)基本数据计算基本数据计算 各单元面积各单元面积 河槽过水面积河槽过水面积 河滩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槽设计流量 天然情况下河滩设计流量天然情况下河滩设计流量 河床断面平均流速河床断面平均流
6、速 水面宽水面宽 河槽宽河槽宽 河床断面平均水深河床断面平均水深WUHEE（2 2桥孔长度计算桥孔长度计算 1 1经验公式法经验公式法 2 2冲刷系数法：冲刷系数法：585m585mWUHEE（3 3桥面标高确定桥面标高确定 1 1壅水高度壅水高度 2 2波浪高度波浪高度 3 3桥下净空桥下净空 4 4桥梁上部结构高度桥梁上部结构高度 5 5通航净空高度通航净空高度WUHEE三、小桥涵断面设计三、小桥涵断面设计小桥水力计算的内容是根据设计流量小桥水力计算的内容是根据设计流量QpQp，河床加，河床加固类型所对应的最大容许流速，确定满足过流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
7、径以及相应的桥前壅水高能力和防冲条件的孔径以及相应的桥前壅水高度等。度等。WUHEE1.1.孔径计算孔径计算（1 1桥下临界水深桥下临界水深条件：明渠流中的临界水深条件条件：明渠流中的临界水深条件 河床防冲条件表河床防冲条件表5-125-12）目的：判别桥下水流是自由出流还是淹没出流；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。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：根据明渠水力学理论：对矩形断面，有：对矩形断面，有：WUHEE防冲条件的引入，有两种方法：防冲条件的引入，有两种方法：VkVbc：VcVbcWUHEE（2 2小桥下
8、游河槽天然水深小桥下游河槽天然水深htht 按曼宁公式试算推求。按曼宁公式试算推求。（3 3孔径长度孔径长度自由出流：桥下水深为临界水深自由出流：桥下水深为临界水深hkhk淹没出流：桥下水深为天然水深淹没出流：桥下水深为天然水深hthtWUHEE（4 4桥前水深桥前水深 根据能量方程，有：根据能量方程，有：（5 5路堤和桥面标高路堤和桥面标高 桥头路堤最低标高桥头路堤最低标高=河床标高河床标高+H+H+桥面最低标高桥面最低标高=河床标高河床标高+H+hj+D+H+hj+DWUHEEWUHEE目的：判别桥下水流是自由出流还是淹没出流；：水流压缩系数。扣除全部桥墩宽度后的长度，为桥孔净长Lj)。自
9、由出流：桥下水深为临界水深hk适用于稳定、次稳定和宽滩河段。根据能量方程，有：适用于滩、槽可分的变迁、游荡性河段。和桥孔布置原则淹没出流：桥下水深为天然水深ht第五章 桥涵孔径设计1经验公式法VkVbc：三、桥孔长度计算 1.（3桥位处波浪高度 hL当桥位与水流斜交时，得相应与设计水位时两桥台前缘之间的水面宽度L）。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。当桥位与水流斜交时，得按曼宁公式试算推求。三、桥孔长度计算 1.根据水流连续方程，引入侧收缩系数，得：目的：判别桥下水流是自由出流还是淹没出流；条件：明渠流中的临界水深条件凹岸水位与凸岸水位之差称河弯超高。一、桥渡分类及桥位选择（1）桥前壅水曲线与桥下壅水高h1自由出流：桥下水深为临界水深hk适用于稳定、次稳定和宽滩河段。VkVbc：和桥孔布置原则由于离心力作用，使弯度凹岸水位升高。滩槽的稳定性、河床变形、流量分布、通航等。2.2.涵洞孔径计算涵洞孔径计算 1 1涵洞水流状态图式涵洞水流状态图式WUHEE2 2涵洞孔径计算涵洞孔径计算a.a.无压涵洞无压涵洞洞身净高洞身净高hThT与与HjHj之差称净空高度之差称净空高度，0.10.10.25m0.25mWUHEEWUHEEb.b.半压式涵洞半压式涵洞c.c.压力式涵洞压力式涵洞谢谢谢谢