小桥涵水力计算及确定孔径经验方法
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[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
17
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。
13
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。
9
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。
15
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
11
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
12
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。
7
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。
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。
哈工大桥涵水文第九章2(小桥涵)
H + Q hc
α 0 v 02
2g = ψ hk
= h c + (α
c
v c2 v c2 + ζ ) = hc + 2g 2 gϕ
2
v c = v max = 通常取： ∴ H = hk A 0 = f (H
ψ α0 =ψ =1
2
vk
2 v max + 2 gϕ
)
Q 2 − 2 gA 02
第八章
第八章
小桥和涵洞孔径计算
②淹没式出流： 淹没式出流： 桥下河槽被下游水流淹没，桥下过水断面的水深为ht， 桥下河槽被下游水流淹没，桥下过水断面的水深为ht，则桥下过水断面的平均 ht 宽度（ ht处 宽度（即1/2ht处）为：
QS B0 = + Nd ε ⋅ ht ⋅ vbc
当桥孔断面为矩形，则桥孔长度L=B 当桥孔断面为矩形，则桥孔长度L=B0； 当桥孔断面为梯形，则桥孔长度L=B ht+Δh)； 当桥孔断面为梯形，则桥孔长度L=B0+2m（1/2ht+Δh)；
对于矩形断面的桥孔，桥下的临界水深等于平均临界水深； 对于矩形断面的桥孔，桥下的临界水深等于平均临界水深； 对于宽浅的梯形断面，桥下的临界水深可近似等于平均临界水深； 对于宽浅的梯形断面，桥下的临界水深可近似等于平均临界水深； 对于窄而深的梯形断面，桥下的临界水深可按过水面积相等的关系近似求得； 对于窄而深的梯形断面，桥下的临界水深可按过水面积相等的关系近似求得；
1 Q = A⋅ ⋅R n
2 3
⋅i
1 2
若计算的Q值与设计流量相差一般不超过± 应用计算机计算不超过± 若计算的Q值与设计流量相差一般不超过±5%、应用计算机计算不超过±1%， 则假定的水深可作为天然水深。 则假定的水深可作为天然水深。
小桥涵计算
位于淤积较少的灌溉渠道上的涵洞孔径一般不小于075m全长不宜超过10m2钢筋混凝土盖板箱涵适用于低填土对地基承载力的要求没有拱涵高因此常用在要求通过较大的流量地质条件较差路堤高度有限且不适宜设置拱涵的情况
小桥涵分布及孔径计算
梁东 土木工程系 771211liangdong@
意义
桥涵工程费在铁路全部工程费中占相当大的比重。 而小桥、涵洞因数量众多，又约占桥涵工程费的一 半。 桥涵设置的优劣对线路的安全也有很大影响，所以 ，恰当地分布桥涵和正确地决定其孔径与类型是十 分重要的。
植物截留、填洼和入渗的整个过程称为蓄渗过程，这部分雨水不 产生地面径流而作为损失，扣除损失后剩余的雨量称为净雨。 如果降雨强度大于下渗强度，则超渗雨量就沿坡面开始漫流。坡 面漫流的雨水汇入河槽后，又从上游流向下游，从支流进入主流 ，最后到达流域出口断面，这个过程称为河槽集流。 在河槽集流过程中，随着坡面漫流的迅速汇集，使出口断面的流 量急增，水位猛涨，经过一段时间后出现最大流量（洪峰流量） ，后逐渐减退。
2、钢筋混凝土盖板箱涵
——适用于低填土，对地基承载力的要求没有拱涵高，因此，常用在要 求通过较大的流量，地质条件较差，路堤高度有限，且不适宜设置拱涵 的情况。
3、石盖板箱涵
——当流量较小，且附近有合适的石料时，采用这类涵洞能节省部分钢 筋和水泥，应优先选用。
4、石砌拱涵
——这类涵洞具有节约钢筋和水泥，通过较大的流量和在陡坡上较易设 置等优点，因此，拱涵虽然施工比较困难，但一般仍经常采用。当路堤 有足够高度，地质条件良好，具有较高的地基承载力，附近又有合适的 石料时，采用这类涵洞是合适的。
（二）涵洞孔径计算
涵洞与小桥相比，其特 点是孔径小，洞身长， 涵前水深可以高于涵洞 高度，所以，水流通过 涵洞的图式比小桥复杂 。 根据实验，按涵洞前壅 水是否淹没涵洞的进口 及洞顶，涵洞的水流图 分为无压式、半有压式 和有压式三类。
小桥涵分布及孔径计算
梁东 土木工程系 771211liangdong@
意义
桥涵工程费在铁路全部工程费中占相当大的比重。 而小桥、涵洞因数量众多，又约占桥涵工程费的一 半。 桥涵设置的优劣对线路的安全也有很大影响，所以 ，恰当地分布桥涵和正确地决定其孔径与类型是十 分重要的。
植物截留、填洼和入渗的整个过程称为蓄渗过程，这部分雨水不 产生地面径流而作为损失，扣除损失后剩余的雨量称为净雨。 如果降雨强度大于下渗强度，则超渗雨量就沿坡面开始漫流。坡 面漫流的雨水汇入河槽后，又从上游流向下游，从支流进入主流 ，最后到达流域出口断面，这个过程称为河槽集流。 在河槽集流过程中，随着坡面漫流的迅速汇集，使出口断面的流 量急增，水位猛涨，经过一段时间后出现最大流量（洪峰流量） ，后逐渐减退。
2、钢筋混凝土盖板箱涵
——适用于低填土，对地基承载力的要求没有拱涵高，因此，常用在要 求通过较大的流量，地质条件较差，路堤高度有限，且不适宜设置拱涵 的情况。
3、石盖板箱涵
——当流量较小，且附近有合适的石料时，采用这类涵洞能节省部分钢 筋和水泥，应优先选用。
4、石砌拱涵
——这类涵洞具有节约钢筋和水泥，通过较大的流量和在陡坡上较易设 置等优点，因此，拱涵虽然施工比较困难，但一般仍经常采用。当路堤 有足够高度，地质条件良好，具有较高的地基承载力，附近又有合适的 石料时，采用这类涵洞是合适的。
（二）涵洞孔径计算
涵洞与小桥相比，其特 点是孔径小，洞身长， 涵前水深可以高于涵洞 高度，所以，水流通过 涵洞的图式比小桥复杂 。 根据实验，按涵洞前壅 水是否淹没涵洞的进口 及洞顶，涵洞的水流图 分为无压式、半有压式 和有压式三类。
小桥涵水力计算及确定孔径经验方法
对于梯形断面
vk
b mhk b 2mhk
ghk
23
（3）临界坡度
用谢才流速公式计算流经河槽的流量 Q C RI
当水流为临界流时，
Qk
k g ,
Bk
I Ik
因此， k
k g
Bk
kC
RkIk
临界坡度
Ik
kg
Ck2RkBk
gh Ck2Rk
24
临界坡度
当为矩形断面时，
Ik
v
2 k
C
2 k
R
k
谢才系数C用满宁系数表达，
B
0
或
Q
Bg
21
临界水深
对于矩形断面 bhk
Q 2b 临界水深计算公式： g ( b h k ) 3 1
临界水深：
hk
3
Q2 b2g
或：
hk
v
2 k
g
22
（2）临界流速
临界流速：
vk Qk 1kk
k
Bk
g kg
Bk
而 h （断面平均水深） B
因此 vk gh
对于矩形断面 vk ghk
14
小桥涵水毁的防治
（1）注意小桥涵设计的合理性。桥涵位置的选定、结构的形 式、净孔的大小、进出口的布置等一系列因素，均不可忽 视。 （2）平原地区桥涵设计既要加大桥涵底纵坡，又要注意进 出口水流的纵向顺畅衔接。进口宜扩大引纳水流，有条件 时，涵洞进口可采用流线形（升高管节式）。 （3）山区水流流速较大，当桥涵处地基为土质时，为了防 止严重冲刷，应铺砌加固桥涵下的河沟底面。下游出口可 采用挑坎（一、二、三级挑坎）或加设急流槽、消力池、 消力槛等消能设施。
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
第9章 9.7.5 小桥孔径水力计算
桥下游天然水深 ht（相应于设计流量） 桥前水深 H 临界水深 hk 桥下水深 h
1）自由式出流（free discharge） 当：ht ≤ 1.3hk 桥下水流为急流，下 游水深对桥下过流能力无 影响。 桥下水深 h < hk
0 .3 hk
k
H
k
hk
ht
图 5-8（a）小桥自由式出流图式
小桥设计中，应尽量使桥下水深h接近临界水深hk， 使设计流量以最佳的水流状态通过桥孔。所以，小桥 设计是以临界函数为设计基础的。此时桥下水深可取 临界水深 h = hk。
2
桥前流速：V
H
QP
H
31 . 5 16 . 6
1 . 90 m / s
当桥前流速为1.90m/s时：
H 1 . 81 0 . 051 V H 1 . 81 0 . 051 1 . 90
2 2
1 . 63 m
当桥前水深为1.63m时，过水断面面积：
H HL
冲刷流速，确定满足过流能力和防冲条件的孔径和桥
前壅水高度等。
设计原则：使设计流量以最佳的流态通过桥孔，即按
临界水流状态设计。
设规则断面，如
矩形、梯形），确定河床容许不冲刷流速Vbc （按表
5-12d），（无加固方案，根据河床天然土质，按表
5-12a、 5-12b、5-12c确定） 令Vk=Vbc和QP 比较H与H允 ① H≤H允,方案可行 L、H
2
3 .5
2
1 . 25 m
9 . 80
③ 判别流态 ht= 1.20m < 1.3hk= 1.625m 桥下水流为自由出流。
④ 计算桥孔长度L
1）自由式出流（free discharge） 当：ht ≤ 1.3hk 桥下水流为急流，下 游水深对桥下过流能力无 影响。 桥下水深 h < hk
0 .3 hk
k
H
k
hk
ht
图 5-8（a）小桥自由式出流图式
小桥设计中，应尽量使桥下水深h接近临界水深hk， 使设计流量以最佳的水流状态通过桥孔。所以，小桥 设计是以临界函数为设计基础的。此时桥下水深可取 临界水深 h = hk。
2
桥前流速：V
H
QP
H
31 . 5 16 . 6
1 . 90 m / s
当桥前流速为1.90m/s时：
H 1 . 81 0 . 051 V H 1 . 81 0 . 051 1 . 90
2 2
1 . 63 m
当桥前水深为1.63m时，过水断面面积：
H HL
冲刷流速，确定满足过流能力和防冲条件的孔径和桥
前壅水高度等。
设计原则：使设计流量以最佳的流态通过桥孔，即按
临界水流状态设计。
设规则断面，如
矩形、梯形），确定河床容许不冲刷流速Vbc （按表
5-12d），（无加固方案，根据河床天然土质，按表
5-12a、 5-12b、5-12c确定） 令Vk=Vbc和QP 比较H与H允 ① H≤H允,方案可行 L、H
2
3 .5
2
1 . 25 m
9 . 80
③ 判别流态 ht= 1.20m < 1.3hk= 1.625m 桥下水流为自由出流。
④ 计算桥孔长度L
第8章小桥孔径计算
但在允许壅水高度与路线或路面标高的综合考虑中可不必强求哪一方必须符合哪一方的要求且可以通过技术经济评价综合考虑确定也就是说既可以以壅水高度确定的桥面或桥前引道标高作为路线纵断面设计中的控制点标高进行路线纵断面设计也可以以路线纵断面设计所确定的标高作为桥前壅水标高的控制指标进行小桥孔径设计这类情况通常发生在路线两侧的政治经济或军事设施对路线标高有特殊要求时
时考虑标准孔径B，使B>b（公路桥梁标准孔径有B=4，5， 6，8，10，13，16，20m等多种；铁路桥梁标准孔径有 B=4，5，6，8，10，12，16，20m）。再校核桥前壅水水深 H。因此，设计中应考虑V/、B、HP三个因素。 Q 2 hk 3 桥下矩形过水断面hk和流量的关系为： 2
g (eb)
∵
Q=AkVk=ebhkVk
• ∴
hk
Vk2
g
(1)
当以允许流速Vmax设计时，自由式小桥桥孔中的水深为h1=yhk ， 其过水断面与临界水深过水断面比较，有 Q=ebhkVk=ebh1Vmax=ebyhk Vmax 即 Vk =yVmax
hk
Vk2
g
1.5 0
y 2V 2
K K
自由式小桥桥孔中的水深h1<hk， H 令h1=yhk ，这里y为垂向收缩系数，
h1
h
y<1； y的具体数值由进口形式决定： 如非平滑进口，y=0.75～0.80；…。
• 自由出流时:
V 2 g ( H 0 yhk )
小桥孔径一般为矩形断面，水流发生侧向收缩处bc=eb，相应地
Q ebyhk 2 g ( H 0 yhk )
∴mh Bk hk Bk hk 0
2 k
时考虑标准孔径B，使B>b（公路桥梁标准孔径有B=4，5， 6，8，10，13，16，20m等多种；铁路桥梁标准孔径有 B=4，5，6，8，10，12，16，20m）。再校核桥前壅水水深 H。因此，设计中应考虑V/、B、HP三个因素。 Q 2 hk 3 桥下矩形过水断面hk和流量的关系为： 2
g (eb)
∵
Q=AkVk=ebhkVk
• ∴
hk
Vk2
g
(1)
当以允许流速Vmax设计时，自由式小桥桥孔中的水深为h1=yhk ， 其过水断面与临界水深过水断面比较，有 Q=ebhkVk=ebh1Vmax=ebyhk Vmax 即 Vk =yVmax
hk
Vk2
g
1.5 0
y 2V 2
K K
自由式小桥桥孔中的水深h1<hk， H 令h1=yhk ，这里y为垂向收缩系数，
h1
h
y<1； y的具体数值由进口形式决定： 如非平滑进口，y=0.75～0.80；…。
• 自由出流时:
V 2 g ( H 0 yhk )
小桥孔径一般为矩形断面，水流发生侧向收缩处bc=eb，相应地
Q ebyhk 2 g ( H 0 yhk )
∴mh Bk hk Bk hk 0
2 k
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4
一、任务及内容
2. 内容
（1）确定桥涵的孔径尺寸大小； （2）确定河床（进出口）加固的类型和尺寸，上下游需设
各种消能（力）设施的类型和尺寸； （3）计算并确定壅水高度，小桥桥面最低标高或小桥涵顶
上的最低路堤标高； （4）确定桥（涵）跨布孔方案。
5
二、小桥涵水力计算的特点
1. 小桥孔径计算的特点
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∶1.5，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。
8
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。 因此，控制涵前水深、满足泄流要求与具有一定合适断面 高宽比例，是涵洞孔径计算的基本要求。
（1）跨径与台高之间无一定比例关系，孔径计算主要是解 决跨径长度问题； （2）桥身断面的过水阻力小（桥台宽度较小），沿程阻力 忽略不计； （3）一般不加固河床，允许不冲刷流速是小桥孔径计算的 重要控制条件； （4）要求有一定的净空高度，计算时按水力学的宽顶堰计 算。
6
大中桥与小桥孔径计算有什么不同？
（3）公路沿线的小桥、涵洞布置的数量少，排水系统不完 善，或河沟上游有堆积物、漂浮物，导致小桥涵堵塞，引 起洪水漫流路面，冲蚀路肩乃至毁坏路基或桥涵。
13
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。
小桥涵水力计算及确定孔径经 验方法
第一节 小桥涵水力计算概要 第二节 小桥水力计算 第三节 涵洞水力计算 第四节 确定小桥涵孔径经验方法
2：指桥涵下过水净空的大小，它是桥涵设计的基本 尺寸。
2. 通常桥梁孔径用孔数和单孔跨径表示： 2—13m
3. 涵洞孔径用孔数、单孔跨径和涵台高度表示： 2—250×200cm2 （孔数—标准跨径×涵台
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小桥涵水毁的防治
（1）注意小桥涵设计的合理性。桥涵位置的选定、结构的形 式、净孔的大小、进出口的布置等一系列因素，均不可忽 视。 （2）平原地区桥涵设计既要加大桥涵底纵坡，又要注意进 出口水流的纵向顺畅衔接。进口宜扩大引纳水流，有条件 时，涵洞进口可采用流线形（升高管节式）。 （3）山区水流流速较大，当桥涵处地基为土质时，为了防 止严重冲刷，应铺砌加固桥涵下的河沟底面。下游出口可 采用挑坎（一、二、三级挑坎）或加设急流槽、消力池、 消力槛等消能设施。
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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。
高度） 4. 圆管涵则用涵管的孔数和内径表示：
2—150cm
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一、任务及内容
1. 任务
小桥涵水力计算主要是解决小桥涵孔径尺寸问题，通 过水力计算，确定桥涵孔径大小，以确保设计流量顺利安 全地通过桥（涵）下，而不发生不利冲刷、水毁以及不利 的壅水。
孔径计算的任务是：在足以宣泄设计洪水流量并保证 桥涵前雍水不致过高、桥涵下流速不致冲刷河床或结构物 的条件下，通过水力计算确定合理经济的桥涵孔径尺寸。
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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，正确 进行小桥涵水力计算，合理确定小桥涵孔径是防止水毁的 重要措施之一。
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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。
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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二、小桥涵水力计算的特点
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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。 （2）涵洞压缩水流过大，在墩台周围形成高速螺旋水流， 剧烈地冲刷床面泥沙，墩台前形成一个漏斗形的冲刷坑而 危及墩台。同时，冲起的泥砂随水流挟带运往下游，有时 在墩台的两侧逐渐下沉，造成淤塞。
一、任务及内容
2. 内容
（1）确定桥涵的孔径尺寸大小； （2）确定河床（进出口）加固的类型和尺寸，上下游需设
各种消能（力）设施的类型和尺寸； （3）计算并确定壅水高度，小桥桥面最低标高或小桥涵顶
上的最低路堤标高； （4）确定桥（涵）跨布孔方案。
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二、小桥涵水力计算的特点
1. 小桥孔径计算的特点
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∶1.5，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。 因此，控制涵前水深、满足泄流要求与具有一定合适断面 高宽比例，是涵洞孔径计算的基本要求。
（1）跨径与台高之间无一定比例关系，孔径计算主要是解 决跨径长度问题； （2）桥身断面的过水阻力小（桥台宽度较小），沿程阻力 忽略不计； （3）一般不加固河床，允许不冲刷流速是小桥孔径计算的 重要控制条件； （4）要求有一定的净空高度，计算时按水力学的宽顶堰计 算。
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大中桥与小桥孔径计算有什么不同？
（3）公路沿线的小桥、涵洞布置的数量少，排水系统不完 善，或河沟上游有堆积物、漂浮物，导致小桥涵堵塞，引 起洪水漫流路面，冲蚀路肩乃至毁坏路基或桥涵。
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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。
小桥涵水力计算及确定孔径经 验方法
第一节 小桥涵水力计算概要 第二节 小桥水力计算 第三节 涵洞水力计算 第四节 确定小桥涵孔径经验方法
2：指桥涵下过水净空的大小，它是桥涵设计的基本 尺寸。
2. 通常桥梁孔径用孔数和单孔跨径表示： 2—13m
3. 涵洞孔径用孔数、单孔跨径和涵台高度表示： 2—250×200cm2 （孔数—标准跨径×涵台
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小桥涵水毁的防治
（1）注意小桥涵设计的合理性。桥涵位置的选定、结构的形 式、净孔的大小、进出口的布置等一系列因素，均不可忽 视。 （2）平原地区桥涵设计既要加大桥涵底纵坡，又要注意进 出口水流的纵向顺畅衔接。进口宜扩大引纳水流，有条件 时，涵洞进口可采用流线形（升高管节式）。 （3）山区水流流速较大，当桥涵处地基为土质时，为了防 止严重冲刷，应铺砌加固桥涵下的河沟底面。下游出口可 采用挑坎（一、二、三级挑坎）或加设急流槽、消力池、 消力槛等消能设施。
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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。
高度） 4. 圆管涵则用涵管的孔数和内径表示：
2—150cm
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一、任务及内容
1. 任务
小桥涵水力计算主要是解决小桥涵孔径尺寸问题，通 过水力计算，确定桥涵孔径大小，以确保设计流量顺利安 全地通过桥（涵）下，而不发生不利冲刷、水毁以及不利 的壅水。
孔径计算的任务是：在足以宣泄设计洪水流量并保证 桥涵前雍水不致过高、桥涵下流速不致冲刷河床或结构物 的条件下，通过水力计算确定合理经济的桥涵孔径尺寸。
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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，正确 进行小桥涵水力计算，合理确定小桥涵孔径是防止水毁的 重要措施之一。
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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。
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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二、小桥涵水力计算的特点
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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。 （2）涵洞压缩水流过大，在墩台周围形成高速螺旋水流， 剧烈地冲刷床面泥沙，墩台前形成一个漏斗形的冲刷坑而 危及墩台。同时，冲起的泥砂随水流挟带运往下游，有时 在墩台的两侧逐渐下沉，造成淤塞。