桥涵、涵洞水力计算
[讲义]小桥涵水力计算经典讲义(71页 涵洞 倒虹吸)
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1.水流类型
水流的类型有临界流、缓流、急流三类。
当计算基线通过河底时，
位能： Ep H
动能： 能率：
Ek
v2 2g
E0 Ep Ek
H v2 2g
H
Q2
2 g 2
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小桥涵水流状态
当流量及流水断面形状为已知时，能率为水深的函数：
E0 f (H )
E0
C点的能率最小，称为临界点。
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公路桥涵水毁的成因分析
（4）小桥涵进水口紧接较陡的山坡，进水口处的路基及防 护构造物由于洪水急流的顶冲而被摧毁，或因为淘刷基 础造成了水毁。
（5）受资金、材料的限制，公路标准低、质量差，缺少 排水和防护构造物；平原地区的路基标高太低，填土高 度较小；多年来农、林、水和公路建设欠协调，破坏了 生态平衡，同时公路桥涵的抗灾能力降低，严重的则发 生了水毁。
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三、小桥涵孔径计算的一般要求
（1）小桥涵孔径必须保证设计洪水、流水和漂流物等的安全通 过；必须满足交通、农田灌溉、排涝和排碱等的合理需要；同 时要考虑桥涵前积水影响路堤的稳定和农田村舍的受淹影响， 通过全面分析，从而选定孔径。 （2）小桥涵孔径不应单凭流量计算资料来确定，其他如流域水 文特征、沟槽形态、地质特点、冲淤情况、人类活动等对桥涵 孔径大小都会产生影响，在确定孔径时，应充分给与考虑。 （3）小桥涵孔径应采用标准孔径，并应大于规定的最小孔径要 求。 （4）小桥宜设计为非自由出流状态，涵洞应设计为无压力式。
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小桥涵水毁的防治
（4）对上游蜿蜒曲折的河沟段，可裁弯取直，改善水流条 件。有时还可以在桥涵前河沟的上游，加设消力池等消能 设施，以达到降低流速，沉积泥沙的目的。 由上述分析可见，孔径是影响小桥涵水毁的重要因素，
小桥涵水力计算讲座
四、小桥涵孔径与水毁
1. 公路桥涵水毁的成因分析 2. 小桥涵水毁的防治
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公路桥涵水毁的成因分析
从小桥涵水毁实况，可归纳其水毁主要成因： （1）较大孔径的小桥、涵洞，由于基础的埋置深度不够或
未设必要的调治防护构造物，而致桥台及涵洞进出口被冲 毁。
沪陕高速大桥桥墩受损 严重 商州水务局称洪 水冲刷所致
大中桥孔径计算以冲刷系数作控制条件，容许桥下发生一 定的冲刷，采用天然河槽断面平均流速作为桥孔设计流速 ，并按自由出流条件，由计算的过水面积推求桥孔长度； 小桥孔径计算则以容许不冲刷流速作为控制条件，河床不 容许发生冲刷，但容许有较大的桥前壅水高度，须考虑桥 孔的出流状态，按此确定桥孔长度。
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三、小桥涵孔径计算的一般要求
水流的类型有临界流、缓流、急流三类。
当计算基线通过河底时，
位能： E p H
动能：
Ek
v2 2g
能率： E 0EpE kH2 vg 2H2Q g 22
（1）小桥涵孔径必须保证设计洪水、流水和漂流物等的安全通 过；必须满足交通、农田灌溉、排涝和排碱等的合理需要；同 时要考虑桥涵前积水影响路堤的稳定和农田村舍的受淹影响， 通过全面分析，从而选定孔径。 （2）小桥涵孔径不应单凭流量计算资料来确定，其他如流域水 文特征、沟槽形态、地质特点、冲淤情况、人类活动等对桥涵 孔径大小都会产生影响，在确定孔径时，应充分给与考虑。 （3）小桥涵孔径应采用标准孔径，并应大于规定的最小孔径要 求。 （4）小桥宜设计为自由出流状态，涵洞应设计为无压力式。
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三、小桥涵孔径计算的一般要求
（5）有压涵洞水压力较大，沉陷缝处容易漏水，危及基础和 路堤，所以涵洞应设计为无压的，仅在特殊情况下，有充分的 技术经济比较依据时，方可采用有压涵洞。 （6）涵洞可设计成单孔或双孔。由于多孔涵洞流量分配不均 匀，使个别涵孔通过流量有可能超过设计标准，故不宜修建， 只有个别情况在技术和经济上均属适宜时，方可采用多孔。 （7）小桥涵孔径式样，在同一区段内应力求简化，以便于施 工及养护维修。
涵洞水力计算书
涵洞水力计算书项目名称_____________日期_____________设计者_____________校对者_____________一、示意图：二、基本设计资料1．依据规范及参考书目：武汉大学水利水电学院《水力计算手册》（第二版）中国水利水电出版社《涵洞》（熊启钧编著）2．计算参数：计算目标: 已知设计流量、洞身高度、进、出口水深，确定洞身宽度。
进口型式: 八字墙。
设计流量Q = 40.000 m3/s洞身形状：矩形洞身高度D = 4.000m洞身长度L = 30.000m 纵坡i = 0.0020糙率n = 0.0140 上游行近流速V = 0.700m/s进口水深H = 4.050m出口水深h = 3.500m流量系数m = 0.360 侧收缩系数ε= 0.950进口损失系数ξ1 = 0.200 拦污栅损失系数ξ2 = 0.000闸门槽损失系数ξ3 = 0.000 出口损失系数ξ4 = 1.000进口渐变段损失系数ξ5 = 0.200 出口渐变段损失系数ξ6 = 0.300三、计算过程采用试算，拟定洞身宽度B = 3.460m进行流量计算。
1．判断流态：进口水深与洞高之比H/D = 4.050/4.000 = 1.013 < 1.2，同时因下游水深h = 3.500m < 洞高D = 4.000m，因此判定流态为无压流。
无压流洞身水面以上净空面积与洞身横断面面积的比值(D-h)/D = 0.125，不小于10%～30%，满足要求。
当洞高D>3.0m时，无压流洞身净空高度D-h = 0.500m ≥0.5m，满足要求。
洞长L = 30.00m < 8H = 8×4.05 = 32.40m，按无压流短洞计算。
2．计算公式无压流短洞流量计算公式:Q = σ×ε×m×B×(2g)0.5×Ho3/2<式1>3．流量计算<式1>中包括行近流速水头在内的进口水深Ho = H+α×V2/(2g)Ho = 4.050+1.05×0.7002/(2×9.81) = 4.076m进口内水深hs = h-i×L = 3.500-0.0020×30.00 = 3.440m当hs/Ho = 3.440/4.076 = 0.844 > 0.72时，<式1>中淹没系数σ计算公式如下: σ = 2.31×hs/Ho×(1-hs/Ho)0.4σ = 2.31×3.440/4.076×(1-3.440/4.076)0.4 = 0.927Q = 0.927×0.950×0.360×3.460×(2×9.81)0.5×4.0763/2= 40.003 m3/s4．计算成果分析无压流进口洞身水面以上净空面积与洞身横断面面积的比值(D-hs)/D = 0.140，不小于10%～30%，满足要求。
5_小桥涵水力计算资料
当计算基线通过河底时，
位能： Ep H
v2 动能： Ek 2g v2 Q2 能率： E0 E p Ek H H 2g 2 g 2
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五、小桥涵水流状态
当流量及流水断面形状为已知时，能率为水深的函数：
Q2 E0 f ( H ) H 2 g 2
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二、小桥涵水力计算的特点
2. 涵洞孔径计算的特点
（1）跨径与台高之间有一定比例关系，其经济比例通常为 1∶1～1.5∶1，孔径计算要解决跨径及台高两个关系； （2）考虑洞身过水阻力的影响，因为过水孔道长而小； （3）通常人工加固河床，提高允许流速； （4）洞身水流可充满洞身并可触及洞顶。
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二、小桥涵水力计算的特点
涵洞孔径计算与小桥孔径计算有什么不同？ 涵洞洞身随路基填土高度增加而增长，洞身断面尺寸对工 程量影响较大。因此计算涵洞孔径时，还要求跨径与台高 有一定的比例关系。通常采用加固河床提高容许流速的办 法来减小涵洞孔径，由于河床加固后的容许流速都比较高 ，如计算孔径时仍按容许不冲刷流速控制，根据设计流量 计算出涵洞孔径会很小，从而使得涵前水深增加，它将危 及到涵洞与路堤的安全。
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四、小桥涵孔径与水毁
1. 公路桥涵水毁的成因分析 2. 小桥涵水毁的防治
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公路桥涵水毁的成因分析
从小桥涵水毁实况，可归纳其水毁主要成因：
（ 1 ）较大孔径的小桥、涵洞，由于基础的埋置深度不够或 未设必要的调治防护构造物，而致桥台及涵洞进出口被冲 毁。
沪陕高速大桥桥墩受损 严重 商州水务局称洪 水冲刷所致
Q (a 1)
2
mi a
3 3 8 16
5 8
其中： Qs ——设计流量（m3/s）
箱涵、涵洞半压力流和非淹没压力流水力计算程序
半压力流涵洞计算适用条件：1.2D<H<1.5D,h<D(H为进口水深，D为涵洞高，△Z=a.q2^2/(2g.φ^2.hs^2)-a.q2^2/(2g.hc2^2) 1.093 d1=σ0.hc2-hs-△Z0.880池深差：d1-d0.000 3）消力池长度计算：水跃长度Lj=6.9×(hc2-hc1)20.62斜坡段长度Ls=m×(P+d) 5.64消力池长度：Lsj=Ls+β.Lj21.10三、消力池底板厚度计算1.基本资料消力池进口处的单宽流量q(m3/s.m)17.692上游总水头H0(m) 6.748消力池底板计算系数k1(可采用0.15～0.20）0.15消力池底板安全系数k2(可采用1.1～1.3） 1.2消力池底板的饱和重度γb(kN/m3)24消力池跃前收缩水深hc1(m) 1.912消力池跃后水深hc2(m) 4.900消力池跃前收缩断面流速Vc(m/s)9.253 2.按抗冲要求计算消力池底板厚度t(m)1.02取消力池的底板厚度（等厚）为：t= 1.1 3.按抗浮要求验算消力池底板顶面的水重（水深为跃后水深）：W=γ.hc249.00消力池底板上的脉动压力（跃前收缩断面流速水头的5%）2.18 Pm=0.05γ.Vc^2/(2g)消力池底板底面的扬压力：U=γ(hc2+t)60.00消力池底板安全系数： 2.00抗浮安全系数k2大于1.1～1.3,安全四、海漫长度计算基本资料消力池末端单宽流量qs=Q/B217.692上游总水头T0(m) 6.748海漫长度计算系数ks7当满足： 6.779246595海漫长度：47.45五、海漫长末羰沟槽冲刷深度及防冲槽计算基本资料海漫末端水深hm(m) 3.5沟槽土质允许不冲流速[V0]1渠槽末端宽度Bs(m)6海漫长末端单宽流量qm=Q/Bs7.667海漫长末端沟槽冲刷深度：dm=1.1qm/[V0]-hm 4.933公式来洞计算洞宽B源：《灌溉与适应计算备注例题黄色底纹标记为需要手动输入部分463.5300.002为半压力流 4.70.72.81.05点选进口型式八字墙自动选择0.67自动选择0.744.7+1.05*0.7^2/(2*9.81) 4.7346/(0.67*3.5*(2*9.81*(4.726+0.002*30-0.74*3.5))^0.5) 2.99。
二建必备公式整理
二建必备公式整理【二建必备公式整理】一、引言在二级建造师考试中，公式的掌握和运用至关重要。
准确的公式应用可以帮助考生解决许多实际工程问题，达到高效、准确的计算结果。
本文旨在整理和介绍二级建造师考试中常用的公式，帮助考生快速理解和掌握。
二、强度计算公式1.轴心受压构件稳定系数计算公式：稳定系数C = (1 - λ^(2/3))/(1 - λ^2)，λ表示构件长度与最小侧方寸之积比值。
该公式适用于轴心受压构件的稳定性计算，根据实际工程情况灵活选择。
2.材料强度计算公式：抗拉强度σ = F/A，其中F表示受力，A表示受力面积。
该公式适用于计算材料受力情况下的强度。
三、涵洞设计公式1.涵洞计算公式：涵洞长度L = N*(b+d) + 2*λ，其中N表示墩数，b表示每个墩的宽度，d表示每个墩的间距，λ表示增加的长度（大于0时表示延伸，小于0时表示缩短）。
该公式适用于涵洞长度的计算，考虑了墩的数量和宽度。
2.涵洞水力计算公式：装置涵洞出口水流量Q = C×W×h^(3/2)×L，其中C为单位宽度边坡折减系数，W为涵洞有效规模，h为有效过水深，L为涵洞长度。
该公式适用于涵洞水力计算，可以估算出涵洞的出口水流量。
四、工期计算公式1.固定工期计算公式：总工期T = t1 + t2 + t3 + ... + tn，其中t1、t2、t3...tn为各个工序的所需时间。
该公式适用于固定工期下的工序总计算。
2.流水线工期计算公式：总工期T = L/S，其中L为工程长度，S为每个工序的施工周期。
该公式适用于流水线施工方式下的工期计算。
五、经济评价公式1.投资回收期计算公式：投资回收期 = A/P，其中A为工程净现金流量总额，P为年份。
该公式适用于评估投资项目的回收期。
2.净利润率计算公式：净利润率 = (收入-成本)/收入×100%。
该公式适用于计算项目的净利润率。
六、单位换算公式1.长度换算公式：1米（m）= 100厘米（cm）= 1000毫米（mm）= 0.001千米（km）。
桥涵水文知识点总结
桥涵水文知识点总结一、水动力特性1. 水动力特性是指水流在桥涵结构周围的流动特性，包括水流速度、流态、水面流线、流速分布等。
2. 水动力特性的研究方法主要有实测和模拟两种，实测方法通过流速仪、水位计等设备对水流进行采样和监测；模拟方法通过数值模拟、物理模型等手段对水流进行模拟和分析。
3. 不同类型的桥涵结构对水流的影响不同，一般可分为通航桥涵、非通航桥涵、堰洼桥涵等类型，需要根据具体情况选择合适的研究方法进行水动力特性的分析。
二、水力计算1. 水力计算是指通过水流的基本水理原理和方法，对桥涵结构的水力性能进行计算和分析。
2. 水力计算的主要内容包括流量计算、水位计算、水力疏导计算等，需要通过材料力学、流体力学等知识对水流进行动态和静态的计算。
3. 水力计算对于桥涵结构的设计和施工具有重要的指导作用，能够保证结构的稳定性和安全性。
三、水力学模型1. 水力学模型是指通过对水流流动特性的模拟和分析，对桥涵结构的水动力性能进行试验和验证。
2. 水力学模型可分为物理模型和数值模型两种，物理模型通过实验室试验对水流进行模拟；数值模型通过数学模型和计算机仿真对水流进行模拟。
3. 水力学模型是研究桥涵水文的重要手段，通过对水流的模拟和分析能够为设计和施工提供可靠的依据。
四、水沙动力特性1. 水沙动力特性是指水流在含沙携砂条件下的水动力特性，包括含沙水流的流速、流态、水沙混合流的流态等。
2. 含沙水流对桥涵结构的冲刷和侵蚀作用较大，需要对水沙动力特性进行研究和分析，以保证结构的稳定性和安全性。
3. 水沙动力特性的研究方法与水动力特性类似，需要根据实际情况选择合适的实测和模拟手段进行分析。
五、水力失效机制1. 水力失效机制是指在水流作用下，桥涵结构可能发生的冲刷、侵蚀、破坏等水力失效现象。
2. 水力失效机制的研究对于桥涵结构的设计和施工具有重要的指导作用，能够为结构的安全性和稳定性提供依据。
3. 在水力失效机制的研究过程中，需要对水动力特性、水力计算、水力学模型、水沙动力特性等进行全面的分析和考虑，以保证结构在水流作用下的安全性。
第八章-小桥和涵洞孔径计算
面的水深为ht,则桥下过水断面平均宽度为：
B0
Qs
ht vbc
Nd
（8-2-8）
B0—桥下过水断面的平均宽度(m)；
vbc—河床的容许(不冲刷)流速(m/s)，可按表8-2-1采用。
第二节 小桥孔径计算
❖ 若桥孔断面为矩形，则桥孔长度L=B0；
❖ 若桥孔断面为梯形，则桥孔长度为：
L
B0
2m( 1 2
❖ 小桥涵孔径大小应根据设计流量、河床特性及河床进出口加固类型所允许 的平均流速等来确定。
❖ 小桥涵孔径计算的目的在于合理确定桥涵孔径大小、河床加固的类型和尺 寸、壅水高度、桥涵处路基和桥涵顶面的最低高程。
小桥 涵洞
小桥和涵洞按跨径分类表 多孔跨径总长L（m） 8≤ L ≤30 ——
单孔跨径L0（m） 5≤ L0 ≤20 L0 ≤5
第一节 小桥和涵洞勘测
一、小桥和涵洞勘测的主要任务
❖ 小桥和涵洞勘测包括外业勘测和内业设计两部分。 ❖ 通过对公路沿线的地形、地质、水文、气象及农田水利设施等情况进
行勘测和调查，为桥涵设计以及水力计算提供必要的资料和依据。
二、小桥和涵洞勘测的主要工作内容
❖ 1、勘测前的准备工作 ❖ 2、小桥和涵洞位置的选择 ❖ 3、小桥和涵洞测量 ❖ 4、小桥和涵洞类型选择
ε—挤压系数；见表8-2-2；
N—桥墩个数； d —桥墩宽度(m)；
其他符号意义同前。
第二节 小桥孔径计算
挤压系数ε与流速系数值φ
桥台形状 单孔桥锥坡填土 单孔桥有八字翼墙
ε 0.90 0.85
多孔桥或无锥坡或桥 台伸出锥坡以外
拱脚淹没的拱桥
0.80 0.75
表8-2-2
φ 0.90 0.90
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Σ ξ 0.90 C 62.02
洞底比降 i
0.2
洞宽 B
0.3
洞高 D
0
过水面积 A
0 χ 7
0
0.4
0.020
流量系数m3
R 0.429
n 0.014
1.5
2
3
0.852
【黑色数为输入值，红色数值为计算值】
动能修正系 数α
H0
淹没系数σ
Q计算 14.08
Q设计 5
1.058.80来自0.23755
出口渐变段 ξ 6
Σ ξ
洞底比降 修正系数β i 2
0.2
洞宽B
0.3
洞高D
0
过水面积A
0 χ 7
0.5 R 0.429
1.00 n 0.014
0.020 C 62.02
0.85
上游行近流 速V0
1.5
2
3
0.04
四、淹没压力流涵洞过流能力
淹没压力流涵洞过流计算表
进口损失系 拦污栅损失 闸门损失系 数ξ 1 系数ξ 2 数ξ 3 进口渐变段 出口渐变段损 出口损失系数ξ 4 损失系数ξ 失系数ξ 6
为短洞
一、无压流涵洞过流能力
无压流涵洞过流能力计算表
洞宽B 洞高D 流量系数 m 侧收缩系数ε 进口水深 洞进口内水深 洞底比降 上游行近流 速V0 H hs i
1.5
2
0.36
0.95
8.8
8.77
0.020
0.039
二、半有压流涵洞过流能力
半有压力流涵洞过流能力计算表
流量系数m1 洞身长 L 修正系数β 1 洞底比降 i 进口水深 H 洞宽 B 洞高 D 过水面积 A
0.670 χ 7
40 R 0.429
0.74 n 0.014
0.020 C 62.02
8.8
上游行近流 速V0
1.5 H0 8.80
2 Q计算 25.37
3
Q设计 5
0.04
三、非淹没压力流涵洞过流能力 2
非淹没压力流涵洞过流能力计算表
进口损失系 拦污栅损失 闸门损失系 数ξ 1 系数ξ 2 数ξ 3 进口渐变段ξ
涵洞过流能力采用《灌溉与排水渠系建筑物设计规范》（SL482-2011）附录D公式计算【黑色数为输入值，红色
设计流量Q= 洞宽 B 洞高 D 出口水深 h
5 m3/s
水流流态
1.5
2
1.2D
8.70
1.5D
淹没压力流 Q计算 10.75
2.4
进口水深H 洞身长 L 8H
3.00
8.8
长短洞判别
40
70.4
希 望 大 家 用 的 满 意
进口水深 流量系数 m2 H
8.8 H0 8.80
0.636 Q计算 23.74
Q设计 5
进口水深 出口水深 出口下游过 H h 水面积A下
8.8
上游行近流 速V0
8.7 H0 8.80
13.05 Q计算 10.75 Q设计 5
0.04