第9章 9.7.5 小桥孔径水力计算

《第9章 9.7.5 小桥孔径水力计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第9章 9.7.5 小桥孔径水力计算（32页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、 9.7.5 9.7.5 小桥孔径水力计算小桥孔径水力计算 Small bridge and culvert opening calculation 5.3.1 小桥孔径计算小桥孔径计算 小桥和大中桥设计略有不同，小桥一般不设引桥，小桥和大中桥设计略有不同，小桥一般不设引桥，桥面高程服从线路，即桥面标高和路面相同。桥面高程服从线路，即桥面标高和路面相同。大中桥大中桥：假定设计流量、设计水位不变，设计流速等：假定设计流量、设计水位不变，设计流速等 于天然河槽平均流速，推求桥孔长度，确定于天然河槽平均流速，推求桥孔长度，确定 桥面标高，允许桥下发生冲刷。桥面标高，允许桥下发生冲刷。 如果设计流速小

2、于天然状态的河底容许如果设计流速小于天然状态的河底容许不不冲刷冲刷流速，则流速，则河床可以不加固，河床可以不加固，桥孔长度可取通过设计桥孔长度可取通过设计流量时的水面宽，无需计算孔径，只需根据设计流流量时的水面宽，无需计算孔径，只需根据设计流量推算桥前水深，确定出桥面标高即可。量推算桥前水深，确定出桥面标高即可。小桥涵小桥涵：设计流量不变，：设计流量不变，通过人工加固河床，提高通过人工加固河床，提高河河 底底容许不冲刷流速容许不冲刷流速（the permit velocity for no scour） ，推求桥孔长度、桥前水深（设，推求桥孔长度、桥前水深（设 计水位），不允许桥下发生冲刷。计

3、水位），不允许桥下发生冲刷。1、小桥水流图式（、小桥水流图式（the flow pattern of small bridge） 当桥孔压缩河槽时，水流受到桥头路堤和墩台的当桥孔压缩河槽时，水流受到桥头路堤和墩台的挤束，桥前水位抬升，产生壅水，桥下水面降低，出挤束，桥前水位抬升，产生壅水，桥下水面降低，出现收缩断面，这些特性与宽顶堰类似。因此，现收缩断面，这些特性与宽顶堰类似。因此，小桥孔小桥孔径计算径计算采用宽顶堰理论作为设计基础。采用宽顶堰理论作为设计基础。 小桥水流图式，按下游水深的大小，可分为小桥水流图式，按下游水深的大小，可分为自由自由式出流式出流和和淹没式出流淹没式出流。桥下游天然

4、水深桥下游天然水深 ht（相应于设计流量）（相应于设计流量）桥前水深桥前水深 H 桥下水深桥下水深 h临界水深临界水深 hk1）自由式出流（）自由式出流（free discharge）当：当：ht 1.3hk 桥下水流为急流，下桥下水流为急流，下游水深对桥下过流能力无游水深对桥下过流能力无影响。影响。桥下水深桥下水深 h 1.3hk 桥下水流为缓流，桥下水流为缓流，桥下过流能力受下游水桥下过流能力受下游水深顶托的影响。深顶托的影响。桥下水深桥下水深 h hk此时桥下水深为桥下游天然水深此时桥下水深为桥下游天然水深 h=ht 。图图 5-85-8（b b）小桥淹没式出流图式）小桥淹没式出流图式H

5、kkkhthth2、小桥孔径计算小桥孔径计算 小桥孔径计算的任务是统一解决孔径、桥下流速小桥孔径计算的任务是统一解决孔径、桥下流速和桥前水深三者之间关系的问题。计算的内容是根据和桥前水深三者之间关系的问题。计算的内容是根据设计流量，选定河床加固类型及所对应的最大容许不设计流量，选定河床加固类型及所对应的最大容许不冲刷流速，确定满足过流能力和防冲条件的孔径和桥冲刷流速，确定满足过流能力和防冲条件的孔径和桥前壅水高度等。前壅水高度等。设计原则设计原则：使设计流量以最佳的流态通过桥孔，即：使设计流量以最佳的流态通过桥孔，即按按 临界水流状态设计临界水流状态设计。设计思路：设计思路：选定河床加固类型（

6、断面一般修整为规则断面，如选定河床加固类型（断面一般修整为规则断面，如矩形、梯形），矩形、梯形），确定河床容许不冲刷流速确定河床容许不冲刷流速Vbc （按表（按表5-12d），（无加固方案，根据河床天然土质，按表），（无加固方案，根据河床天然土质，按表5-12a、 5-12b、5-12c确定确定）令令Vk=Vbc和和QP比较比较H与与H允允 HH允允, ,方案可行方案可行 HH允允, ,调整调整L方案，直至满足方案，直至满足 要求为止。要求为止。L、H（1）小桥下游河槽天然水深）小桥下游河槽天然水深ht )265(2132 JRnQ ht试算，试算，Q- -QP/QP 1.3hk 淹没出流淹没

7、出流（4）孔径计算）孔径计算 自由出流（自由出流（ht1.3hk） 先计算临界水面宽，然后用临界水面宽确定桥先计算临界水面宽，然后用临界水面宽确定桥孔长度：孔长度：)275(311 kPkkPkkkVgQVhQhB 桥下通过设计洪水所需的水面宽：桥下通过设计洪水所需的水面宽：)285(3 NdVgQNdBBbcPk 桥孔长度：桥孔长度：矩形断面矩形断面： L = B梯形断面梯形断面： L = B+2mh (5-30)图图5-11 梯形断面桥孔（自由式出流）梯形断面桥孔（自由式出流）LBh khd1:m 淹没出流淹没出流（ht1.3hk） 先计算先计算桥下桥下通过设计洪水所需的平均水面宽（通过设

8、计洪水所需的平均水面宽（ht/2处）：处）：NdVhQBbctP 0矩形断面矩形断面： L = B0 梯形断面梯形断面： L = B0+2m(ht/2+h) (5-32)图图 5-12 梯形断面桥孔（淹没式出流）梯形断面桥孔（淹没式出流）L0Bh hd1:m2h（5）桥前水深）桥前水深H 自由出流自由出流)335(22222 gVgVhHHkk 淹没出流淹没出流)335(22222 gVgVhHHt 式中，式中，为流速系数，查表为流速系数，查表5-13。 VH为桥前水深为为桥前水深为H时的行近流速；时的行近流速；V为采用的桥为采用的桥孔长度对应的桥下流速。孔长度对应的桥下流速。 （5-33）式