涵洞计算

涵洞计算

1、涵洞的布设

本路段小桥涵设置时主要考虑了：上游洞口应考虑流向，下游洞口以不危及农田村镇为原则，同时考虑到圆管涵利于施工，又经济简便，所以大部分形式均采用无压力式圆管涵形式（除K2+190处，设置盖板涵）。本设计所取标准跨径为1.0m。

本设计中涵洞的位置以及孔径见表8－3所示：

表8-3 涵洞一览表

序号 1 2 涵洞位置 K16+708 K17+200 结构类型 钢筋混凝土圆管涵 钢筋混凝土圆管涵 交角（°） 孔数及孔径 90 90 1-Φ1.5 1-Φ1.5 洞口型式 一字 一字 管涵的标准跨径通常取50、75、100、125、150（cm）。下面以排水总体规划图中K16+708处的涵洞计算为例。

采用的方法为径流形成法，此法是以暴雨资料为主推算小流域洪水流量的一种方法，是公路部门目前普遍使用的一种计算方法，该公式只适用于汇水面积F≤30 km2的小流域。

汇水面积：0.13km2，主河沟平均比降：12.4%，流域土壤吸水类属：Ⅲ，年平均降雨量：793mm ，设计洪水频率1/50，汇流时间：30min，径流系数：0.95，粗糙度系数n=0.014。

我国公路系统最常采用的是公路科学研究所提出的简化公式，其中未

考虑洪峰削减的公式为：由涵洞设计手册得洪峰流量计算：。

Qm??0?h-z?F???

3245式中 QP——规定频率为P时的雨洪设计流量（m3/s）

F——汇水面积（km2） h——暴雨径流厚度（mm） Z——被植物或坑挖滞流的径流厚度

φ——地貌系数，根据地型、汇水面积F、主河沟平均坡 度Iz决定

β——洪峰传播的流量折减系数，由汇水面积重心至桥涵

的距离（L0＝0.3Km<1Km）及汇水区的类型（丘陵汇 水区）综合查表3.2－10得 γ——汇水区降雨不均匀的折减系数

δ——考虑湖泊或小水库调节作用对洪峰流量影响的折

减系数

根据已知条件查《公路桥涵设计手册·涵洞》表4-8、表4-11、表4-12、表4-13、表4-14、表4-15，分别得地貌系数?0取0.09，常用迳流厚度h取45mm，植物坑洼滞留的迳流厚度z取10mm，洪峰传播的流量折减系数β取1、降水不均匀折减系数γ取1.0、小水库（湖泊）调节折减系数δ取1。 Qm??0?h-z?F??? =3.64m3/s 1、确定涵洞孔径d

查《公路排水设计手册》（人民交通出版社 姚祖康编著）公式

Ak3Q2Q2（3.3-18）得管径与流量关系式5?5?k或d?5，式中系数

gdbkdgk3245 =0.09×(45-10)×0.13×1×1×1

3245k=k13/k2,为充满度h/d的函数。

初选临界水深hk时的充满度为则管径d为：

23.64=1.287m d?59.81?0.382hkd?0.8。表3.3-3得k=0.382。

取管径为1.5m。 2、临界水深hk

以d=2.0m代入计算时，得

Q23.642k???0.178。 55gd9.81?1.5查表得相应的hkd?0.766，故临界水深hk：

hk?0.766?1.5?1.149m。

3、临界流速Vk与临界坡度ik的确定

查表可得当

hk?0.766时，k1=0.6451，k2=0.8462，k3=0.3026。 d 则临界流速Vk：vk?临界坡度ik:

ik?k1gd0.6451?9.81?1.5??3.349m/s。 k20.84622vk?123???dk3???n?2?3.3492?1?1.5?0.3026?23???0.014??2?6.3‰

采用临界坡度时，涵内正常水深h0和流速v0均与临界水深hk和临界流速vk相同。涵洞底坡等于临界坡度，涵前水深小于允许水深，涵洞进水口处得净空高度大于要求得最小净空高度，涵洞出口处水深（涵内水深）大于下游正常水深，涵洞水流状态为无压自由流。 4、最大纵坡的确定

假设涵洞内正常流速采用允许流速v0?6.0m/s，则涵洞纵坡可增大。由流量公式，涵内过水断面面积为A?Qv0?3.64/6.0?0.607m2。 则k1?Ad2?0.6071.52?0.270，查表的充满度h0d?0.376。由此正常水深h0?0.376?1.5?0.564m。

查表知断面的流速特征相对值

W0?0.8723、Wd?28.35d23?37.149,Wd2由此，W0?0.8723Wd?32.405。则i?v0W02?6.0232.0452?35.1‰。

可见涵洞纵坡I可在ik=6.3‰～35.1‰范围内选择。 5、确定涵洞长度

L上＝ L下＝B上?m（H?h上）17.25?1.5?（8.58?3.0）?＝24.69m

1?mi01?1.5?0.025B下?m（H?h下）17.25?1.5?（8.58?2.5）?＝27.40m

1?mi01?1.5?0.025式中 B——路基宽度，为34.5米

B上 , B下——由路基中心至上，下游路基边缘的宽度，当 路基无加宽时均为0.5B，即为17.25米；

H——路基填土总高度，即由路基中心至路基边缘高度，此 涵洞处为8.58米

h上，h下——涵洞上下游洞口建筑高度，h上取3.0米，h下

取2.5米

m——路基边坡坡度（按1：m），m=1：1.5 i0——涵底坡度（以小数表示） i0=2.5% L上，L下——涵洞上，下游长度

涵洞全长： L= L上+L下=24.69+27.40= 52.09m

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