钢筋混凝土拱涵水力计算表
混凝土圆管涵计算书
钢筋混凝土圆管涵（φ100cm）计算一. 设计资料设计荷载：公路Ⅰ级填土高度：H=1.5m：土容重：γ1=18KN/m3；土的内摩擦角φ=35°，管节内径D内=1.0m，外径D外=1.2m，管壁厚度为0.1m，每节1m长,采用30号混凝土，γ2=25KN/m3，混凝土强度为C15,管节下设10号混凝土0.2m。
二．外力计算1.恒载计算填土垂直压力q上=Hγ1=1.5×18=27KN/m2管节自重垂直压力 q管=γ2t=25×0.1=2.5 KN/m22.活载计算采用车辆荷载，公路Ⅰ级荷载标准，填料厚度等于或者大于0.5m不计汽车冲击力。
一个后轮单边荷载横向分布宽度=0.6/2+1.5×tan30°=1.166m故后轮垂直荷载横向分布宽度互相重叠，荷载横向分布宽度a 应两辆车后轮外边至外边计算。
即a=(0.6/2+1.5×tan30°)×2+(1.3+2×1.8)=7.23m同理，纵向后轮垂直荷载长度分布互相重叠，荷载纵向分布宽度b 应按照两辆车轮(后轴)外边至外边计算，即b=(0.2/2+1.5×tan30°)×2+1.4=3.33mq 汽=33.323.7140)(22⨯⨯⨯=23.26KN/m 2 三．弯矩计算和内力组合忽略管壁环向压力及径向剪力N和V,仅考虑管壁上的弯矩见上图。
1.恒载弯矩填土产生的弯矩为M1=M2=0.137q上R2(1-λ)=0.137×27×(1+1.2)/2×(1-λ)(其中λ=tan2(45°-φ/2)=0.271) =0.137×27×1.1×(1-0.271)=2.97KN·m管壁自重产生的弯矩为M管=0.369γtR2=0.369×25×0.1×1.12=1.12KN·m2.活载弯矩车辆荷载产生的弯矩为M汽=0.137q汽R2(1-λ)=0.137×23.26×1.12×0.729=2.81KN ·m3.内力组合γ0M d =0.9×(1.2M 恒+1.4M 汽)=0.9×1.2×(2.97+1.12)+1.4×2.81=8KN ·m正常使用极限状态下组合、短期组合： M S =M 恒+0.7M 汽=4.09+0.7×2.81=6.06 KN ·m长期组合: M L =M 恒+0.4M 汽=4.09+0.4×2.81=5.12KN ·m四．截面强度设计管节处预留接缝宽度为1cm,故实际预制管节长99cm,承受1m 内的荷载，考虑任一位置都可承受正负弯矩，布置双层钢筋φ10@100mm,由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》，按单筋截面算 χ=b f A f cd s sd =9.65.7811195）（⨯⨯=24.6mm h 0=100-25=75mmξb h 0=75×0.62=46.5＞χ=24.6mm而f cd b χ(h 0-χ/2)=6.9×103×0.99×0.0246×( 0.075-0.0246/2)=10.5KN ·m ＞8 KN ·m 满足截面强度要求。
钢筋砼水管及镇墩计算
力臂（m）
力矩（KN.m）
B6 B5 （2/3）*B1 （1/2）*B1 （2/3）*B2+B1 （1/2）*B2+B1 （π /4）*D2*（B3+B4）
1380.53 716.53 79.41 104.29 529.62 2305.80 284.85 4831.32
L= B= B1= B2= B3= B4= B5= B6= H1= H2= H3= H4=
3.5 4.3 1.1 3.2 2.2 2.1 2.58 2.29 3.05 1.97 2.25 1.17
＜B/6(满足要求)
0.72
＞1.5(满足要求)
＜［σ ］(满足要求) ＞0(满足要求)
B1*H3*(1/2)*L*γ B1*H2*L*γ B2*H1*L*γ
2 砼 砼
砼
602.85 277.72 108.28 189.61 163.80 854.00
砼
B2*H4*1/2*L*γ
砼
π /4*D *（B3+B4）*γ W1+W2+W3+W4-W5 Σ M/(Σ Y+W) X-(B)/2
84.39 1231.31 1509.03 3.20 1.05
C20砼轴心抗拉Rl(N/mm2) Kf
32 310 1.2 1.1 1.3
内径D(m) 管壁厚h(m)
1 0.10 6 28 32 26 35 30 3.6 0.6 1.5 22.5 25 10
上伸缩节头H3设 (水锤压力)设计水头起点H1(m)(镇墩H设) (水力)设计水头终点H2(m)(下伸缩节头H设)
水*V 水*VБайду номын сангаас
2 2
）/4g ）/4g
水力计算表
附录B 水力计算表《水力计算图表》汇集了给水排水工程设计常用的水力计算图表。
内容包括给水工程用钢管、铸铁管、塑料管水力计算表，圆形断面钢筋混凝土输水管水力计算表；圆形、矩形、马蹄形、蛋形断面排水管道水力计算图，以及梯形明渠水力计算图；热水管、钢塑复合管、蒸汽与压缩空气管的流量与压力损失计算表等。
为充分发挥实用设计功能以及配合计算机辅助设计的应用，《水力计算图表》配置了上述所有水力计算图表的电子软件，可通过计算机准确、方便、快速地检索、查询和计算。
B.0.1制表说明。
1水力计算表格按公式（4.4.1-1）编制，管道单位长度沿程水头损失为：i＝105C h－1.85dj－4.87q g1.85（B.0.1-1）式中i——管道单位长度水头损失（kPa/m）；d j——管道计算内径（m）；C h——海澄-威廉系数，C h＝140；q g——设计流量（m3/s）。
2建筑给水聚丙烯冷水管水力计算表分别按管系列S5、S4、S3.2和工作水温10℃编制。
建筑给水聚丙烯热水管水力计算表分别按管系列 S3.2、S2.5、S2.0和工作水温70℃编制。
i L＝0.011dj－4.87q g1.85（B.0.1-2）i R＝0.008dj－4.87q g1.85（B.0.1-3）式中i L——冷水管单位长度水头损失（kPa/m）；i R——热水管单位长度水头损失（kPa/m）；dj——管道计算内径（m）；q g——设计流量（m3/s）。
B.0.2水力计算表。
建筑给水聚丙烯冷水管水力计算表见本附录表B.0.2-1，B.0.2-2，B.0.2-3；建筑给水聚丙烯热水管水力计算表见本附录表B.0.2-4，B.0.2-5，B.0.2-6。
表B.0.2-1 冷水管S5管系列水力计算表11表B.0.2-2 冷水管S4管系列水力计算22表B.0.2-3 冷水管S3.2管系列水力计算3333表B.0.2-4 热水管S3.2管系列水力计算续表B.0.2-4表B.0.2-5 热水管S2.5管系列水力计算表55表B.0.2-6 热水管S2.0管系列水力计算表续表 B.0.2-6B.0.3修正系数。
浅析钢筋混凝土排水拱涵的结构计算
浅析钢筋混凝土排水拱涵的结构计算【摘要】：涵洞作为选矿厂尾矿库或公路工程的重要组成部分，钢筋混凝土排水拱涵作为涵洞的一种重要形式，对其进行研究具有非常重要的意义，本文以下内容将对钢筋混凝土排水拱涵的结构计算进行简要的分析，仅供参考。
【关键词】：钢筋混凝土；排水拱涵；结构计算1、前言涵洞作为道路桥梁或选矿厂尾矿库的重要组成部分，其有盖板涵、圆管涵、箱涵和拱涵等不同结构形式，其都有各自适用的范围。
攀西地区选矿厂繁多，有选矿厂就有尾矿库的情况，尾矿库大多选在“V”型山谷里，这样就破坏了原有的河流或原排水沟等排水设施，若处理不好，很容易产生地质灾害，一种处理方法就是在库内或尾矿坝下设排水设施，由于尾矿堆积较高，涵洞埋得较深，一般是埋深20-100m，一般采用排水拱涵的设计方案；而对于山区道路桥梁建设来说，由于其填土较厚，也一般采用钢筋混凝土拱涵，钢筋混凝土拱涵将上部填土荷载及活荷载转化成为拱的轴向力，极大的发挥了材料的力学性能，是一种受力合理、经济效益高的结构形式。
由以上分析，可知对拱涵的结构计算进行探讨具有非常重要的意义。
本文以下内容将对钢筋混凝土排水拱涵的结构计算进行简要的分析，仅供参考。
2、钢筋混凝土排水拱涵的荷载分析根据作者多年的实践经验，认为钢筋混凝土排水拱涵的荷载主要包含如下几个方面：第一，车辆荷载及其它活荷载。
车辆荷载及其它活荷载在向下传递的过程中会根据土质的类别有一个扩散角，也就是这些荷载是随着拱涵的深度增加而不断减少。
在一定的深度范围内，其荷载是可以忽略不计的，所以在进行荷载分析的过程中，要对拱涵的埋置深度综合考虑。
另外，还应注意对拱涵顶部产生最不利荷载压力的车型，这些选择好后，可以查结构计算手册，查出在拱涵顶深度范围内，车辆荷载的大小。
第二，垂直土压力。
首先要明确回填的土质，最好经过试验确定土自重。
知道了土重就可以根据规范给出的计算公式：σ=γH，进行垂直土压力计算，这个公式直观，但不能反应涵洞真实承受的土压力，这是因为规范规定垂直土压力按涵洞顶面内土柱重量计算，而没有考虑涵洞两侧土体与涵洞顶部土体间的不均匀沉降产生的附加应力，不均匀沉降产生的附加应力对土压力的影响很大，为了消除这一因素的影响，可以参考铁路规范采用土应力集中系数kz来修正规范公式，也就是利用σ=kzγH来进行土压力的计算，土应力集中系数一般为1.00~1.45，具体取值方法可参考铁路桥涵设计基本规范，采用修正后的计算公式所得结果经过验证可以完全满足工程需要。
钢筋混凝土管满流非满流的管道水力计算表
项目
换算结果
单位
计算公式或者依据
计算值
取值
=⋅
1
v = ⋅ 2/3 ⋅ ⅈ1/2
=
= − sⅈn ⋅ cos ⋅ 2
流量
Q
（m3/s）
流速
v
（m/s）
水力半径
R
（m）
水流断面
A
（m2）
湿周
ρ
1.8
钢筋混凝土圆管-非满流-水力计算（已知管径、流速、流量求充满度、坡度）
项目
单位
流量
Q
（m3/s）
流速
v
（m/s）
水力半径
R
（m）
水流断面
A
（m2）
计算公式或者依据
计算值
=⋅
1
v = ⋅ 2/3 ⋅ ⅈ1/2
=
= − sⅈn ⋅ cos ⋅ 2
= − + sⅈn ⋅ cos ⋅
2
0.06
=2⋅⋅
湿周
ρ
弧度
θ
等于角度×0.01745
粗糙度
n
钢筋混凝土圆管取0.014
坡度
i
充满度
h/D
管径
D
（m）
=2⋅ π− ⋅
0.66
0.93
0.014
0.0002
0.8
（m）
0.3
满度求坡度、流速）
换算结果
4500 m3/h
1.86 m/s
3.30 ‰
满度求坡度、流量）
涵洞(圆管涵、拱涵、箱涵、盖板涵)标准化设计宣贯
保护层最小厚度
保护层设计厚度
施工误差△： 预制0mm，现浇5mm
注：实际采用砼等级比上表规定低5Mpa，相应保护层厚度比规定 增加5～10mm；低10Mpa，增加10～15mm。
三、参考图的结构计算
结构耐久性
环境作用 砼强度 主筋最小保 净保护层
等级
等级 护层厚度(mm) 厚度(mm)
圆管涵
C
C40
沉降缝渗水
底部涌砂
细化防止沉降缝 渗水涌砂的措施。
填料脱落
沉降缝错台
一、以往设计、施工中存在的主要问题 沉降缝病害
技术性病害
危害：水流冲刷将台背回填砂带出，造成台背淘空。
原因：不均匀沉降引起错台现象；填缝料填塞不密实、 老化脱落致使沉降缝渗水，水流将台背回填砂带出，产
生涌砂现象，造成台背淘空。
措施建议：涵洞位置及数量应整体考虑、合理布设，尽 量减少后期沉降，养护部门及时对洞口、洞内的堵塞物 及锥坡长草进行清理；高速公路建议选择孔径不小于 1.5m的圆管涵，方便清淤。
一、以往设计、施工中存在的主要问题
功能性病害
通道涵长时间水浸、 涵顶刮擦、涵洞废弃
通道涵水浸
盖板涵、箱涵和拱 涵均增设5m净高的 涵洞类型。
λ=tan2(45-φ/2)
圆管自重：
M=0.369γtR2
混凝土圆管涵结构应按《04桥规》的规定进行承载能力极限状态的承载
能力(强度)和正常使用极限状态下的裂缝宽度的验算。
三、参考图的结构计算
(3) 盖板涵(EXCEL表格计算)
盖板两端简支
涵台两端简支
计算分析
涵台与盖板铰接 与基础固结
(1)盖板的长度与宽度之比大于等于2时，按简支单向板计算。 (2)分离式涵台:作为上下端简支的竖梁计算。 (3)整体式涵台身按上端与盖板不可移动的铰接、下端与基础固结计算。
涵洞水力计算
出口渐变段 ξ6
0.5
R
0.429
Σξ
1.00 n
0.014
洞底比降 修正系数β
i
2
0.010 0.85
C
上游行近流 速V0
62.02 4.67
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ξ1
系数ξ2
数ξ3
0.2
0.3
0.05
出口损失系数ξ4
0
进口渐变段 损失系数ξ
洞宽
B
洞高 D
1
26
0.65
上游行近流 速V0
1.27
H0 1.08
Q计算 128.86
过水面积 A
16.9
Q设计
35
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ξ1
系数ξ2
数ξ3
0.2
0.3
0
进口渐变段ξ5
0
洞宽B
洞高D 过水面积A
χ
6
1
6
14
出口渐变段损 失系数ξ6
5
0
0.4
洞宽 B
洞高 D
过水面积 A
χ
R
n
Σξ 0.95
C
洞底比降 i
0.003
流量系数m3
4
3
12
14
0.857 0.014 69.62 0.514
动能修正系 数α
1.05
H0
淹没系数σ Q计算
1.1
1
H0
2.11
流量系数m2
钢筋混凝土管满流非满流的管道水力计算表
计算值 0.01
取值
0.2 0.09
水力半径 R
������=������/������ ������=(������−sin ������⋅cos ������ )⋅������^2
水流断面 A
（m2） ������=(������−������+sin ������⋅cos ������ )⋅度 充满度 管径
θ n i h/D D （m）
等于角度×0.01745 钢筋混凝土圆管取0.014
0.93 0.014 0.0033 0.8 1
满度、坡度） 换算结果 m3/h m/s
钢筋混凝土圆管-非满流-水力计算（已知管径、流速、充满度求坡度、流量） 项目 流量 流速 Q v 单位 （m3/s） （m/s） （m） 计算公式或者依据
3.30 ‰
充满度求坡度、流量） 换算结果 44 m3/h 0.20 m/s
0.19 ‰
������=2⋅������⋅������
0.06
湿周
ρ
（m）
0.66 ������=2⋅(π−������)⋅������ 等于角度×0.01745 钢筋混凝土圆管取0.014 0.93 0.014
弧度 粗糙度
θ n
坡度 充满度 管径
i h/D D （m）
0.0002 0.8 0.3
充满度求坡度、流速） 换算结果 4500 m3/h 1.86 m/s
水力半径 R
弧度 粗糙度
θ n
坡度 充满度 管径
i h/D D （m）
0.0033 0.8 1
流量、流速） 换算结果 m /h m/s