《涵洞設(shè)計(jì)細(xì)則》講稿馮忠居_第1頁(yè)
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《涵洞設(shè)計(jì)細(xì)則》講稿馮忠居_第3頁(yè)
《涵洞設(shè)計(jì)細(xì)則》講稿馮忠居_第4頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、 解解 釋釋 馮忠居馮忠居 教授教授 長(zhǎng)安大學(xué)長(zhǎng)安大學(xué) 二零零七年九月二零零七年九月1.各類涵洞的使用條件,涵洞布設(shè)的基本要求,以及涵洞與路基在設(shè)計(jì)與施工中的相關(guān)要求;2.涵洞各個(gè)勘查階段的工作內(nèi)容、精度以及平縱布設(shè)要求;3.涵洞水利水文的計(jì)算方法及適用條件;4.各類涵洞的組成部分和構(gòu)造要求;5.涵洞上、下部結(jié)構(gòu)計(jì)算的方法;6.討論。內(nèi)容內(nèi)容1.為適應(yīng)公路建設(shè)需要,規(guī)范、指導(dǎo)公路涵洞的勘測(cè)設(shè)計(jì),依據(jù)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTG B01)和公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的規(guī)定,制定本細(xì)則。2.本細(xì)則適用于新建和改建各級(jí)公路涵洞的勘測(cè)設(shè)計(jì)。 3.涵洞布設(shè)除必須滿足排水、輸砂要求

2、外,還應(yīng)與公路排水系統(tǒng)、水利規(guī)劃及農(nóng)田排灌相合。一一.總則總則一總則4.公路涵洞設(shè)計(jì)應(yīng)符合安全、適用、經(jīng)濟(jì)、 美觀和有利環(huán)保的要求,并考慮因地制宜、就地取材、便于施工和養(yǎng)護(hù)等因素。5.公路涵洞的勘測(cè)設(shè)計(jì)除應(yīng)符合本細(xì)則規(guī)定外,尚應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家頒發(fā)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的規(guī)定。一總則1.涵洞 culvert 為保證地面水流能夠橫穿公路而設(shè)置的小型構(gòu) 造物,一般由基礎(chǔ)、洞身、洞口組成。2.管涵 pipe culvert 洞身為管形的涵洞。3.拱涵 arch culvert 洞身截面頂部呈拱形的涵洞。4.箱涵 box culvert 洞身為鋼筋混凝土箱形截面的涵洞。二二.術(shù)語術(shù)語(29個(gè),其中涵洞關(guān)于結(jié)構(gòu)個(gè)

3、,其中涵洞關(guān)于結(jié)構(gòu)9個(gè),水利水文個(gè),水利水文10個(gè),材料、作用及分項(xiàng)系數(shù)個(gè),材料、作用及分項(xiàng)系數(shù)9個(gè))個(gè))二術(shù)語5.蓋板涵 slab culvert 洞身以鋼筋混凝土板、石板等作為頂蓋的涵洞。6.壓力式涵洞 outlet submerged culvert 進(jìn)、出洞口都被水流淹沒,洞身涵長(zhǎng)范圍內(nèi)全斷 面過水且洞內(nèi)頂部承受水頭壓力的涵洞。7.半壓力式涵洞 inlet submerged culvert 進(jìn)口被水流淹沒,洞身內(nèi)只有部分段落承受水頭 壓力的涵洞。二術(shù)語8.無壓力式涵洞 inlet unsubmerged culvert 洞身全長(zhǎng)的水流處于無壓流動(dòng)狀態(tài)下的涵洞。9.倒虹吸涵 inver

4、ted siphon 路基兩側(cè)水流都高于涵洞進(jìn)、出水口,且靠水流 壓力通過形似倒虹吸的涵洞。10.匯水面積(集水面積) catchment area 流域分水線與涵位斷面之間所包圍的平面面積。11.徑流 runoff 陸地上的降水匯流到河流、湖庫(kù)、沼澤、海洋、 含水層或沙漠的水流。二術(shù)語12.壅水 back water 水流受到壓縮或潮水水位、干流水位頂托而 導(dǎo)致上游水位抬高的現(xiàn)象。 13.臨界流速 critical velocity 明渠水流中發(fā)生臨界水深的斷面平均流速。14.允許(不沖刷)流速 the permit velocity for no scour 涵洞和排水計(jì)算時(shí),保證不出現(xiàn)沖

5、刷所采用 的流速。二術(shù)語15.過水?dāng)嗝?wetted cross-section 河流、渠道或管道內(nèi)能排泄水流的橫斷面 。16.濕周 wetted perimeter 過水?dāng)嗝娴乃髋c河床(管道)接觸部分的 潤(rùn)濕邊界長(zhǎng)度。17.水力半徑 bydraulic radius 過水?dāng)嗝婷娣e與其濕周的比值。18.淤積 sediment 水流挾帶的泥沙由于流速減緩而沉積的現(xiàn)象。二術(shù)語19.糙率 coefficient of roughness 綜合反映河床粗糙程度對(duì)水流起摩阻影響的系 數(shù)。20.材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 characteristic value of material strength 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)或

6、構(gòu)件時(shí)采用的材料強(qiáng)度的基本代表 值。該值可根據(jù)符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的材料,取其強(qiáng) 度概率分布的0.05分位值確定。21.材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 design value of material strength 材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)后的值。二術(shù)語22.作用 actions 施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力如汽車、結(jié) 構(gòu)的自重及土壓力等,稱為直接作用,也稱 為荷載;引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原 因如地震、基礎(chǔ)不均勻沉降、溫度變化等, 稱為間接作用。兩者統(tǒng)稱為作用。23.作用標(biāo)準(zhǔn)值 characteristic value of an action 作用的主要代表值。其值可根據(jù)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期 內(nèi)最大概率分

7、布的某一分位值確定。二術(shù)語24.作用設(shè)計(jì)值 design value of an action 作用標(biāo)準(zhǔn)值乘以作用分項(xiàng)系數(shù)后的值。25.作用效應(yīng) effects of an action 結(jié)構(gòu)對(duì)所受作用的反映,稱為作用效應(yīng)。如由 作用產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的軸向力、彎矩、剪力、 應(yīng)力、裂縫、變形等。26.作用效應(yīng)組合 combination for action effects 結(jié)構(gòu)上幾種作用分別產(chǎn)生的效應(yīng)的隨機(jī)疊加。二術(shù)語27.安全等級(jí) safety class 根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞所產(chǎn)生后果的嚴(yán)重程度而劃分 的設(shè)計(jì)安全等級(jí)。28.結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) coefficient for importance of

8、 a structure 對(duì)不同安全等級(jí)的結(jié)構(gòu),為使其具有規(guī)定的可 靠度而對(duì)作用效應(yīng)附加的系數(shù)。二術(shù)語29.分項(xiàng)系數(shù) partial safety factor 為保證所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件具有規(guī)定的可靠 度,在結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式中采用的系 數(shù)。分為作用分項(xiàng)系數(shù)和材料分項(xiàng)系數(shù)等。二術(shù)語 解解 釋釋 馮忠居馮忠居 教授教授 長(zhǎng)安大學(xué)長(zhǎng)安大學(xué) 二零零七年九月二零零七年九月1.1.材料強(qiáng)度材料強(qiáng)度1) 涵洞所用石材、混凝土和砂漿的強(qiáng)度級(jí),應(yīng)按下列規(guī)定采用: 石材強(qiáng)度等級(jí):MU120、MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30; 混凝土強(qiáng)度等級(jí):C40、C35、C30、C25、C20

9、、C15; 砂漿強(qiáng)度等級(jí):M20、M15、M10、M7.5、M5。 三三.材料材料三材料注:石材強(qiáng)度等級(jí)采用邊長(zhǎng)70mm的含水飽和立方 體試 件的抗壓強(qiáng)度(MPa)表示??箟簭?qiáng)度取三塊試件 平均值; 混凝土強(qiáng)度等級(jí)的定義見公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng) 力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62); 砂漿的強(qiáng)度等級(jí)采用邊長(zhǎng)70.7mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試件 28d抗壓強(qiáng)度(MPa)表示??箟簭?qiáng)度取三塊試件平 均值; 不同尺寸的石材試件強(qiáng)度換算系數(shù)及石砌體的分類 可按附錄A的規(guī)定采用。三材料2) 石材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)按表3.1.2的規(guī)定采用。 表3.1.2 石材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa)三材料3) 混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)按表3.1

10、.3規(guī)定采用。 表3.1.3 混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa)三材料 4) 砂漿砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值規(guī)定如下: 混凝土預(yù)制塊砂漿砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fcd應(yīng) 按表3.1.4-1的規(guī)定采用。三材料 表3.1.4-1混凝土預(yù)制塊砂漿砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fcd(MPa)三材料塊石砂漿砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fcd應(yīng)按表3.1.4-2的規(guī)定采用。 表3.1.4-2 塊石砂漿砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fcd (MPa)注:對(duì)各類石砌體,應(yīng)按表中數(shù)值分別乘以下列系數(shù):細(xì)料 石砌體1.5;半細(xì)料石砌體1.3;粗料石砌體1.2;干砌塊 石砌體可采用砂漿強(qiáng)度為零時(shí)的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。三材料片石砂漿砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fcd應(yīng)按表3.1.4

11、-3的規(guī)定采用。 表3.1.4-3 片石砂漿砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fcd (MPa)注:干砌片石砌體可采用砂漿強(qiáng)度為零時(shí)的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。三材料各類砂漿砌體的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftd、彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftmd和直接抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fvd應(yīng)按表3.1.4-4的規(guī)定采用。 表3.1.4-4 砂漿砌體軸心抗拉、彎曲抗拉和直接抗剪強(qiáng) 度設(shè)計(jì)值(MPa)三材料注:(1) 砌體齡期為28d; (2) 規(guī)則砌塊砌體包括:塊石砌體、粗 料石砌 體、半細(xì)料石砌體、細(xì)料石砌體、混凝土預(yù) 制塊砌體; (3) 規(guī)則砌塊砌體在齒縫方向受剪時(shí),系通過砌 塊和灰縫剪破。三材料 5) 小石子混凝土砌塊石、片石砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,

12、應(yīng)分別按表3.1.5-1和表3.1.5-2及表3.1.5-3 的規(guī)定采用。 表3.1.5-1小石子混凝土砌塊石砌體軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fcd(MPa)注:砌塊為粗料石時(shí),軸心抗壓強(qiáng)度為表值乘1.2;砌塊為 細(xì)料石、半細(xì)料石時(shí),軸心抗壓強(qiáng)度為表值乘1.4。三材料 表3.1.5-2小石子混凝土砌片石砌體軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fcd (MPa)三材料 表3.1.5-3小石子混凝土砌塊石、片石砌體的軸心抗拉、 彎曲抗拉和直接抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa)注:其它規(guī)則砌塊砌體強(qiáng)度值為表內(nèi)塊石砌體值乘以下列 系數(shù):粗料石砌體0.7;細(xì)料石、半細(xì)料石砌體0.35。 三材料6) 混凝土及各類砌體的受壓彈性模量應(yīng)分別按表3

13、.1.6-1 、 表3.1.6-2的規(guī)定采用?;炷梁推鲶w的剪變模量Gc和Gm分別取其受壓彈性模量的0.4倍。 表3.1.6-1混凝土的受壓彈性模量(MPa)三材料 表3.1.6-2各類砌體受壓彈性模量(MPa)三材料7)普通鋼筋宜選用熱軋R235、HRB335、HRB400及KL400鋼筋。普通鋼筋的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fsk、抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)分別按表3.1.7的規(guī)定采用。三材料 表3.1.7 普通鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值及抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa) 注:(1) 表中d系指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的鋼筋公稱直徑,單位為mm。 (2) 鋼筋混凝土軸心受拉和小偏心受拉構(gòu)件的鋼筋抗拉 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值大于33

14、0MPa時(shí),仍應(yīng)按330MPa取用; (3) 構(gòu)件中配有不同種類的鋼筋時(shí),每種鋼筋應(yīng)采用各 自的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。三材料8)普通鋼筋的彈性模量應(yīng)按表3.1.8的規(guī)定采用。 表3.1.8 鋼筋的彈性模量Es(MPa)三材料2.2.材料基本要求材料基本要求1)公路涵洞所使用的材料的最低強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)符合表3.2.1的規(guī)定。鋼筋混凝土涵洞的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20。 表3.2.1 涵洞材料的最低強(qiáng)度等級(jí)三材料2) 片石混凝土為混凝土中摻入不多于其體積20%的片石,片石強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于混凝土強(qiáng)度等級(jí)和本細(xì)則第3.2.1條規(guī)定的石材最低強(qiáng)度等級(jí)。片石混凝土各項(xiàng)強(qiáng)度、彈性模量和剪變模量可按同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土采用

15、。3) 累年最冷月平均溫度等于或低于-10的地區(qū),當(dāng)無實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明材料確有足夠抗凍性能的,應(yīng)作抗凍試驗(yàn)。所用的石材抗凍性指標(biāo),應(yīng)符合下列規(guī)定: 石材在含水飽和狀態(tài)下經(jīng)過-15的凍結(jié)與20融化的循環(huán)25次。 試驗(yàn)后的材料應(yīng)無明顯損傷(裂縫、脫層),其強(qiáng)度不應(yīng)低于試驗(yàn)前的0.75倍。三材料4)石材應(yīng)具有耐風(fēng)化和抗侵蝕性。用于浸水或氣候潮濕地區(qū)的受力結(jié)構(gòu)的石材,其在含水飽和狀態(tài)下與干燥狀態(tài)下試塊極限抗壓強(qiáng)度的比值不應(yīng)低于0.8。5)結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的基本要求應(yīng)符合表3.2.5的規(guī)定。三材料 表3.2.5 結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的基本要求注:(1) 表中氯離子含量系指其與水泥用量的百分率; (2) 當(dāng)有實(shí)際

16、工程經(jīng)驗(yàn)時(shí),處于類環(huán)境中結(jié)構(gòu)混 凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)可比表中降低一個(gè)等級(jí)。三材料6) 普通鋼筋的最小混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)符合表3.2.6的規(guī)定。 表3.2.6 普通鋼筋最小混凝土保護(hù)層厚(mm)注:(1)預(yù)制鋼筋混凝土圓管涵最小混凝土保護(hù)層厚度 可按環(huán)境類別分別采用20、30、40、40mm。 (2)對(duì)于環(huán)氧樹脂涂層鋼筋,可按環(huán)境類別取 用。三材料 解解 釋釋 馮忠居馮忠居 教授教授 長(zhǎng)安大學(xué)長(zhǎng)安大學(xué) 二零零七年九月二零零七年九月1.1.涵洞分類涵洞分類1) 按建筑材料建筑材料涵洞分為石涵、混凝土涵、鋼筋混凝土涵、鋼波紋管涵等。2) 按構(gòu)造型式構(gòu)造型式涵洞分為管涵、蓋板涵、拱涵、箱涵等。常見的涵洞

17、適用跨徑應(yīng)符合表4.1.2的規(guī)定。四一般規(guī)定 表4.1.2各類涵洞適用跨徑(m)四一般規(guī)定3) 按填土高度填土高度涵洞分為明涵、暗涵,當(dāng)涵洞洞頂填土高度小于0.5m時(shí)稱明涵,當(dāng)涵洞洞頂填土高度大于或等于0.5m時(shí)稱暗涵。4) 按水力性質(zhì)水力性質(zhì)涵洞分為無壓力式、半壓力式、壓力式三種。2.2.各類涵洞的適用條件各類涵洞的適用條件1) 鋼筋混凝土管涵鋼筋混凝土管涵適用于缺少石料地區(qū)有足夠填土高度的小跨徑暗涵。一般采用單孔;多孔時(shí)不宜超過3孔。四一般規(guī)定2) 鋼筋混凝土蓋板涵鋼筋混凝土蓋板涵適用于無石料地區(qū)且過水面積較大的明涵或暗涵。3) 拱涵拱涵適用于跨越深溝或高路堤。4) 鋼筋混凝土箱涵鋼筋混凝

18、土箱涵適用于軟土地基。5) 石蓋板涵石蓋板涵適用于石料豐富、且過水流量較小的小型涵洞。6) 倒虹吸管涵倒虹吸管涵適用于路塹挖方高度不能滿足設(shè)置渡槽的凈空要求時(shí)的灌溉渠道,不適用于排洪河溝。7) 鋼波紋管涵鋼波紋管涵適用于地基承載力較低,或有較大沉降與變形的路基。四一般規(guī)定3.3.涵洞布設(shè)基本要求涵洞布設(shè)基本要求1) 各級(jí)公路涵洞設(shè)計(jì)洪水頻率、汽車荷載及安全等級(jí)應(yīng)符合表4.3.1的規(guī)定。 表4.3.1 涵洞設(shè)計(jì)洪水頻率、汽車荷載及安全等級(jí)注:(1)二級(jí)公路作為干線公路且重型車輛多時(shí),其涵 洞設(shè)計(jì)可采用公路-級(jí)汽車荷載。 (2)四級(jí)公路重型車輛少時(shí),其涵洞設(shè)計(jì)可采用公 路-級(jí)車輛荷載效應(yīng)的0.7倍

19、。四一般規(guī)定2) 新建涵洞應(yīng)采用無壓力式涵洞;當(dāng)涵前允許積水時(shí),可采用壓力式或半壓力式涵洞;當(dāng)路基頂面標(biāo)高低于橫穿溝渠的水面標(biāo)高時(shí),也可設(shè)置倒虹吸管涵。3) 涵洞的孔徑涵洞的孔徑,應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)洪水流量、河溝斷面形態(tài)、地質(zhì)和進(jìn)出水口溝床加固形式等條件,經(jīng)水力驗(yàn)算確定。4) 新建涵洞應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑新建涵洞應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑0.75m、1.0m、1.25m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m、4.0m、5.0m,其中0.75m的孔徑只適用于無淤積地區(qū)只適用于無淤積地區(qū)的灌溉渠。排洪涵洞跨徑不宜小于1.0m。四一般規(guī)定5) 涵洞內(nèi)徑或凈高不宜小于0.75m;涵洞長(zhǎng)度大于15m但小于30m時(shí),其內(nèi)徑或凈高

20、不宜小于1.0m;涵洞長(zhǎng)度大于30m且小于60m時(shí),其內(nèi)徑或凈高不宜小于1.25m;涵洞長(zhǎng)度大于60m時(shí),其內(nèi)徑或凈高不宜小于1.5m。當(dāng)舊路改建、拓寬時(shí)當(dāng)舊路改建、拓寬時(shí),如原涵洞狀態(tài)良好,其孔徑和長(zhǎng)度可視具體情況而定。寒冷地區(qū)寒冷地區(qū)的涵洞內(nèi)徑及凈高應(yīng)考慮涎流冰的影響。四一般規(guī)定6) 冰凍地區(qū)冰凍地區(qū)不宜采用小孔徑管涵和倒吸虹管涵洞。當(dāng) 有農(nóng)田排灌需要,必須采用時(shí),須在凍 期前將管內(nèi)積水排除,并將兩端進(jìn)出口封閉。7) 無壓力式涵洞內(nèi)頂點(diǎn)至最高流水面的凈空,應(yīng)符合表4.3.7的規(guī)定。涵前水深應(yīng)小于或等于涵洞凈高涵前水深應(yīng)小于或等于涵洞凈高的的1.15倍倍。可不計(jì)涵前積水對(duì)設(shè)計(jì)流量的影響。 表

21、4.3.7無壓力式涵洞凈空高度hd(m)四一般規(guī)定8) 涵洞位置涵洞位置應(yīng)符合沿線線形布設(shè)要求,當(dāng)不受線形布設(shè)限制時(shí),宜將涵洞位置選擇在地形有利,地質(zhì)條件良好,地基承載力較高、溝床穩(wěn)定的河(溝)段上。9) 涵洞出入口處應(yīng)設(shè)端墻或翼墻,其式樣和尺寸應(yīng)使涵洞具有相應(yīng)的過水能力和保證涵洞處路堤的穩(wěn)定。端墻或翼墻與洞身應(yīng)設(shè)縫隔開,縫內(nèi)填以不透水材料。四一般規(guī)定10) 涵洞的洞身和出入口一定范圍內(nèi)的溝床、路基坡面、錐體填方均應(yīng)鋪砌加固。出入口鋪砌的平面 形式應(yīng)根據(jù)溝形確定,對(duì)于無明顯溝槽者,出口平面宜采用等腰梯形,其鋪砌角可取為20;鋪砌材料應(yīng)按鋪砌層上最大流速確定,鋪砌末端必須設(shè)截水墻。當(dāng)溝床為巖石或

22、不被洪水沖移的大塊石、漂石所覆蓋時(shí),溝床可不作鋪砌。在縱坡陡、流速大的河溝,必要時(shí)還需設(shè)置急流槽、跌水及相應(yīng)的消能措施,并應(yīng)在端墻外端底部設(shè)置截水墻。在溝床鋪砌的端部,亦應(yīng)設(shè)置截水墻。四一般規(guī)定 11) 斜坡上的涵洞涵底縱坡涵底縱坡不宜大于5,圓管 涵的縱坡不宜大于3。當(dāng)涵底縱坡大于5時(shí), 涵底宜采用齒狀基礎(chǔ),或者出口設(shè)置為扶壁式。 當(dāng)涵底縱坡大于10時(shí),洞身及基礎(chǔ)應(yīng)分段作 成階梯形,前后兩節(jié)涵洞蓋板或拱圈的搭接高 度不應(yīng)小于其厚度的14。四一般規(guī)定 12) 沉降縫設(shè)置沉降縫設(shè)置。置于非巖石地基上的涵洞, 根 據(jù)涵洞的涵底縱坡及地基土情況,每隔4-6m 應(yīng)設(shè)置一道沉降縫;高路堤路基邊緣以下的

23、洞身及基礎(chǔ)每隔適當(dāng)距離應(yīng)設(shè)置沉降縫;舊 涵洞接長(zhǎng)時(shí),亦應(yīng)在新舊接頭處設(shè)置沉降縫。 沉降縫應(yīng)采用彈性不透水材料填塞。巖石地 基上的涵洞可不設(shè)沉降縫。四一般規(guī)定13) ,應(yīng)按涵洞的構(gòu)造、地質(zhì)條件及地基處理的情況,設(shè)計(jì)為整體式或非整體式。冰凍地區(qū),端墻與端管節(jié)應(yīng)采用整體的剛性基礎(chǔ)。14) 有水壓涵洞應(yīng)設(shè)置基礎(chǔ),管節(jié)接縫應(yīng)密不透水,避免水壓滲透,保證路堤及基底的穩(wěn)定性。15) 管涵及其他封閉式截面的涵洞,當(dāng)涵身底部土質(zhì)均勻,下沉量不大時(shí),涵洞可不設(shè)基礎(chǔ),并按表4.3.15進(jìn)行處置。但涵洞出入口應(yīng)設(shè)基礎(chǔ)并考慮防滲作用,以避免管節(jié)間發(fā)生不均勻沉降和接縫漏水。 四一般規(guī)定 表4.3.15涵身底部的處置形式四

24、一般規(guī)定16) 排洪涵洞和通道涵洞應(yīng)分別設(shè)置排洪涵洞和通道涵洞應(yīng)分別設(shè)置。如設(shè)置排洪涵兼通道時(shí),應(yīng)詳細(xì)分析歷史洪水情況,采取必要的防洪安全措施,確保人、畜和車輛的通行安全。17) 涵洞基礎(chǔ)應(yīng)計(jì)算工后沉降工后沉降,其工后沉降量不應(yīng)大于200mm。當(dāng)涵洞的工后沉降量不滿足上述要求時(shí),應(yīng)進(jìn)行地基處理。4.4.涵洞與路基在設(shè)計(jì)與施工中的相關(guān)要求涵洞與路基在設(shè)計(jì)與施工中的相關(guān)要求(重要)(重要)四一般規(guī)定1) 涵洞洞身兩側(cè)填土應(yīng)對(duì)稱均衡分層夯實(shí),其每側(cè)長(zhǎng)度不應(yīng)小于洞身兩側(cè)填土高度的一倍,壓實(shí)度不應(yīng)小于96。2) 高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路路堤與涵洞連接處應(yīng)設(shè)置過渡段,過渡段長(zhǎng)度宜按23倍路基填土高度確

25、定。路基壓實(shí)度不應(yīng)小于96%,填料強(qiáng)度、地基處理、涵臺(tái)背防排水等應(yīng)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。3) 當(dāng)采用機(jī)械填土?xí)r,須待涵洞圬工達(dá)到容許強(qiáng)度后,洞身兩側(cè)應(yīng)用人工或小型機(jī)具對(duì)稱夯填,待填方高出涵頂不少于1.0m時(shí),再用機(jī)械填筑。四一般規(guī)定4) 預(yù)制混凝土拱圈和鋼筋混凝土蓋板的寬度應(yīng)視起重及運(yùn)輸能力而定,但應(yīng)保證構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度,其寬度不應(yīng)小于1.0m。當(dāng)需加寬時(shí),可按0.5m的倍數(shù)增加。預(yù)制鋼筋混凝土圓形管節(jié)的長(zhǎng)度不宜小于1.0m。5) 施工時(shí)涵洞應(yīng)設(shè)上拱度施工時(shí)涵洞應(yīng)設(shè)上拱度,除高填土和長(zhǎng)、大孔徑涵洞需要計(jì)算外,一般涵洞的預(yù)設(shè)拱度,可按表4.4.5的規(guī)定設(shè)置。但入口流水槽面的高程不宜低于涵身中部流水槽面的

26、高程。四一般規(guī)定 表4.4.5涵洞預(yù)設(shè)上拱度6) 在同一區(qū)段內(nèi)的涵洞類型,應(yīng)力求簡(jiǎn)化,便于 施工及養(yǎng)護(hù)維修。四一般規(guī)定 解解 釋釋 馮忠居馮忠居 教授教授 長(zhǎng)安大學(xué)長(zhǎng)安大學(xué) 二零零七年九月二零零七年九月1.1.初測(cè)階段涵洞勘測(cè)的工作內(nèi)容和要求初測(cè)階段涵洞勘測(cè)的工作內(nèi)容和要求1) 初測(cè)階段勘測(cè)的目的目的是通過外業(yè)勘測(cè)和調(diào)查,收集和初步整理出涵洞設(shè)計(jì)所需的外業(yè)資料,包括涵洞所在區(qū)域的排水體系、地形、地質(zhì)、水文、農(nóng)田排灌等自然條件,結(jié)合路基排水系統(tǒng)合理擬定涵洞的位置、結(jié)構(gòu)類型、孔徑、高度、洞口布置及附屬工程等。五涵洞勘測(cè)2) 基本資料的收集 沿線地形圖,以能獲得匯水區(qū)流域面積、主河溝縱橫坡度等資料為

27、原則。 地質(zhì)特征資料和區(qū)域地質(zhì)圖及資料。 多年平均降雨量,與設(shè)計(jì)洪水頻率相對(duì)應(yīng)的24h降雨量及雨力等。 涵位附近上、下游壩、閘、渠等水利設(shè)施的修建情況和水文資料。 地區(qū)性洪水計(jì)算方法、歷史洪水資料、各河溝已有洪水計(jì)算成果。五涵洞勘測(cè) 現(xiàn)有排灌系統(tǒng)及規(guī)劃方案圖、各排灌渠的設(shè)計(jì)斷面、流量、水位等。 對(duì)于改建工程,還需收集有關(guān)原涵洞測(cè)設(shè)、施工及竣工資料。了解涵洞的使用、養(yǎng)護(hù)、水毀等情況。3) 初測(cè)的主要工作內(nèi)容 一般的涵洞經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)粗略勘測(cè)調(diào)查確定位置,但復(fù)雜的涵洞、改溝工程、人工排灌渠道等應(yīng)進(jìn)行高程與斷面測(cè)量。 當(dāng)涵洞處于村莊附近,應(yīng)調(diào)查歷史洪水位、常水位、溝床沖淤及漂浮物等情況。五涵洞勘測(cè) 調(diào)查涎流

28、冰、泥石流及既有涵洞現(xiàn)狀、結(jié)構(gòu)類型、基礎(chǔ)埋深、沖淤變化、運(yùn)用情況等。 征求當(dāng)?shù)厝罕姾陀嘘P(guān)部門對(duì)擬建涵洞的意見。現(xiàn)場(chǎng)初步選定涵洞類型、洞口型式及防護(hù)工程類型。 勾繪涵址匯水面積,進(jìn)行必要的水文、水力計(jì)算。 采用調(diào)查、挖探、鉆探相結(jié)合的方法了解地基承載力、地質(zhì)構(gòu)造和地下水情況及其對(duì)構(gòu)造物的穩(wěn)定性影響等。在涵洞軸線上勘探點(diǎn)不少于五涵洞勘測(cè) 1個(gè),其深度應(yīng)達(dá)到持力層,遇軟弱地基應(yīng)穿 過軟弱夾層。提供涵洞軸線地質(zhì)斷面圖與勘探 點(diǎn)柱狀圖。對(duì)地質(zhì)條件復(fù)雜的場(chǎng)地,應(yīng)增勘涵 洞中線及左、右邊線的地質(zhì)斷面圖。 對(duì)于改建工程,還應(yīng)查明原涵洞的位置、結(jié) 構(gòu)形式、荷載標(biāo)準(zhǔn)、跨徑、高度、長(zhǎng)度、基礎(chǔ) 形式及埋置深度、修建年

29、代、損毀修復(fù)等情況 及利用的程度。五涵洞勘測(cè)2.2.定測(cè)階段涵洞勘測(cè)的工作內(nèi)容和要求定測(cè)階段涵洞勘測(cè)的工作內(nèi)容和要求1) 定測(cè)階段涵洞勘測(cè)的目的目的是根據(jù)批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)文件所確定的原則和方案,在初測(cè)資料的基礎(chǔ)上,進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查、勘測(cè)、核實(shí)、補(bǔ)充或 修正,確定涵洞的位置、交角、結(jié)構(gòu)類型、孔徑、涵底標(biāo)高、地基土壤類別、基礎(chǔ)形式、洞口布置及附屬工程等,滿足施工圖設(shè)計(jì)需要。2) 定測(cè)的主要工作內(nèi)容 涵址平面示意圖和(工點(diǎn))地形圖測(cè)量一般的涵洞可繪制涵址平面示意圖。應(yīng)示出路線、溝渠、建筑物的相對(duì)位置;涵址樁號(hào);五涵洞勘測(cè) 歷史洪水位和泛濫范圍;原地面(含溝底)主 要特征點(diǎn)高程等。 復(fù)雜的涵洞,應(yīng)繪制涵址

30、地形圖。其范圍為上 游2倍溝寬、下游1倍溝寬,并超過鋪砌加固長(zhǎng) 度,順路線方向?yàn)樽罡邭v史洪水位以上0.5m。 除平面示意圖要求外,還應(yīng)增繪地面等高線; 設(shè)計(jì)頻率洪水泛濫線;涵洞及調(diào)治構(gòu)造物位 置;改溝位置;改建工程原有墩臺(tái)、進(jìn)出口及 鋪砌的位置和高程等。五涵洞勘測(cè) 涵址橫斷面測(cè)量 應(yīng)沿路線方向測(cè)量涵址中線溝渠斷面;當(dāng)溝渠 與路線正交時(shí),即為溝渠的橫斷面。比例尺可 根據(jù)溝渠寬度采用1:501:200,測(cè)繪范圍一 般在調(diào)查歷史洪水位以上0.5m,或洪水泛洪線 10m以外,溝渠有堤壩時(shí)應(yīng)測(cè)到堤外。應(yīng)示出 涵址樁號(hào);路基設(shè)計(jì)標(biāo)高;歷史洪水位、設(shè)計(jì) 水位;地貌情況;地質(zhì)挖探等。若溝形復(fù)雜, 洞口不易布置

31、時(shí),可選擇上、下游洞口附近補(bǔ) 測(cè)斷面。當(dāng)路幅較寬、斜交角度較大時(shí)尚需增 測(cè)必要的垂直溝渠的橫斷面。 五涵洞勘測(cè) 溝渠縱斷面測(cè)量 溝渠縱斷面一般應(yīng)沿溝底施測(cè),施測(cè)長(zhǎng)度為 上、下游洞口外不應(yīng)小于20米。 比例尺采用 1:1001:200。應(yīng)示出溝渠縱坡;沖淤情 況;涵址樁號(hào);路基設(shè)計(jì)標(biāo)高;歷史洪水位 和設(shè)計(jì)水位的水面線。對(duì)于改建工程,尚須 增加原涵洞、進(jìn)出口鋪砌加固等構(gòu)造物的位 置和高程等。 溝渠洪水縱坡測(cè)量 當(dāng)洪水位比降不易測(cè)到時(shí),可用常水位、低 水位比降或溝底平均坡度代替,其施測(cè)長(zhǎng)度:五涵洞勘測(cè) 在平原區(qū),宜沿溝渠上游測(cè)量200米,下游100 米;在山區(qū),宜沿溝渠上游測(cè)量100米,下游 50米

32、;如有陡坡跌水時(shí),其施測(cè)長(zhǎng)度還應(yīng)將陡 坡跌水包含在內(nèi)。 地質(zhì)調(diào)查及勘探 對(duì)存在不良地質(zhì)的涵洞或移位、新增涵洞,其 地基的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及巖土承載力應(yīng)補(bǔ) 充地質(zhì)勘探。提供資料與初測(cè)階段相同。五涵洞勘測(cè)3.3.涵洞勘測(cè)的精度要求涵洞勘測(cè)的精度要求1) 外業(yè)勘測(cè)資料應(yīng)準(zhǔn)確可靠、系統(tǒng)完整,要求深入現(xiàn)場(chǎng),反復(fù)細(xì)致地邊調(diào)查、邊勘測(cè)、邊核實(shí)、邊整理,最后提交涵洞勘測(cè)調(diào)查整理表。2) 復(fù)雜的涵洞、改溝工程、人工排灌渠道等,應(yīng)放樁并實(shí)測(cè)高程與斷面,必要時(shí)應(yīng)測(cè)繪1:500 1:2000工點(diǎn)地形圖。當(dāng)?shù)匦渭八臈l件簡(jiǎn)單時(shí),可在1:2000地形圖上查取或采用數(shù)字地面模型內(nèi)插獲取,并應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)。3) 涵洞調(diào)查和勘測(cè)

33、中的高程應(yīng)與路線高程系統(tǒng)一致,并應(yīng)起閉于路線的水準(zhǔn)點(diǎn),允許閉合差為五涵洞勘測(cè) (mm);平面位置應(yīng)與路線控制樁建立聯(lián) 系,量距限差1/2000。歷史洪水位、水文斷面 及溝渠洪水縱坡的高程讀數(shù)取位至厘米,允許 閉合差 (mm);水平量距誤差不大于 1/2000。 4. 4.涵洞的平面布設(shè)涵洞的平面布設(shè) 1) 涵洞布設(shè)原則 應(yīng)根據(jù)沿線地形、地質(zhì)、水文等條件,結(jié) 合路線排水系統(tǒng),適應(yīng)農(nóng)田排灌,經(jīng)濟(jì)合理地 布設(shè)涵洞。30 L50 L五涵洞勘測(cè) 在跨越排水溝槽處、通過農(nóng)田排灌渠道處、平原區(qū)路線通過較長(zhǎng)的低洼或泥沼地帶、傍山或沿溪路線暴雨時(shí)徑流易集中地帶以及邊溝排水需要時(shí),均應(yīng)設(shè)置涵洞。當(dāng)?shù)匦螚l件許可,經(jīng)

34、過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較,可并溝設(shè)涵。 涵洞位置和方向的布設(shè),宜與水流方向一致,避免因涵洞布設(shè)不當(dāng),引起上游水位壅高,淹沒農(nóng)田、村莊和路基,引起下游流速過大,加劇沖蝕溝岸及路基。 涵洞的設(shè)置應(yīng)綜合考慮施工和養(yǎng)護(hù)維修的要求,降低建設(shè)和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。五涵洞勘測(cè) 沿線涵洞布設(shè)密度應(yīng)根據(jù)地形、地貌、水文及農(nóng)田排灌等自然條件確定,但考慮路基施工壓實(shí)方便,其涵洞間距不宜小于50米。2) 山區(qū)涵洞布設(shè) 山嶺地區(qū)一般應(yīng)一溝一涵。在降雨量大或者暴雨集中且山坡植被很稀疏的地區(qū),河溝均不宜合并設(shè)涵。當(dāng)匯水區(qū)很小,兩河溝相距很近,又具備溝通的條件下,通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,可合并設(shè)涵,但應(yīng)注意修建必要的防護(hù)工程。五涵洞勘測(cè) 涵洞的設(shè)置

35、應(yīng)盡量符合水流方向,不宜為減短涵長(zhǎng)強(qiáng)行正交。當(dāng)流速或流量較大,或窄深河溝兩岸橫向坡度較大、河溝水流方向與路線不垂直時(shí),宜將涵洞斜交布設(shè),其斜度不宜大于45。 在截水溝排水出口處應(yīng)布設(shè)涵洞,以免水順邊溝流經(jīng)距離過長(zhǎng)而沖刷路面和路基。 路線的轉(zhuǎn)角大于90,曲線半徑較小,彎道前的縱坡大于4,且坡長(zhǎng)在200米內(nèi)又無其他涵洞時(shí),在彎道地點(diǎn)附近應(yīng)布設(shè)涵洞。 五涵洞勘測(cè) 路線由陡坡(5%)段過渡到緩坡(3%)段,在此200米內(nèi)又無其他涵洞時(shí),在變坡點(diǎn)附近應(yīng)布設(shè)涵洞。 沿溪線涵洞的布設(shè),應(yīng)考慮上游洞口水流方向,下游洞口應(yīng)不危及農(nóng)田和村鎮(zhèn)。五涵洞勘測(cè)3) 山前區(qū)(丘陵地帶)涵洞布設(shè) 流量較大、水流集中的丘陵河溝

36、,可集中設(shè)置涵洞;當(dāng)流量較小、水流分散時(shí),可采用分散與集中相結(jié)合的方法布設(shè)沿線涵洞。 丘陵區(qū)寬谷槽田地帶,可將涵洞布設(shè)在地質(zhì)條件較好的山坡坡腳或溪溝邊岸附近。 在漫流無顯著溝槽地帶,可采取分片泄洪的原則,結(jié)合水流出路選擇低洼處布設(shè)涵洞,但不應(yīng)過分集中布設(shè)。五涵洞勘測(cè) 在山口沖積扇地區(qū),應(yīng)分散布設(shè)涵洞,不應(yīng)強(qiáng)行改溝引至低洼處。兩沖積扇間洼地,亦應(yīng)布設(shè)涵洞。 路線跨越彎曲的河溝時(shí),在地形條件許可的情況下,可進(jìn)行裁彎取直,改移河溝,使水流暢通,并盡量與路線正交。當(dāng)路線跨越彎曲的溝谷處為堅(jiān)硬的巖石,且涵身很長(zhǎng)時(shí),不易改溝設(shè)涵,可將涵身設(shè)為曲線形,確保水流暢通,節(jié)省工程量。五涵洞勘測(cè) 在農(nóng)灌區(qū)應(yīng)與農(nóng)田排

37、灌系統(tǒng)相配合。當(dāng)須局部改變?cè)信殴嘞到y(tǒng)時(shí),不應(yīng)降低原有排灌功能。4) 平原區(qū)涵洞布設(shè) 應(yīng)根據(jù)農(nóng)業(yè)灌溉所需的天然河溝和人工渠道位置,按天然排灌系統(tǒng)布設(shè)涵洞,避免因改溝合并占用農(nóng)田和破壞既有的耕作和排灌系統(tǒng)。 對(duì)于人工排灌渠道,應(yīng)與當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門協(xié)商涵址及孔徑,避免調(diào)查不徹底,造成施工期間或工后增補(bǔ)涵洞。五涵洞勘測(cè) 在路線通過較長(zhǎng)的低洼、泥沼地段時(shí),應(yīng)向當(dāng)?shù)鼐用?、有關(guān)部門詳細(xì)了解水流趨向,在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置涵洞。 路線靠近村莊時(shí),涵洞布設(shè)應(yīng)能排除村內(nèi)瀝水,且涵洞的出水口設(shè)置應(yīng)不危及農(nóng)田和房屋。 在有長(zhǎng)期積水的低洼地段,應(yīng)設(shè)置涵洞,以降低路基兩側(cè)水位差。 當(dāng)河溝嚴(yán)重彎曲、分叉時(shí),可改溝取直或合并設(shè)正交涵

38、。移位后的涵洞,上游應(yīng)有1.5倍河槽寬的直溝段長(zhǎng)度,下游以占地面積及工程量最小為原則;宜設(shè)置上下游防護(hù)工程,以防止引 五涵洞勘測(cè)起上游水位壅高,造成淹沒農(nóng)田、村莊,或流速增大加劇下游溝岸與耕地的沖蝕。5) 不良地質(zhì)地段及特殊條件下的涵洞布設(shè) 涵洞應(yīng)盡量避免布設(shè)在泥石流地區(qū),無法繞避時(shí),可設(shè)在流通區(qū)的最窄處,且孔徑應(yīng)適當(dāng)增大,凈高應(yīng)比流動(dòng)泥石流的平衡高度高出1.0米以上。 在軟土泥沼地段,涵洞應(yīng)選擇在泥沼覆蓋層較淺或厚度較薄的地帶布設(shè),以便于地基基礎(chǔ)的處理。五涵洞勘測(cè) 在水庫(kù)回水區(qū)段涵洞應(yīng)布設(shè)在水庫(kù)正常蓄水位以上。地形地質(zhì)條件允許時(shí),可將涵洞移建于岸坡上。 在填挖交界地段,涵洞應(yīng)布設(shè)在原狀地基上

39、,或?qū)⑼诜铰坊M(jìn)行開挖,然后填筑涵洞地基,以避免不均勻沉降。 路基高填地段,河溝邊坡穩(wěn)定、土壤密實(shí)時(shí),可將涵址從溝底移至岸坡上。 五涵洞勘測(cè)5.5.涵洞的立面布設(shè)涵洞的立面布設(shè)1) 涵洞布設(shè)原則 應(yīng)根據(jù)實(shí)際地形、地質(zhì)及水文等條件進(jìn)行涵洞立面布設(shè),確保涵洞基礎(chǔ)穩(wěn)定,涵底不沖不淤。 坡山嶺重丘地區(qū)河溝縱坡較陡,水流流速較大,涵洞立面布設(shè)應(yīng)結(jié)合具體地形地質(zhì)情況,設(shè)置緩坡涵或陡涵。 平原微丘地區(qū)河溝縱坡較平緩,水流流速較小,設(shè)在天然河床上的涵洞,其鋪砌頂面標(biāo)高及坡度應(yīng)與天然溝底標(biāo)高及溝底縱坡基本一致。五涵洞勘測(cè)2) 平原微丘區(qū)涵洞布設(shè) 當(dāng)河溝縱坡3%,且涵長(zhǎng)15m時(shí),涵洞基底可水平設(shè)置,涵底鋪砌縱坡可

40、采用1%3%。 當(dāng)河溝縱坡3%,但6%時(shí),涵底鋪砌可采用與天然河溝相同的縱坡。涵洞基礎(chǔ)底面當(dāng)河溝縱坡較小時(shí),可設(shè)置為平置式;河溝縱坡較大時(shí),可設(shè)置為斜置式。當(dāng)路線以路塹形式通過灌溉溝渠且不滿足建設(shè)渡槽的凈空要求時(shí),可采用豎井式倒虹吸管涵洞,其立面布設(shè)應(yīng)使出水口鋪砌頂面標(biāo)高低于五涵洞勘測(cè)進(jìn)水口標(biāo)高,涵身底部順?biāo)飨蚩v坡可采用1%3%。構(gòu)造中應(yīng)注意采取防漏和防淤措施。3) 山嶺重丘區(qū)涵洞布設(shè) 緩坡涵洞布設(shè) 當(dāng)河溝中縱坡較小且涵長(zhǎng)較短時(shí),可按下游洞口溝床標(biāo)高,以3%左右的緩坡向上延伸設(shè)置涵底鋪砌。上游的鋪砌,選擇合適的坡率與原溝底面連接。涵底基礎(chǔ)與平原微丘地區(qū)設(shè)置方法相同。 當(dāng)河溝縱坡較大,但15%

41、,如地質(zhì)條件良好,五涵洞勘測(cè) 基底有足夠的強(qiáng)度且縱、橫向均勻一致時(shí)。若 附近有大量石方可利用,可將涵洞基礎(chǔ)以緩坡 形式設(shè)置在緊密砌石基底上。上游砌石與原溝 底面平順銜接,下游洞口坡度較陡、流速較大 時(shí),應(yīng)采取適當(dāng)?shù)南艽胧?陡坡涵洞布設(shè) 對(duì)于縱坡10%的土質(zhì)地基河溝,或縱坡hN時(shí));hN下游溝槽正常水深;ho形成勻流時(shí)洞內(nèi)正常水深;Ic出口處形成水深ho時(shí)的坡度七涵洞水力計(jì)算圖b 半有壓涵洞水流狀態(tài)示意圖七涵洞水力計(jì)算圖c 有壓涵洞水流狀態(tài)示意圖七涵洞水力計(jì)算 1) 涵洞水力計(jì)算是孔徑設(shè)計(jì)的依據(jù),必須保 證設(shè)計(jì)洪水、漂浮物等的安全通過,確保路 基及基底的穩(wěn)定,滿足排灌需要,避免對(duì)上、 下游農(nóng)

42、田、房舍的不利影響,并考慮工程造 價(jià)的經(jīng)濟(jì)合理。 2) 根據(jù)公路等級(jí),求得涵洞規(guī)定設(shè)計(jì)洪水頻 率的設(shè)計(jì)流量,并初擬涵洞的類型、洞口式 樣和孔徑后,應(yīng)進(jìn)行水力計(jì)算;驗(yàn)算涵內(nèi)流 速、水深和涵前壅水位。七涵洞水力計(jì)算 3) 涵洞水力計(jì)算圖示應(yīng)采用無壓力式,并應(yīng)符 合4.3.7條規(guī)定;僅在特殊情況下,有充分的技 術(shù)經(jīng)濟(jì)比較依據(jù)時(shí),方可采用半壓力式或壓力 式涵洞。 4) 涵洞孔徑應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑,當(dāng)采用多孔時(shí)應(yīng) 注意流量分配的不均勻性。 5) 人工排灌渠道上的涵洞,應(yīng)依據(jù)排灌流量和 當(dāng)?shù)厮块T及有關(guān)單位意見確定其孔徑。不 宜壓縮排灌渠道過水面積。 七涵洞水力計(jì)算 6) 山區(qū)涵洞的布設(shè),應(yīng)保證路基和涵洞的

43、穩(wěn)定、免遭水毀,必須采取相應(yīng)的工程措施防止沖刷和消耗能量。其陡坡過水消能建筑物一般布置型式見(圖7.1.6)。 圖7.1.6 陡坡過水建筑物組成圖七涵洞水力計(jì)算2.2.涵洞孔徑驗(yàn)算涵洞孔徑驗(yàn)算 1) 無壓力式涵洞的孔徑驗(yàn)算 水流類型有緩流、急流和臨界流三種。在明渠 中,當(dāng)流量為定值時(shí),水流類型隨溝底坡度而 變,若溝底坡度較緩,則流速較小,而水深較 大;若溝底坡度較陡,則流速較大,而水深較 ?。ㄈ鐖Da).當(dāng)流量一定時(shí),若hhk,則vvk, 能率E(即斷面單位能量)隨水深h增加而增大, 勢(shì)能大而動(dòng)能小,水深流緩,水流處于緩流狀 態(tài),稱為緩流;若h vk, 能率E隨水深 增大而減小,勢(shì)能小而動(dòng)能大,

44、水淺流急,七涵洞水力計(jì)算 水流處于急流狀態(tài),稱為急流;h=hk,v=vk,能率E達(dá)到最小值,即緩流與急流的分界處水流處于臨界狀態(tài),稱為臨界流。 水流類型圖 七涵洞水力計(jì)算 根據(jù)河溝斷面形態(tài)初擬孔徑后,應(yīng)按下列公式 驗(yàn)算涵內(nèi)流速、水深和涵前壅水位。 臨界流狀態(tài) (7.2.1-1) (7.2.1-2)P3KKQ gVBPKKQAV七涵洞水力計(jì)算KqsVV0.9qskh0.9h22qsqqs2VVhh2g2gyqqHHh (7.2.1-3) (7.2.1-4) (7.2.1-5) (7.2.1-6)七涵洞水力計(jì)算 當(dāng)HsHcd1.3hkId(LhLc)時(shí),應(yīng)改 按淹沒流狀態(tài)驗(yàn)算。 當(dāng)涵洞內(nèi)鋪砌面允許

45、流速VyVqs(涵內(nèi)收 縮斷面處流速)時(shí),應(yīng)改變鋪砌類型,使 VyVqs。 當(dāng)Hy (涵前壅水位)超過涵前允許淹沒水 位時(shí),應(yīng)增大孔徑。七涵洞水力計(jì)算 淹沒流狀態(tài)(緩流) (7.2.1-7) (7.2.1-8) (7.2.1-9) (7.2.1-10) (7.2.1-11) 01211 22sys20VVHH2g2g20yVHH2gs00SV2g(H -H ) psQAV七涵洞水力計(jì)算 (7.2.1-12) (7.2.1-13) 當(dāng)VsVy時(shí),應(yīng)改變鋪砌類型,使VyVs,或 增大孔徑使VsVy。 當(dāng)Hy (涵前壅水位)超過涵前允許淹沒水位 時(shí),應(yīng)增大孔徑;當(dāng)Hy低于涵前允許淹沒水位 過多時(shí),可

46、考慮縮減孔徑。16h1CRnh222g LC R七涵洞水力計(jì)算 急流(補(bǔ)充) 當(dāng)鐵路跨越坡度陡峻地區(qū)的河溝時(shí),為了適 應(yīng)地形,順暢宣泄水流,節(jié)省建設(shè)投資,往 往要修建陡坡涵洞。陡坡涵洞由于縱坡陡峻, 水流通過涵洞時(shí),呈現(xiàn)急流狀態(tài),采用下式 進(jìn)行洞內(nèi)水力計(jì)算: 按等截面均勻流計(jì)算,即:2 13 21vR inQA v七涵洞水力計(jì)算 陡坡涵洞的水力特征是洞內(nèi)水深小于臨界水 深hk,洞內(nèi)坡度大于臨界坡度ik,洞內(nèi)流速大 于vk,為確定其水力條件和判別其水流狀態(tài), 一般先計(jì)算臨界水深hk和臨界坡度ik,hk和ik 的計(jì)算見有關(guān)參考書。 摻氣水流計(jì)算 在流速很大的水流中,流體摻進(jìn)了空氣,成 為摻氣水流,

47、空氣體積與水和空氣總體積之 比,稱為摻氣系數(shù)。 七涵洞水力計(jì)算 當(dāng)洞底坡度i0.06,未考慮摻氣之前的水流 流速v=3.5m/s,R0.3m時(shí),應(yīng)考慮水流摻氣。 其計(jì)算式見有關(guān)參考書。 2) 倒虹吸涵洞的孔徑計(jì)算。 倒虹吸管是一個(gè)中段低下的壓力管道,主要 由進(jìn)口段、水平段和出口段三部分組成,管 身斷面通常為圓形或矩形。倒虹吸管的過水 原理,是借助水壓將水由進(jìn)口端壓至出口端 渠道。 七涵洞水力計(jì)算 進(jìn)、出口應(yīng)做成與渠道連接的漸變段,作適 當(dāng)長(zhǎng)度的鋪砌加固,其末端設(shè)置垂裙,以防 止或減少滲漏及沖刷。 倒虹吸管水力計(jì)算的目的,在于合理選擇斷 面尺寸與流速、計(jì)算各種水頭損失、核算通 過流量并確定倒虹吸

48、管進(jìn)、出口高程等。 倒虹吸過水面積應(yīng)按下列公式計(jì)算: (7.2.2-1) (7.2.2-2)p0QA 2gZ 01 51 七涵洞水力計(jì)算 阻力系數(shù)一般包括:管徑變化阻力系數(shù),進(jìn) 口阻力系數(shù),轉(zhuǎn)彎阻力系數(shù),沿程阻力系數(shù)和 出口阻力系數(shù)等,各阻力系數(shù)應(yīng)按以下規(guī)定確 定。 管徑變化阻力系數(shù)1,按表7.2.2-1確定。 表7.2.2-1 管徑變化阻力系數(shù)1 注:A1為較小的斷面面積,A2為較大的斷面面積。七涵洞水力計(jì)算 進(jìn)口阻力系數(shù)2,按表7.2.2-2確定。 表7.2.2-2 進(jìn)口阻力系數(shù)2七涵洞水力計(jì)算 轉(zhuǎn)彎阻力系數(shù)3 轉(zhuǎn)彎分為急彎和緩彎兩種,轉(zhuǎn)彎角15 時(shí)為緩彎,15時(shí)為急彎。急彎的阻 力系數(shù)3

49、視角大小,按表7.2.2-3確 定。緩彎的阻力系數(shù)3,按下式計(jì)算。 (7.2.2-3) 3k90七涵洞水力計(jì)算 表7.2.2-3 急彎阻力系數(shù)3 表7.2.2-4 緩彎矩形斷面k值 七涵洞水力計(jì)算 表7.2.2-5 緩彎圓形斷面的k值 沿程阻力系數(shù)4,按下式計(jì)算 (7.2.2-4)22hh4432gn LR七涵洞水力計(jì)算 出口阻力系數(shù)5,一般采用1.0。3.3.過水消能建筑物的水力計(jì)算過水消能建筑物的水力計(jì)算 1) 消力池的水力計(jì)算: 初估消力池下挖深度d ,可按下列公式計(jì)算收 縮斷面的水深和流速(圖7.3.1)。 圖7.3.1消力池計(jì)算圖式七涵洞水力計(jì)算 (7.3.1-1) (7.3.1-2

50、) 計(jì)算hc的水躍共軛水深hc (7.3.1-3) 驗(yàn)算假定的池深為了使消力池產(chǎn)生淹沒式水躍,可按下式驗(yàn)算: (7.3.1-4) ckcV2g(dp 1.5h -h )ccQhBV3ckcchhh1 8()12htchd1.1h七涵洞水力計(jì)算假定的池深d經(jīng)試算至等式成立(相差不大于5%)為止,d即為確定池深。 水流的射流長(zhǎng)度L1,可按下式計(jì)算 (7.3.1-5) 水躍長(zhǎng)度L2消力池內(nèi)的水躍是一種強(qiáng)迫形成的水躍,它的長(zhǎng)度比自由水躍長(zhǎng)度為短,可按下式計(jì)算. L2=5(hc-hc) (7.3.1-6) k1k2d2phLVg七涵洞水力計(jì)算 消力池的池長(zhǎng)L,可按下式計(jì)算。 LL1+L2 (7.3.1-

51、7) 水躍靜定緩和所需的鋪砌長(zhǎng)度L0由于水流發(fā)生水躍后仍存在剩余動(dòng)能,需有一個(gè)靜定緩和的過程,故池后加設(shè)一段鋪砌長(zhǎng)度L0,可按下式計(jì)算。 L0(2.53.0)L2 (7.3.1-8) 2) 消力檻的水力計(jì)算消力檻類似消力池,即決定檻高及消力池的長(zhǎng)度。其中消力池長(zhǎng)度可按公式(7.3.1-7)算。 七涵洞水力計(jì)算檻高P1可按下式計(jì)算(圖7.3.2)。 圖7.3.2消力檻計(jì)算圖式 (7.3.2-1)2321c2scqqPhM2g( h )七涵洞水力計(jì)算 檻上水深H1和檻上總水頭H10的確定 (7.3.2-2) (7.3.2-3) 消力檻淹沒系數(shù)s的確定。 (7.3.2-4) 計(jì)算中可按表7.3.2選

52、用s的數(shù)值。表中當(dāng)hs/H100.45時(shí),s 1,為自由出流;當(dāng)hs/H100.45時(shí),s 1,為淹沒出流。 21102cqHH2gh2310sqHMss10hfH七涵洞水力計(jì)算 表7.3.2消力檻的淹沒系數(shù)s值 消力檻高P1的確定 根據(jù)公式(7.3.2-1)(7.3.2-3)、表7.3.2,先假定s 1求得消力檻淹沒系數(shù)s,判斷出檻水流情況。當(dāng)為自由出流時(shí),則P1值即為所求得的值;當(dāng)為淹沒出流時(shí),可重新假定P1值,七涵洞水力計(jì)算 試算s值。試算中以公式(7.3.2-1)的變形式 計(jì)算 每次試算s值后,可按下式計(jì)算單寬流量。 (7.3.2-5) 若計(jì)算的q與設(shè)計(jì)的單寬流量( )大致相 等 時(shí),

53、則所設(shè)的P0即為確定值。若不相等,繼 續(xù)假設(shè)P1試算,直至q與qs基本一致為止。210c12cqHhP2gh32s10qM HssQqB七涵洞水力計(jì)算3) 跌水的水力計(jì)算:?jiǎn)渭?jí)跌水的計(jì)算只是收縮斷面水深計(jì)算及消力池、消力檻計(jì)算(圖7.3.1、圖7.3.2)。按本細(xì)則第7.3.1條和第7.3.2條規(guī)定計(jì)算。七涵洞水力計(jì)算多級(jí)跌水就是一系列相連的消力(圖7.3.3)。這種跌水的水力計(jì)算與單級(jí)跌水的計(jì)算相似。其計(jì)算內(nèi)容為:確定各級(jí)消力檻高和消力池長(zhǎng)及最后一級(jí)消力池池深及池長(zhǎng)。多級(jí)跌水的級(jí)高宜取相同數(shù)值。 圖7.3.3多級(jí)跌水布置圖式七涵洞水力計(jì)算 4) 急流槽的水力計(jì)算急流槽是由進(jìn)口、陡坡槽身、消能

54、設(shè)施和出口等四部分組成,如圖7.3.4所示 圖7.3.4急流槽七涵洞水力計(jì)算急流槽的寬度一般與涵洞孔徑大致相同,或根據(jù)需要通過的設(shè)計(jì)流量計(jì)算確定。急流槽中水流在整個(gè)槽身長(zhǎng)度內(nèi)處于急流狀態(tài),起點(diǎn)斷面水深為臨界水深hk,隨后各斷面水深小于臨界水深hk,即出現(xiàn)降水曲線。按均勻流公式試算槽中正常水深h0、流速V0,最后驗(yàn)算流量并檢驗(yàn)與設(shè)計(jì)流量差不大于5。降水曲線范圍內(nèi)可按分段求和法計(jì)算完整的 降水曲線長(zhǎng)度l。 l=l (7.3.4-1)七涵洞水力計(jì)算 (7.3.4-2) (7.3.4-3) 計(jì)算出完整的降水曲線長(zhǎng)度l與陡槽的實(shí)際布置 長(zhǎng)度L比較: 當(dāng)lL時(shí),為長(zhǎng)急流槽。過l后至L之間為陡坡 均勻流的長(zhǎng)

55、槽末端水深hzh0。 s2s1EEIJl 222QJACR七涵洞水力計(jì)算當(dāng)lL時(shí),為短急流槽。此時(shí)槽身內(nèi)為一不完整的降水曲線。槽末端水深hz可以直線內(nèi)插求得,公式為: (7.3.4-4) 槽末斷面的流速,式中A2為槽末斷面的面積。急流槽末端設(shè)置消力池或消力檻的尺寸,除 L1=0外,其余均與消力池、消力檻的水力計(jì)算相同。zk00Lhhhhll七涵洞水力計(jì)算 表4.3.7無壓力式涵洞凈空高度hd(m) 圖7.3.1消力池計(jì)算圖式 圖7.3.2消力檻計(jì)算圖式 解解 釋釋 馮忠居馮忠居 教授教授 長(zhǎng)安大學(xué)長(zhǎng)安大學(xué) 二零零七年九月二零零七年九月1.1.洞身構(gòu)造洞身構(gòu)造1) 圓管涵 材料組成材料組成:管身

56、宜為鋼筋混凝土構(gòu)成,應(yīng)配雙層鋼筋。 基礎(chǔ)地基選用基礎(chǔ)地基選用: 當(dāng)在土質(zhì)較軟弱地基上時(shí),可采用混凝土或漿砌片石基礎(chǔ); 當(dāng)在砂礫、卵石、碎石及密實(shí)均勻的粘土或砂土地基上時(shí),可采用砂礫石墊層基礎(chǔ); 當(dāng)在巖石地基上時(shí),可采用墊層混凝土?;A(chǔ)頂面應(yīng)進(jìn)行八字斜面包角,其支撐角不應(yīng)小于120。 八八.涵洞構(gòu)造涵洞構(gòu)造八涵洞構(gòu)造 接口形式接口形式:接口宜為平接,可分為剛性、半 剛性、柔性接口等,根據(jù)受力條件、施工方法及水文地質(zhì)情況來選用接口型式。當(dāng)為柔性接口時(shí)宜采用承插式鋼筋混凝土圓管涵,其接口處應(yīng)設(shè)O形橡膠圈。 防水設(shè)計(jì)防水設(shè)計(jì):管身周圍應(yīng)設(shè)防水層,以防滲水侵蝕,可采用瀝青或厚為200mm的塑性粘土等。

57、沉降縫設(shè)計(jì)沉降縫設(shè)計(jì):當(dāng)管涵較長(zhǎng)設(shè)計(jì)有沉降縫時(shí),沉降縫應(yīng)貫穿整個(gè)洞身斷面,其方向應(yīng)與洞身軸線垂直。八涵洞構(gòu)造2) 蓋板涵 材料組成材料組成:蓋板分石蓋板、鋼筋混凝土蓋板等。 技術(shù)要求技術(shù)要求:蓋板兩端應(yīng)與涵臺(tái)頂緊,并設(shè)錨栓連接,采用C20小石子混凝土填滿搗實(shí)空隙。 涵臺(tái)基礎(chǔ)及支撐梁涵臺(tái)基礎(chǔ)及支撐梁由漿砌塊(片)石或混凝土構(gòu)成。涵底鋪砌宜為水泥砂漿砌片石。 沉降縫設(shè)置沉降縫設(shè)置:沿涵身長(zhǎng)度方向應(yīng)每隔46m設(shè)一道沉降縫,具體位置應(yīng)根據(jù)地基土變化情況和填土高度而定。在地基土質(zhì)發(fā)生變化、基礎(chǔ)埋深不同或地基力發(fā)生較大變化以及填挖交界處,均應(yīng)設(shè)置沉降縫。當(dāng)采用填石抬高基礎(chǔ)時(shí),其沉降縫間距不宜八涵洞構(gòu)造大于

58、4m。沉降縫應(yīng)貫穿整個(gè)洞身斷面,其方向應(yīng)與板的跨徑方向一致。 防水層設(shè)置防水層設(shè)置:在各式鋼筋混凝土涵洞的洞身及端墻、基礎(chǔ)頂面以上等,凡被土掩埋部分的表面均應(yīng)設(shè)防水層。 3) 拱涵 材料組成材料組成:拱涵分石拱、混凝土拱涵等。 拱圈拱圈由石料、混凝土等材料構(gòu)成。 護(hù)拱護(hù)拱由石灰砂漿或水泥砂漿砌片石構(gòu)成。八涵洞構(gòu)造 拱上拱上側(cè)墻和涵底鋪砌可用水泥砂漿砌片石構(gòu)成。 涵臺(tái)涵臺(tái)宜為圬工結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)視地基土情況,可采用整體式或分離式基礎(chǔ)。 拱背及臺(tái)背拱背及臺(tái)背宜設(shè)防水層,通過泄水孔或盲溝等排水設(shè)施導(dǎo)出積水。沉降縫的設(shè)置同蓋板涵,其方向應(yīng)與洞身軸線垂直。4) 箱涵 涵身涵身宜采用鋼筋混凝土整體閉合式框架結(jié)構(gòu)

59、,其橫截面可為長(zhǎng)方形或正方形。內(nèi)壁在角隅處宜設(shè)倒角并配防劈裂鋼筋。八涵洞構(gòu)造 翼墻翼墻采用一字式鋼筋混凝土薄壁結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)與洞身連成整體;采用八字式翼墻時(shí),翼墻與洞身間應(yīng)設(shè)沉降縫。 涵身底部涵身底部宜為混凝土和砂礫墊層上下兩層。在洞口兩端2m范圍內(nèi)應(yīng)將基底埋入冰凍線以下不小于0.25m。 沉降縫設(shè)置沉降縫設(shè)置:在涵身中部應(yīng)設(shè)置沉降縫一道。當(dāng)涵身長(zhǎng)度超過20m時(shí),可視具體情況每隔6m左右再設(shè) 沉降縫。 八涵洞構(gòu)造5) 倒虹吸管涵 組成組成:倒虹吸管涵主要由進(jìn)口段、水平段和出口段組成。進(jìn)口段由進(jìn)水河溝、沉淀池、進(jìn)水等組成。水平段是倒虹吸的主體,由基礎(chǔ)、管身、接縫等組成。出口段由出水井、出水河溝等組成

60、。 管身管身宜為鋼筋混凝土圓管,管身基礎(chǔ)由級(jí)配砂石墊層和混凝土基礎(chǔ)構(gòu)成。管身接縫宜為鋼絲網(wǎng)抹帶接口或環(huán)帶接口。八涵洞構(gòu)造 進(jìn)出水井進(jìn)出水井宜為混凝土構(gòu)成,也可由水泥砂漿砌片石構(gòu)成。豎井上應(yīng)設(shè)置活動(dòng)的鋼筋混凝土頂蓋。沉淀池宜為漿砌塊、片石構(gòu)成?;A(chǔ)由混凝土和砂礫墊層構(gòu)成。進(jìn)出口河溝一定范圍內(nèi)應(yīng)作鋪砌加固。6) 鋼波紋管涵 管身由薄鋼板壓成波紋后,卷制成管節(jié)構(gòu)成。整體式波紋管采用法蘭連接。分片拼裝式波紋管采用鋼板搭接,并用高強(qiáng)螺栓連接。八涵洞構(gòu)造 波紋管地基或基礎(chǔ)應(yīng)均勻堅(jiān)固,其地基或基礎(chǔ)的最小厚度與寬度應(yīng)符合表8.1.6的規(guī)定。 表8.1.6 波紋鋼管涵地基或基礎(chǔ)的最小厚度與寬度八涵洞構(gòu)造 鋼波紋

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