第9章-小桥与涵洞勘测设计课件(PPT 116页).ppt
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- 第9章-小桥与涵洞勘测设计课件PPT 116页 小桥 涵洞 勘测 设计 课件 PPT 116
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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
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