1、第九章第九章 小桥与涵洞勘测设计小桥与涵洞勘测设计本章内容要览本章内容要览小桥涵的类型与特点小桥涵的类型与特点小桥涵勘测小桥涵勘测小桥涵位置选择小桥涵位置选择小桥孔径计算小桥孔径计算涵洞孔径计算涵洞孔径计算小桥及涵洞的构造小桥及涵洞的构造涵洞进出口河床的处理涵洞进出口河床的处理第1页，共116页。1.1 小桥涵划分小桥涵划分小桥和涵洞按其多孔跨径总长小桥和涵洞按其多孔跨径总长 和单孔跨径和单孔跨径 两项指标来两项指标来划分，如下表所示。划分，如下表所示。第一节、第一节、小桥涵的类型与特点小桥涵的类型与特点LoL小桥和涵洞按跨径分类表 第2页，共116页。注：注：1.单孔跨径系指单孔跨径系指标准
2、跨径标准跨径；2.梁式桥、板式桥的多孔跨径总长为多孔标准跨径的总长；拱式桥为两岸桥台内起拱梁式桥、板式桥的多孔跨径总长为多孔标准跨径的总长；拱式桥为两岸桥台内起拱线间的距离；其他形式桥梁为桥面系车道长度；线间的距离；其他形式桥梁为桥面系车道长度；3.管涵及箱涵不论管径或跨径大小、孔数多少，均称为管涵及箱涵不论管径或跨径大小、孔数多少，均称为涵洞涵洞；4.标准跨径：梁式桥、板式桥以两桥墩中线间距离或桥墩中线与台背前缘间距为准；拱式标准跨径：梁式桥、板式桥以两桥墩中线间距离或桥墩中线与台背前缘间距为准；拱式桥和涵洞以桥和涵洞以净跨径净跨径为准。为准。小桥涵的标准跨径为：小桥涵的标准跨径为：0.75
3、m、1.0m、1.25m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m、4.0m、5.0m、6.0m、8.0m、10.0m、13.0m、16.0m。第3页，共116页。1.2 小桥涵的分类小桥涵的分类1按按结构形式结构形式可分为圆管涵、盖板涵、拱涵、箱涵、拱桥可分为圆管涵、盖板涵、拱涵、箱涵、拱桥与板桥等。与板桥等。各种不同形的桥涵由于采用材料的不同构成多种形式的涵洞或小各种不同形的桥涵由于采用材料的不同构成多种形式的涵洞或小桥，常用的涵洞与小桥的跨径见下表。桥，常用的涵洞与小桥的跨径见下表。不同构造形式涵洞与小桥适用跨径（cm）注：跨径50cm的涵洞仅用于农田灌溉区第4页，共116页。（1）木桥涵
4、：以木材为主要承重结构的桥涵，一般为临时性结构物，）木桥涵：以木材为主要承重结构的桥涵，一般为临时性结构物，较少采用。较少采用。（2）石桥涵：以石料为主要承重结构建造的桥涵，应用广泛。按其）石桥涵：以石料为主要承重结构建造的桥涵，应用广泛。按其力学性能不同又分为盖板涵、石拱涵等；按构成桥涵的砌体有无砂浆，力学性能不同又分为盖板涵、石拱涵等；按构成桥涵的砌体有无砂浆，有浆砌和干砌之分。有浆砌和干砌之分。（3）混凝土桥涵：以混凝土为主要承重结构建造的桥涵。按力学性能不同，）混凝土桥涵：以混凝土为主要承重结构建造的桥涵。按力学性能不同，分四铰管涵、混凝土圆管涵等。砖、石料和混凝土材料在工程结构物中分
5、四铰管涵、混凝土圆管涵等。砖、石料和混凝土材料在工程结构物中以以承受压力为主承受压力为主，统称，统称圬工材料圬工材料，组成的桥涵叫，组成的桥涵叫圬工桥涵圬工桥涵。2按按建筑材料建筑材料分分第5页，共116页。（4）钢筋混凝土桥涵：以钢筋混凝土为主要承重结构建造的桥涵。）钢筋混凝土桥涵：以钢筋混凝土为主要承重结构建造的桥涵。由于其坚固耐用、力学性能好，是高等级公路常用。按力学性能不同，由于其坚固耐用、力学性能好，是高等级公路常用。按力学性能不同，分为钢筋混凝土管涵、钢筋混凝土板涵、钢筋混凝土板梁桥等。分为钢筋混凝土管涵、钢筋混凝土板涵、钢筋混凝土板梁桥等。（5）其他材料组成的涵洞：除以上四种桥涵
6、外，涵洞由于孔径小，）其他材料组成的涵洞：除以上四种桥涵外，涵洞由于孔径小，有时也可以采用其他材料建造，如砖、陶瓷、铸铁、钢波纹管、石灰有时也可以采用其他材料建造，如砖、陶瓷、铸铁、钢波纹管、石灰三合土等。这类涵洞有砖涵、陶瓷管涵、波纹管涵、石灰三合土涵。三合土等。这类涵洞有砖涵、陶瓷管涵、波纹管涵、石灰三合土涵。这类涵洞除特殊情况外，一般很少采用。这类涵洞除特殊情况外，一般很少采用。第6页，共116页。（1）无压力式：涵洞入口处的水流深度）无压力式：涵洞入口处的水流深度小于小于洞口的洞口的高度，并且在整个涵高度，并且在整个涵洞长度范围内水面均不与洞顶接触，水面呈自由水面状态，称为无压力式涵洞
7、。洞长度范围内水面均不与洞顶接触，水面呈自由水面状态，称为无压力式涵洞。（2）半压力式：涵洞入口处的水流深度）半压力式：涵洞入口处的水流深度大于大于洞口的洞口的高度，水流充满洞口，高度，水流充满洞口，而在涵洞长度范围内，水面都不与洞顶接触，水面呈自由水面状态，称为半压而在涵洞长度范围内，水面都不与洞顶接触，水面呈自由水面状态，称为半压力式涵洞。与无压力式涵洞相比，只是在水流进入洞口时有所不同。力式涵洞。与无压力式涵洞相比，只是在水流进入洞口时有所不同。（3）压力式：涵洞入口处的水流深度大于洞口的压力式：涵洞入口处的水流深度大于洞口的高度，并且在涵洞长度范高度，并且在涵洞长度范围内都充满水，围内
8、都充满水，全长与洞顶接触全长与洞顶接触，水面无自由水面，称为压力式涵洞。，水面无自由水面，称为压力式涵洞。3按水利特性分按水利特性分第7页，共116页。涵洞按水力特性分涵洞按水力特性分a）无压力式；）无压力式；b）半压力式；）半压力式；c）压力式）压力式第8页，共116页。明涵明涵：洞顶填土高度洞顶填土高度0.5m时称为明涵时称为明涵，常在低填方与挖方路段采用常在低填方与挖方路段采用。暗涵：洞顶填土高度暗涵：洞顶填土高度0.5m时称为暗涵时称为暗涵，常在高填方路段采用常在高填方路段采用。其他：如按孔数分（单孔、多孔），按洞身形式分（平置式、斜置式、进口指高与其他：如按孔数分（单孔、多孔），按洞
9、身形式分（平置式、斜置式、进口指高与不指高），按洞身平面布置分（正交、斜交、曲线），按功能分（排洪、灌溉、交不指高），按洞身平面布置分（正交、斜交、曲线），按功能分（排洪、灌溉、交通等）等。通等）等。按涵洞按填土高度分a）明涵；b）暗涵4按按填土高度填土高度分分第9页，共116页。1.3 各类小桥涵特点及使用条件各类小桥涵特点及使用条件1.石拱桥（涵）石拱桥（涵）优点优点：能充分利用天然石料，不需钢材，只需少量水泥，因而能充分利用天然石料，不需钢材，只需少量水泥，因而造价低；工程费用少；造价低；工程费用少；施工技术简单，专用设备少；施工技术简单，专用设备少；结构坚固，结构坚固，自重及超载潜力大
10、自重及超载潜力大，使用寿命长。，使用寿命长。不足不足：预制预制现场装配；遭受破坏后难于修复；工期较长以及对地基现场装配；遭受破坏后难于修复；工期较长以及对地基要求较高等。要求较高等。适用条件适用条件：于盛产石料的地区，设计流量大于：于盛产石料的地区，设计流量大于10，路堤填土高度在，路堤填土高度在22.5m以上，跨径等于或大于以上，跨径等于或大于2m，地基条件需较好。，地基条件需较好。第10页，共116页。优点：优点：就地取材；就地取材；结构坚固；结构坚固；建筑高度较小，对地基条件要求不高；建筑高度较小，对地基条件要求不高；施工简便、易于修复。施工简便、易于修复。缺点：缺点：力学性能力学性能较
11、差，一般仅适用于跨径小于较差，一般仅适用于跨径小于2m，设计流量通常在，设计流量通常在10 以下以下的小型涵洞。的小型涵洞。sm/32.石盖板涵石盖板涵第11页，共116页。优点：优点：建筑高度较小，受填土高度限制较小；建筑高度较小，受填土高度限制较小；能采用工厂预制，现场装配，施工简便迅速；能采用工厂预制，现场装配，施工简便迅速；为简支结构，对地基条件要求不高；为简支结构，对地基条件要求不高；遭受破坏后易于修复。遭受破坏后易于修复。缺点：缺点：需用水泥、钢筋等材料，造价较高。适用于石料短缺、填土高度需用水泥、钢筋等材料，造价较高。适用于石料短缺、填土高度受限制以及公路等级较高的情况。使用钢材
12、较多，在缺乏钢材的情况受限制以及公路等级较高的情况。使用钢材较多，在缺乏钢材的情况下，应尽量采用其他类型下，应尽量采用其他类型。3.钢筋混凝土板桥（涵）钢筋混凝土板桥（涵）第12页，共116页。钢筋混凝土桥钢筋混凝土桥（涵）按施工方法的不同还可有预制装配和就（涵）按施工方法的不同还可有预制装配和就地浇筑之分。地浇筑之分。装配式桥装配式桥（涵）（涵）能在工厂预制，再运至现场安装，具有施工不受能在工厂预制，再运至现场安装，具有施工不受气候条件影响、工期短、节省模板等优点，适用于桥涵分布集中并有运输气候条件影响、工期短、节省模板等优点，适用于桥涵分布集中并有运输及吊装条件的公路。及吊装条件的公路。就
13、地就地浇筑的桥涵，整体性好，施工不需运输及吊装设备、施工简浇筑的桥涵，整体性好，施工不需运输及吊装设备、施工简便，适用于分散或改建的单个桥涵，以及不具备运输及吊装条件的便，适用于分散或改建的单个桥涵，以及不具备运输及吊装条件的公路。公路。第13页，共116页。优点：力学性能优点：力学性能好，对地基的适应性较强，构造简单，不需墩台，好，对地基的适应性较强，构造简单，不需墩台，圬工数量少，施工方便，圬工数量少，施工方便，适于工厂预制，便于装配运输适于工厂预制，便于装配运输，工期较短。，工期较短。受预制吊装条件的限制，一般孔径较小，为受预制吊装条件的限制，一般孔径较小，为0.52.0m，设计流量在，
14、设计流量在10 以下。圆管涵一般以下。圆管涵一般采用单孔比较经济采用单孔比较经济，多孔时一般不宜超过，多孔时一般不宜超过3孔。孔。缺点缺点：清淤：清淤困难。困难。适应的适应的填土高度可达填土高度可达15m。sm/34钢筋混凝土圆管涵钢筋混凝土圆管涵第14页，共116页。箱涵箱涵是一种闭合式的钢筋混凝土是一种闭合式的钢筋混凝土薄壁结构薄壁结构，多用于无石料地区。，多用于无石料地区。优点：优点：整体性整体性能好、对地基适应性较强。能好、对地基适应性较强。缺点：用钢量多、造价高，一般多采用现场浇筑施工，施工缺点：用钢量多、造价高，一般多采用现场浇筑施工，施工难度较大，通常适于软地基情况。由于箱涵整体
15、性好、结构坚固、难度较大，通常适于软地基情况。由于箱涵整体性好、结构坚固、跨度尺寸适中，常用于高速公路人行通道。跨度尺寸适中，常用于高速公路人行通道。5钢筋混凝土箱涵钢筋混凝土箱涵第15页，共116页。可可“化整为零化整为零”进行施工，结构轻，圬工省；只用少量进行施工，结构轻，圬工省；只用少量的钢材和木料，造价较低；施工快、工期短、利于装配施工。的钢材和木料，造价较低；施工快、工期短、利于装配施工。在无石料地区的小桥可考虑采用这种类型。在无石料地区的小桥可考虑采用这种类型。6双曲拱桥双曲拱桥第16页，共116页。是是利用天然地形对弯曲沟谷利用天然地形对弯曲沟谷裁弯取直裁弯取直而设置的一种特殊类
16、型排而设置的一种特殊类型排水建筑物。水建筑物。遇遇山区深谷或黄土深沟沟谷弯曲，洪水时无堵塞且水流不会冲入原山区深谷或黄土深沟沟谷弯曲，洪水时无堵塞且水流不会冲入原沟槽内，或遇深沟沟底地质不良，基底软弱，而修建高桥或长涵均很昂贵，沟槽内，或遇深沟沟底地质不良，基底软弱，而修建高桥或长涵均很昂贵，当地形、地质及水文条件适宜时，常可选用。当地形、地质及水文条件适宜时，常可选用。7泄水隧道泄水隧道第17页，共116页。对对地质不良地段，例如地质不良地段，例如松散的流砂地层松散的流砂地层，特别松散易于坍塌的，特别松散易于坍塌的砂质地层或黄土地层有漏水情况时，须慎重考虑，最好不选用泄水隧砂质地层或黄土地层
17、有漏水情况时，须慎重考虑，最好不选用泄水隧道，以免造成施工困难。道，以免造成施工困难。泄水泄水隧道的优越性在于：修筑洞身与路基填土互不干扰，便于两隧道的优越性在于：修筑洞身与路基填土互不干扰，便于两侧路堑或隧道弃方弃渣；洞身在原土层内受力较小，洞身圬工较节省，侧路堑或隧道弃方弃渣；洞身在原土层内受力较小，洞身圬工较节省，基底应力较小基底应力较小，很少发生洞身下沉或裂缝病害，便于养护维修等。，很少发生洞身下沉或裂缝病害，便于养护维修等。第18页，共116页。1）铸铁倒虹吸管涵）铸铁倒虹吸管涵优点：管路接头少，防漏性能较好，造价低，施工简便等。优点：管路接头少，防漏性能较好，造价低，施工简便等。缺
18、点：缺点：孔径较小，孔径较小，通过流量少通过流量少，不能满足较大灌溉渠道的要求。，不能满足较大灌溉渠道的要求。2）钢筋混凝土倒虹吸管涵）钢筋混凝土倒虹吸管涵优点：优点：通过流量大通过流量大、接头少、整体性好、渗漏病害较少等。、接头少、整体性好、渗漏病害较少等。缺点：施工较复杂、造价较高、维修困难。养护不便，仅在通过缺点：施工较复杂、造价较高、维修困难。养护不便，仅在通过流量较大的干、支渠上不得已时采用。流量较大的干、支渠上不得已时采用。一般钢筋混凝土倒虹吸管有一般钢筋混凝土倒虹吸管有单孔、双孔单孔、双孔两种，孔径多为两种，孔径多为0.51.5m，适应的流量为适应的流量为0.310.0 。sm/
19、38倒虹吸管涵倒虹吸管涵第19页，共116页。不同材料涵洞的适用性和优缺点不同材料涵洞的适用性和优缺点种类种类 适用性适用性优缺点优缺点常用常用石涵石涵产石地区，可做成石盖板涵、产石地区，可做成石盖板涵、石拱涵石拱涵节省钢筋，水泥经久耐用，造价、养节省钢筋，水泥经久耐用，造价、养护费用低护费用低混凝土涵混凝土涵可现场浇筑或预制成拱涵、圆可现场浇筑或预制成拱涵、圆管涵和小跨径盖板涵管涵和小跨径盖板涵节省钢筋，便于预制，但损坏后修理节省钢筋，便于预制，但损坏后修理和养护较困难和养护较困难钢筋混凝土涵钢筋混凝土涵用于管涵、盖板涵、拱涵、软用于管涵、盖板涵、拱涵、软土地基上可用箱涵土地基上可用箱涵涵身
20、坚固，经久耐用，养护费用少。涵身坚固，经久耐用，养护费用少。管涵、盖板涵安装运输便利，但耗钢管涵、盖板涵安装运输便利，但耗钢量较多，预制工序多，造价较高量较多，预制工序多，造价较高砖涵砖涵用于平原或缺少石料地区。可用于平原或缺少石料地区。可做成砖拱涵，有时做成砖管涵做成砖拱涵，有时做成砖管涵便于就地取材，但强度较低；当水流便于就地取材，但强度较低；当水流含碱量大时或冰冻地区易损坏含碱量大时或冰冻地区易损坏其他其他陶瓷管涵陶瓷管涵陶、瓷产地，定型烧制陶、瓷产地，定型烧制强度较高，运输、安装时易碎；造价强度较高，运输、安装时易碎；造价高，跨径小高，跨径小铸铁管涵铸铁管涵工厂化生产的金属定型产品工厂
21、化生产的金属定型产品强度较高，但长期受水影响易锈蚀造强度较高，但长期受水影响易锈蚀造价高，跨径小价高，跨径小钢波纹管涵钢波纹管涵小跨径暗涵小跨径暗涵力学性能好，但施工管节接头不易处力学性能好，但施工管节接头不易处理，易锈蚀；造价高，跨径小理，易锈蚀；造价高，跨径小石灰三合土涵石灰三合土涵可做成石灰三合土篾管涵或拱可做成石灰三合土篾管涵或拱涵涵强度较低，造价低；但水流冲刷极易强度较低，造价低；但水流冲刷极易损坏损坏第20页，共116页。不同水力性质涵洞的分类与适用性不同水力性质涵洞的分类与适用性水力性质水力性质外观描述外观描述适用性适用性无压力式无压力式 进口水流深度小于洞口高度，水流受进口水流
22、深度小于洞口高度，水流受侧向束挟，进口后不远处形成收缩断面。侧向束挟，进口后不远处形成收缩断面。下游水面不影响水流出口。水流流经全涵下游水面不影响水流出口。水流流经全涵保持自由水面保持自由水面要求涵顶高出水面，涵前不要求涵顶高出水面，涵前不允许壅水或壅水不高允许壅水或壅水不高半压力式半压力式 水流充满进口，呈有压状态，但进口水流充满进口，呈有压状态，但进口不远的收缩断面及以后的其余部分均为自不远的收缩断面及以后的其余部分均为自由水面，呈无压状态由水面，呈无压状态全涵净高相等，涵前允许一全涵净高相等，涵前允许一定的壅水高，且略高于涵进定的壅水高，且略高于涵进口净高口净高有压力式有压力式 涵前壅水
23、较高，全涵内充满水流，无涵前壅水较高，全涵内充满水流，无自由水面。一般出口被下游水面淹没，但自由水面。一般出口被下游水面淹没，但升高式进水口（流线型），且涵底纵坡小升高式进水口（流线型），且涵底纵坡小于摩阻坡度时，出口不被下游水面淹没于摩阻坡度时，出口不被下游水面淹没 深沟高路堤，不危害上深沟高路堤，不危害上游农田、房屋的前提下，涵游农田、房屋的前提下，涵前允许较高壅水前允许较高壅水倒虹吸管倒虹吸管 进出水口设置竖井，水流充满全部涵身进出水口设置竖井，水流充满全部涵身横穿路线的沟渠水面标高基横穿路线的沟渠水面标高基本同于或略高于路基标高本同于或略高于路基标高第21页，共116页。各种构造形式涵
24、洞的适用性和优缺点各种构造形式涵洞的适用性和优缺点构造形式构造形式适用性适用性优缺点优缺点管涵管涵有足够填土高的小跨径暗涵有足够填土高的小跨径暗涵对基础的适应性及受力性能较好，不需墩对基础的适应性及受力性能较好，不需墩台、圬工数量少，造价低台、圬工数量少，造价低盖板涵盖板涵要求过水面积较大时，低路要求过水面积较大时，低路堤上明涵或一般路堤的暗涵堤上明涵或一般路堤的暗涵构造较简单，维修容易。跨径较小时用石构造较简单，维修容易。跨径较小时用石盖板；跨径较大时用钢筋混凝土盖板盖板；跨径较大时用钢筋混凝土盖板拱涵拱涵跨越深沟或高路堤时设置。跨越深沟或高路堤时设置。山区石料资源丰富，可用石山区石料资源丰
25、富，可用石拱涵拱涵跨径较大，承载潜力较大。但自重引起的跨径较大，承载潜力较大。但自重引起的恒载也较大，施工工序较繁多恒载也较大，施工工序较繁多箱涵箱涵软土地基时设置，常用于人软土地基时设置，常用于人行通道行通道整体性强，但用钢量多，造价高施工较困整体性强，但用钢量多，造价高施工较困难难第22页，共116页。2.1 目的目的 通过通过桥涵的外业勘测与调查，收集与初步整理出小桥涵设计桥涵的外业勘测与调查，收集与初步整理出小桥涵设计所需要的水文、水力、地形、地质、气象、环境及农田水利设施等所需要的水文、水力、地形、地质、气象、环境及农田水利设施等的数据及其他资料，为桥涵设计以及水力计算提供必要的资料
26、与依的数据及其他资料，为桥涵设计以及水力计算提供必要的资料与依据。据。第二节、第二节、小桥涵勘测小桥涵勘测第23页，共116页。2.2 主要内容主要内容1.初测阶段初测阶段 搜集搜集资料，拟定桥涵位置、结构类型的基本尺寸，初步设资料，拟定桥涵位置、结构类型的基本尺寸，初步设计工程量等。一般的涵洞可不作外业测量，但小桥以及复杂的涵计工程量等。一般的涵洞可不作外业测量，但小桥以及复杂的涵洞，需进行必要的测量。洞，需进行必要的测量。第24页，共116页。2.2 主要内容主要内容2.定测阶段定测阶段 在在初测的基础上，进行详细调查、测量与分析计算，从而确定其位置、孔径、初测的基础上，进行详细调查、测量
27、与分析计算，从而确定其位置、孔径、墩台高度、结构类型等。主要内容为：墩台高度、结构类型等。主要内容为：1）拟建小桥（涵洞）地址处和形态断面处的测量与水文勘测；）拟建小桥（涵洞）地址处和形态断面处的测量与水文勘测；2）工程地质与地貌调查；）工程地质与地貌调查；3）气象资料尤其是洪水暴雨资料的搜集；）气象资料尤其是洪水暴雨资料的搜集；4）工程所用建筑材料的供源情况调查；）工程所用建筑材料的供源情况调查；5）原有桥涵构造物和水利设施的情况；）原有桥涵构造物和水利设施的情况；6）当地对拟建小桥涵的要求等。）当地对拟建小桥涵的要求等。第25页，共116页。2.3 准备工作准备工作1.仪器与工具准备仪器与
28、工具准备 小小桥涵外业勘测主要使用地形测量、水文测验、地质调查等有关桥涵外业勘测主要使用地形测量、水文测验、地质调查等有关仪器和工具，根据收集资料的内容，以及复杂程度不同，所携带的仪器仪器和工具，根据收集资料的内容，以及复杂程度不同，所携带的仪器与工具的数量与种类也不尽相同。与工具的数量与种类也不尽相同。通常通常采用的是经纬仪、皮尺、手水准、罗盘仪、地质锤、流速仪采用的是经纬仪、皮尺、手水准、罗盘仪、地质锤、流速仪等。如采用等。如采用GPS进行定位测量，还应准备相关用户设备，如接收机、无进行定位测量，还应准备相关用户设备，如接收机、无线及微处理终端设备电源等。线及微处理终端设备电源等。第26页
29、，共116页。（1）地形资料：搜集公路沿线）地形资料：搜集公路沿线1 10000 1 15000的地形图，要求能获得必要的流域面的地形图，要求能获得必要的流域面积、主河沟平均纵横坡等资料。积、主河沟平均纵横坡等资料。（2）地质资料：收集地质特征资料和区域地质图及土壤资料。）地质资料：收集地质特征资料和区域地质图及土壤资料。（3）水文资料：收集小桥涵所在处附近水文站）水文资料：收集小桥涵所在处附近水文站历年实测最大流量及其相应的洪水位或历历年实测最大流量及其相应的洪水位或历史洪水位标高史洪水位标高（痕迹）、沿河沟上下游河床变迁情况等资料。（痕迹）、沿河沟上下游河床变迁情况等资料。（4）气象资料：
30、收集当地气象站、雨量站以及其它观察站的气象资料，包括年、月）气象资料：收集当地气象站、雨量站以及其它观察站的气象资料，包括年、月平均降雨量、暴雨强度和持续时等。平均降雨量、暴雨强度和持续时等。（5）其他资料：对于改建或修复工程，还需收集有关原测设、施工及竣工资料，了解工程的使）其他资料：对于改建或修复工程，还需收集有关原测设、施工及竣工资料，了解工程的使用养护、水毁等情况，征询对小桥涵工程改建设计的意见等。用养护、水毁等情况，征询对小桥涵工程改建设计的意见等。2.资料收集资料收集第27页，共116页。3.1 选择原则选择原则 1.服从路线走向，逢沟设桥或涵；服从路线走向，逢沟设桥或涵；2.应设
31、在地质条件良好、河床稳定、河道顺直的河段；应设在地质条件良好、河床稳定、河道顺直的河段；3.适应路线平、纵要求并与路基排水系统协调一致；适应路线平、纵要求并与路基排水系统协调一致；4.小桥轴线应与河沟流向垂直，涵洞轴线应与水流方向一致，小桥轴线应与河沟流向垂直，涵洞轴线应与水流方向一致，满足流量的宣泄，做到满足流量的宣泄，做到“进口要顺，水流要稳进口要顺，水流要稳”，不发生斜流、旋，不发生斜流、旋涡等现象，以免毁坏洞口、堤坝和农田。涡等现象，以免毁坏洞口、堤坝和农田。5.综合考虑各种因素，进行技术经济分析，使主体和附属工综合考虑各种因素，进行技术经济分析，使主体和附属工程的总工程量最小，造价最
32、低，维修养护费用低。程的总工程量最小，造价最低，维修养护费用低。第三节、第三节、小桥涵位置选择小桥涵位置选择第28页，共116页。3.2 小桥涵设置地点小桥涵设置地点 1.天然天然河沟与路线相交处，路线上游汇水面积大于河沟与路线相交处，路线上游汇水面积大于0.1 时，时，一般设小桥或涵洞；一般设小桥或涵洞；2.农田灌溉渠与路线相交处，考虑设置涵洞；农田灌溉渠与路线相交处，考虑设置涵洞；3.路基边沟排水渠，一般考虑设涵洞；路基边沟排水渠，一般考虑设涵洞；4.与其他路线交叉处。如铁路、公路、人行路、农村机耕与其他路线交叉处。如铁路、公路、人行路、农村机耕道及重要管线，如采用主体交叉且路线又从上方通
33、过时，考虑道及重要管线，如采用主体交叉且路线又从上方通过时，考虑设置小桥或涵洞设置小桥或涵洞；2km第29页，共116页。（1）在平原区，路线通过较长的低洼地带及泥沼地带，为保证路基稳定，）在平原区，路线通过较长的低洼地带及泥沼地带，为保证路基稳定，避免排水不畅及长期积水避免排水不畅及长期积水的情况，在地面具有天然纵坡的地方设置多道的情况，在地面具有天然纵坡的地方设置多道涵洞。如无灌溉和其他需要，涵洞间距一般为涵洞。如无灌溉和其他需要，涵洞间距一般为12km。（2）平原区路线穿过天然积水洼地，考虑设置数道涵洞，以沟通）平原区路线穿过天然积水洼地，考虑设置数道涵洞，以沟通路基两侧水位，平衡水压。
34、路基两侧水位，平衡水压。（3）路线紧靠村镇通过，注意设涵，以排除村镇内地面汇流水。）路线紧靠村镇通过，注意设涵，以排除村镇内地面汇流水。（4）山区岩层破碎及塌方地段，雨季时经常有地下水从路基边坡）山区岩层破碎及塌方地段，雨季时经常有地下水从路基边坡冒出，为使路基边坡稳定，及时疏干地下水，保证路基边坡稳定，冒出，为使路基边坡稳定，及时疏干地下水，保证路基边坡稳定，结合结合路基病害整治考虑设置涵洞。路基病害整治考虑设置涵洞。5.其他设涵情况：其他设涵情况：第30页，共116页。3.3 小桥涵位置确定小桥涵位置确定1.小桥位置的确定小桥位置的确定1）服从路线走向。小桥工程量较大，定位时容许对路线作适
35、当调整并按小桥需要选择跨河桥位。）服从路线走向。小桥工程量较大，定位时容许对路线作适当调整并按小桥需要选择跨河桥位。2）轴线应与洪水主流方向）轴线应与洪水主流方向正交正交。如不能正交时，应使墩台轴线与水流方向平行，以减小水。如不能正交时，应使墩台轴线与水流方向平行，以减小水流对墩台、路基边坡的冲刷。如下图所示。流对墩台、路基边坡的冲刷。如下图所示。斜交桥位第31页，共116页。3）桥位应布设在河道顺直、水）桥位应布设在河道顺直、水流平稳河段。当遇到河湾时，应择位流平稳河段。当遇到河湾时，应择位于河湾的上游。如下图中方案于河湾的上游。如下图中方案。万。万一须择位于河湾下游时，桥位应远离一须择位于
36、河湾下游时，桥位应远离河湾，应选择在水面宽度的河湾，应选择在水面宽度的11.5倍倍以外之处。如方案以外之处。如方案，方案，方案应当避应当避免采用。免采用。河湾处桥位第32页，共116页。4）桥位应选择在）桥位应选择在河床地质条件良好、承载力大河床地质条件良好、承载力大的河段。应尽量避的河段。应尽量避免在岩溶、滑坡等地段设置。免在岩溶、滑坡等地段设置。5）桥位应选择在河面宽度小、河滩较窄较高、岔河少的河段。）桥位应选择在河面宽度小、河滩较窄较高、岔河少的河段。尽量避免在河流有沙洲、河叉汇合口等水流紊乱的河段设桥。如必须尽量避免在河流有沙洲、河叉汇合口等水流紊乱的河段设桥。如必须通过支流汇合口时，
37、通过支流汇合口时，应设置在支流汇合口下游并且远离汇合口应设置在支流汇合口下游并且远离汇合口，它与汇，它与汇合口的距离，一般应在河面宽度的合口的距离，一般应在河面宽度的1.52.0倍以上。倍以上。河流汇合口桥位第33页，共116页。6）跨越溪沟时，桥位应尽量选择在大河壅水倒灌影响范围以）跨越溪沟时，桥位应尽量选择在大河壅水倒灌影响范围以外外。7）桥位应尽量选择在两岸地质条件好、施工时土石方量少、并有）桥位应尽量选择在两岸地质条件好、施工时土石方量少、并有利与路线顺利衔接的河岸利与路线顺利衔接的河岸。8）沿溪路线应与桥位设置统筹兼顾，使之有较好的线形。）沿溪路线应与桥位设置统筹兼顾，使之有较好的线
38、形。在合适的情况下，在合适的情况下，可利用河湾、可利用河湾、S形河段以及适当斜交的办法形河段以及适当斜交的办法跨河跨河。第34页，共116页。河流汇合口桥位河流汇合口桥位桥位与线形配合桥位与线形配合a）S形河段桥位；形河段桥位；b）河湾段桥位；）河湾段桥位；c）斜交桥位）斜交桥位第35页，共116页。1）平原地区涵位）平原地区涵位（1）沟心设涵。设于河沟中心，一般与路）沟心设涵。设于河沟中心，一般与路线方向线方向正交正交，并使其进口对准上游沟心。，并使其进口对准上游沟心。（2）灌溉设涵。设于灌溉渠线上，）灌溉设涵。设于灌溉渠线上，须保证灌溉水流顺畅，避免设涵后出现须保证灌溉水流顺畅，避免设涵后
39、出现上游水位壅高积水而淹没村庄，下游出上游水位壅高积水而淹没村庄，下游出口处对农田产生不利冲刷的现象。口处对农田产生不利冲刷的现象。（3）改沟设涵。对于河沟弯曲的地）改沟设涵。对于河沟弯曲的地段，采用截弯取直或者改移河沟的方法段，采用截弯取直或者改移河沟的方法设置正交涵。当河沟交叉多设置正交涵。当河沟交叉多、水流紊乱时，水流紊乱时，可采用改沟整流设正交涵。可采用改沟整流设正交涵。平原区改沟设涵a)截弯取直；b）改沟设涵改沟整流设涵2.涵洞位置的确定涵洞位置的确定第36页，共116页。2）山岭与丘陵地区涵位）山岭与丘陵地区涵位 （1）顺沟设涵。山区河沟坡陡、水流急、洪水迅猛、）顺沟设涵。山区河沟
40、坡陡、水流急、洪水迅猛、冲刷以及水毁比较严重，应顺沟设涵。一般不宜改沟设涵以冲刷以及水毁比较严重，应顺沟设涵。一般不宜改沟设涵以强求正交。强求正交。（2）改沟设涵。对于比较宽浅、纵坡平缓的河沟可考虑）改沟设涵。对于比较宽浅、纵坡平缓的河沟可考虑改沟设涵。方法可采用上图中的方法。如果河沟纵坡陡、流量改沟设涵。方法可采用上图中的方法。如果河沟纵坡陡、流量大、改沟后易冲积淤塞以及黄土区的河沟不宜采用改沟的方法大、改沟后易冲积淤塞以及黄土区的河沟不宜采用改沟的方法。第37页，共116页。涵洞位置的选择应与路基排水系统综合起来考虑涵洞位置的选择应与路基排水系统综合起来考虑，结合路线的平、纵面设计图，结合
41、路线的平、纵面设计图，进行设位，以下几种情况常设置排水涵洞：进行设位，以下几种情况常设置排水涵洞：路线纵坡成凹形的低处或路线纵坡由陡变缓的变坡点应设置排水涵。如下图路线纵坡成凹形的低处或路线纵坡由陡变缓的变坡点应设置排水涵。如下图所示所示。纵坡上涵位a）凹形路线低处涵位；b）急坡末端变坡点涵位（3）路基排水涵）路基排水涵第38页，共116页。陡坡急弯处。路线偏角较大时（一般大于陡坡急弯处。路线偏角较大时（一般大于90度度），其平），其平曲线半径小，应在弯道起（止）点附近设涵，如曲线半径小，应在弯道起（止）点附近设涵，如下图下图所示。所示。陡坡急弯处设涵第39页，共116页。在路基挖方边坡上，旁
42、山内侧截水沟及路基排水沟出口在路基挖方边坡上，旁山内侧截水沟及路基排水沟出口处应设涵，如处应设涵，如下图下图所示。所示。截水沟出口设涵第40页，共116页。（4）岸坡设涵。对于土质）岸坡设涵。对于土质密实、边坡稳定又很深的河沟，密实、边坡稳定又很深的河沟，可改沟设岸坡涵，以缩短涵洞可改沟设岸坡涵，以缩短涵洞长度，有利于排水。如长度，有利于排水。如下图下图所所示。原河沟作片石盲沟，然示。原河沟作片石盲沟，然后填筑路堤。这种措施应做后填筑路堤。这种措施应做好上下游引水沟、截水坝及好上下游引水沟、截水坝及防护加固工程，以免水顺老防护加固工程，以免水顺老沟冲刷路堤或农田。沟冲刷路堤或农田。岸坡设涵a）
43、平面；b）纵断面第41页，共116页。（5）并沟设涵。当两条溪沟）并沟设涵。当两条溪沟相距很近（山区相距很近（山区100m以内，丘陵以内，丘陵区区200m以内），汇水面积小（在以内），汇水面积小（在0.030.05 或以下），纵坡或以下），纵坡i3%，水流速度小，含沙量低时，水流速度小，含沙量低时，可进行经济比较分析，通过改沟可进行经济比较分析，通过改沟合并以减少涵洞数量或不设涵洞，合并以减少涵洞数量或不设涵洞，常用的几种方式如常用的几种方式如下图下图所示。并所示。并沟要注意开挖排水沟或加深、加沟要注意开挖排水沟或加深、加宽边沟，做好旧河沟堵塞、截水宽边沟，做好旧河沟堵塞、截水墙及路基的加固工
44、程。墙及路基的加固工程。2km改沟合并a）填沟设涵；b）单并沟设涵c）双并沟设涵；d）改沟取消涵洞第42页，共116页。（6）改涵为顺沟。路线跨越丘陵地区的山脊线时，在凹形竖曲线（马鞍）改涵为顺沟。路线跨越丘陵地区的山脊线时，在凹形竖曲线（马鞍形底部）处可开挖顺沟而不设涵洞，如形底部）处可开挖顺沟而不设涵洞，如下图下图所示。但需作设涵与挖沟方案的所示。但需作设涵与挖沟方案的比较。比较。改涵为顺沟改涵为顺沟a）平面；）平面；b）纵断面）纵断面第43页，共116页。（7）必须在河湾处设涵时，涵位应设在水流较集中凹岸的一侧，以利于汇集水流。）必须在河湾处设涵时，涵位应设在水流较集中凹岸的一侧，以利于
45、汇集水流。（8）涵洞位置应尽量避免在可能出现错动的断层、崩塌、滑坡、岩溶发育等不良地质路段。）涵洞位置应尽量避免在可能出现错动的断层、崩塌、滑坡、岩溶发育等不良地质路段。无法避免时，宜择岩石破碎较轻、地质稳定或堆积层较少的路段。无法避免时，宜择岩石破碎较轻、地质稳定或堆积层较少的路段。3）斜交涵位布置）斜交涵位布置 为确保涵下水流顺畅，山区涵洞宜顺沟设置斜交涵位，为确保涵下水流顺畅，山区涵洞宜顺沟设置斜交涵位，不宜强求正交不宜强求正交，在下述一，在下述一些条件下宜布置些条件下宜布置斜交涵斜交涵。（1）在流速或流量较大的前提下，当河沟水流方向与路线不垂直时，为了使水流畅）在流速或流量较大的前提下
46、，当河沟水流方向与路线不垂直时，为了使水流畅通，避免形成较严重的涡流现象，减轻对农田、路堤和小桥涵洞及基础的冲刷，宜斜交布置。通，避免形成较严重的涡流现象，减轻对农田、路堤和小桥涵洞及基础的冲刷，宜斜交布置。（2）当河沟水流方向与路线不垂直，需设多孔涵洞时，为了避免因采用正交涵洞水流方）当河沟水流方向与路线不垂直，需设多孔涵洞时，为了避免因采用正交涵洞水流方向不顺，孔（洞）内水流分布不均匀，泥沙沉积，淤塞部分孔（洞）口和孔（洞）身，可采用斜向不顺，孔（洞）内水流分布不均匀，泥沙沉积，淤塞部分孔（洞）口和孔（洞）身，可采用斜交布置。交布置。第44页，共116页。（3）当深窄河沟两岸横向坡度较大，
47、河沟水流与路线不垂直时，为了避免采用正交桥涵引）当深窄河沟两岸横向坡度较大，河沟水流与路线不垂直时，为了避免采用正交桥涵引起改沟土石方及防护工程量过大，此时宜将涵洞斜交布置。起改沟土石方及防护工程量过大，此时宜将涵洞斜交布置。设置斜交小桥涵时，应先实测出河沟水流与路线的夹角，然后根据标准图中设置斜交小桥涵时，应先实测出河沟水流与路线的夹角，然后根据标准图中常用的夹角常用的夹角 （75度度、60度度、45度度），相近地选用。），相近地选用。当实地水流方向与路线的夹角比当实地水流方向与路线的夹角比45度度小很多时，一般不宜采用夹角小很多时，一般不宜采用夹角45度度以下的斜以下的斜交小桥涵，可在河沟
48、上下游分别采取改沟、加设导流和调治构造物等方法，增大水流方向与路线交小桥涵，可在河沟上下游分别采取改沟、加设导流和调治构造物等方法，增大水流方向与路线相交的夹角。相交的夹角。第45页，共116页。计算计算目的目的：在满足宣泄设计洪水流量及保证桥前壅：在满足宣泄设计洪水流量及保证桥前壅水不至于过高的前提下，通过水力计算以及经济分析水不至于过高的前提下，通过水力计算以及经济分析比较，确定桥跨长度及桥下河床的加固形式。比较，确定桥跨长度及桥下河床的加固形式。第四节、小桥孔径计算第四节、小桥孔径计算第46页，共116页。4.1 水流通过小桥的图式水流通过小桥的图式 小桥的泄流特性与宽顶堰相似，但小桥一
49、般无坎高，故又称为小桥的泄流特性与宽顶堰相似，但小桥一般无坎高，故又称为无无坎宽顶堰坎宽顶堰。可用宽顶堰的理论来分析与计算小桥的水流。可用宽顶堰的理论来分析与计算小桥的水流。水流水流通过小桥的下部时，由于受桥梁墩台对水流的侧面收通过小桥的下部时，由于受桥梁墩台对水流的侧面收缩影响，水流的过流断面变小，使桥前水面产生壅水而抬高，缩影响，水流的过流断面变小，使桥前水面产生壅水而抬高，进入桥孔后，流速增加，桥下水面急剧下降，而桥梁下游河床进入桥孔后，流速增加，桥下水面急剧下降，而桥梁下游河床内天然水深对桥下水面产生一定的影响。按照宽顶堰理论，小内天然水深对桥下水面产生一定的影响。按照宽顶堰理论，小桥
50、下面有桥下面有自由出流自由出流与与淹没出流淹没出流（非自由出流）两种水力图式。（非自由出流）两种水力图式。第47页，共116页。根据实验分析根据实验分析，当下游水深小于或等于临界水深的，当下游水深小于或等于临界水深的1.3倍时，桥下为倍时，桥下为临界水流状态临界水流状态，此时下游天然水深不影响桥下水的出流，桥下的过水量仅与桥下临界水深有关，这种形式称此时下游天然水深不影响桥下水的出流，桥下的过水量仅与桥下临界水深有关，这种形式称为自由出流，如为自由出流，如下图下图所示。它类似于流水通过不淹没宽顶堰情况。所示。它类似于流水通过不淹没宽顶堰情况。自由出流的自由出流的判别标准判别标准为为：1.3式中
