《公路小桥涵勘测设计》复习资料.doc
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1、公路小桥涵勘测设计复习资料第一章 小桥涵概论1. 小桥涵的作用:保证“路基”连续|;保证水流畅通|;保证行车无阻。2. 小桥涵的作用的体现:小桥涵要影响公路的造价|,1520%|;小桥涵要影响公路的使用|;小桥涵要影响农业生产。3. 桥涵的划分标准:多孔跨径总长L|;单孔跨径L0。4. 单孔跨径L0:指标准跨径。 梁式桥、板式桥涵以两桥(涵)墩中线间距离或桥(涵)墩中线与台背前缘间距为准|;拱式桥涵、箱涵、圆管涵以净跨径为准。5. 多孔跨径总长L:仅作为划分特大桥、大桥、中桥、小桥及涵洞的一个指标|,梁式桥、板式桥涵为多孔准跨径的总长|;拱式桥涵为两岸桥台内起拱线的水平距离|;其他形式桥梁为桥
2、面系车道长度。6. 净跨径Lj:对于梁式桥是指设计洪水位上相邻两个桥墩(或桥台)之间的净距|;对于拱式桥是每孔拱跨两拱脚截面最低点之间的水平距离。7. 公路工程技术标准(JTG B01-2019)的规定:8. 小桥涵设计原则:安全、适用、经济、美观、有利于环保(技术、经济、合理原则|;因地制宜|,就地取材和便于施工养护|;利于农业生产原则|;标准化、装配式的原则)。9. 小桥涵设计要求:行车要求(满足平、纵面线形标准要求|;满足桥涵净空的要求)|;排水的要求(保证设计流量顺利宣泄|;保证桥下一定的净空高度)|;通航要求|;跨线要求|;满足设计荷载要求|;桥上线形及桥头引道要求。10. 小桥涵测
3、设内容:外业勘测:资料收集及勘测准备|;小桥涵结构类型选择|;小桥涵位置选择|;拟建小桥涵址处测量|;小桥涵址调查。内业设计:设计流量计算及孔径确定|;小桥涵主要尺寸拟定|;小桥涵立面布置|;工程数量计算及施工图预算编制。11. 公路排水系统的作用:排水系统是公路的结构组成之一|,为了确保路基稳定|,不受自然水的侵害。12. 公路排水系统的组成:纵向:边沟、截水沟、排水沟|;横向:路拱、小桥、涵洞、 漫水桥、 过水路面、透水路堤、倒虹吸涵洞、渡槽。13. 涵洞:主要是为宣泄地面水流(包括小河 流)而设置的横穿路基的小型排水构造物。14. 小桥:是为公路跨越小河流、山谷等天然或人工障碍物(如人行
4、小道、机耕道等)而建造的构造物。15. 漫水桥:允许洪水|,设计洪短期淹没桥面的公路桥跨结构。16. 漫水桥适用条件:适用于雨量集中|,洪水历时短暂|,河床宽浅|,河滩宽阔|,两岸地形平坦|,公路允许短期阻车的低级公路。17. 漫水桥的建造要求:桥位中心线应与洪水的流向互相垂直避免斜交|;桥孔沿河床横断面宜设在河沟较深的地段上。|;尽量减小桥面和桥墩台的阻水面积|,上部结构与墩台之间必须连结可靠|,避免水流的冲刷毁坏。18. 过水路面:用加固路基及路基边坡的方式|,允许洪水期水流从路面上流过的排水构造物。分为一般过水路面和混合式过水路面。19. 过水路面应用条件:宜在流速较小|,无底砂运动轻微
5、|,并且公路允许短期阻车的宽阔漫流地区|;当过水路堤高度大于0.5m0.6m|,在一些经常流水但流量较小的河沟上|,可配置盖板明涵|;当过水路堤高度大于1m时|,过水路面可与箱涵、圆管涵或漫水小桥等混合使用。20. 过水路面建造要求:过水路面沿路线方向的两端应伸出设计水位相应的淹没处之外|;过水路面应顺水流向设单斜10%20%的路面横向坡度。21. 透水路堤:用块、片石砌成路基|,利用石块间空隙排水的构造物。22. 透水路堤应用条件:一般只在水流较小|,水流含砂量较小的低等级公路上使用|,在寒冷地区受冰冻影响|,不宜用透水路堤|;构造简单|,改造公路纵断面时没有特殊困难|,且能通过任何荷载|,
6、有良好的抗震能力|;在地质构造复杂|,经常有地下泉水潜流或地基土质不佳的地区|,做透水路堤尤为有利。23. 透水路堤的建造要求:水流含砂量小|;冲刷小。24. 倒虹吸涵洞:当横跨公路的沟渠|,水面与路面高度相差不多|,(甚至水面高于路面)|,修建明涵或设渡槽均无法满足要求时|,为避免渠路干扰|,利用倒虹吸原理修建的排水构造物。25. 倒虹吸涵洞的应用条件:泥沙及杂物(漂流物)少的沟渠|,流速不能太小|;管道不宜埋置过深|,以填土高度不超过3m为宜。26. 倒虹吸涵洞的建造要求:一般是配合农田水利所需而采用。27. 渡槽:当横跨公路的沟渠很高|,在其下足以保证行车净空时|,在公路上空架设的横向排
7、水构造物。应用条件:原水道与路基设计标高相差较大。建造要求:应满足道路对净空与美化的要求。28. 与等级有关的排水系统:漫水桥|;过水路面|;透水路堤。与等级无关|,与标高有关的排水系统:倒虹吸涵洞|;渡槽。第二章 小桥涵类型及选择 1. 小桥涵按建筑材料分:木、石、钢、砖、砼、钢筋混凝土、预应力混凝土、其他材料。2. 小桥涵按构造形式分:小桥板、梁、拱|;涵洞管、板、拱、箱(石拱涵:养护费用低|,经久耐用|,超载潜力大|;板梁涵:石盖板涵适用于小跨径L2M)。3. 小桥涵按填土高度分:明涵:填土高度F150CM|,要计冲击荷载|,适用于低路堤和挖方地段的涵洞|,浅沟渠|;暗涵:填土高度F15
8、0CM(管涵、拱涵)|,适用于填方较高的路堤|,深沟渠。4. 小桥涵按孔数分:单孔|;双孔|;多孔。5. 小桥涵按水力性质分:小桥:自由出流判定条件:ht1.3hlj|;非自由出流判定条件:ht1.3hlj。涵洞:无压力式|;半压力式|;压力式(倒虹吸管涵)。6. 涵洞按洞身形式分 (按立面布置形式分):进口抬高式涵洞|;进口不抬高式涵洞|;平置式斜坡涵|;斜置式斜坡涵。7. 小桥涵按适用功能分:排洪涵(桥)|;灌溉涵(桥)|;渠涵|;交通涵(桥)(人行地道、人行天桥、立交桥)。8. 小桥涵按洞身平面布置分:正交涵(桥): =900|;斜交涵(桥):=450、600、750|;曲线涵(桥)。9
9、. 小桥涵按施工方法分:现浇砌筑|;预制拼装。公路施工涵洞可分为:明挖修筑涵洞|;顶进涵洞(顶入法、顶拉法、对拉法、中继间法、牵引法)。10. 小桥常见类型:板桥|;拱桥|;钢架桥。11. 小桥涵类型选用原则:应根据所在公路的使用任务、性质和将来发展需要|,按照适用、经济、安全和美观的总原则进行设计|;公路桥涵应适当考虑农田排灌的需要。 12. 小桥涵选型考虑因素:路(等级、任务、性质)|;地(形、质、震)|;水(文、力)|;施工(工期、技术、水平)|;造价|;材料|;养护。13. 小桥涵选型的综合分析:桥和涵的选择(流量的大小、路堤高度和河沟深浅、地基情况|,以及材料等确定)|;孔数选择(优
10、先选择单孔、在建筑高度受限制时可采用双孔尽量不多于3孔)。第三章 小桥涵勘测 1. 小桥涵勘测的目的:在于搜集和初步整理出小桥涵设计所需要的外业资料。2. 小桥涵勘测方法:勘测工作应深入现场。3. 小桥涵勘测内容:拟建小桥(涵洞)址处和形态断面处的测量和水文勘测|;工程地质和地貌调查|;气象尤其是洪水期暴雨资料的收集|;建筑材料的供源调查|;原有桥涵构造物和水利设施的情况|;当地对拟建小桥涵的要求。4. 准备小桥涵勘测外业需用的仪器工具:地形测量:经纬仪、水准仪、花杆、皮尺、水准尺、手水准、水平板仪|;水文测量:流速仪、浮标、测绳、测杆等|;地质调查:罗盘仪、地质锤、取样盒、锹、镐、小型取样钻
11、机。5. 小桥涵的位置选择原则:小桥涵位置应服从路线走向(特殊情况下:考虑桥涵在技术上不可行|;考虑总体工程数量过份增加|,经济上不可行|;考虑过份降低路线标准|,造成路线线形不合理)|;以路基排水相配合|,形成系统|;维护天然水系|,确保水流畅通|,做到上游河段顺直|,出口水流平稳|;总体工程数量最省原则|,以降低工程造价。6. 小桥涵沿路线布设的布置:天然河沟与路线相交处|;农田灌溉渠与路线相交处|;路基边沟排水渠|;路线交叉处|;其他设涵情况。7. 小桥涵沿路线布设的布置:纵坡成凹形处|;纵坡由陡变缓处|;陡坡急变处|;截水沟出口设涵。8. 桥位选择:桥位选择则小桥定位|,它主要是确定小
12、桥的中心里程桩号及桥轴线方向|,以及跨河时路中线位置。选择地点:桥位应选择在河面窄、水流平缓、河段顺直、地质良好的河段|;桥位中线应尽量与水流方向垂直、建成正交桥若不能正交|,则桥梁墩台轴线方向|,应尽量与水流方向平行|,为了减少水流对桥墩台、路基边坡的冲刷|;桥位应选择在有利于布设两端引道的河段|;桥位选择应尽量与路线配合|,以创造良好线形和景观。9. 涵位选择:涵洞定位|,通常是沿着已确定路线方向前后移动|,以选择一个合理而又经济的位置。路线跨越小河沟时:(l0500m)条件:汇水面积F10.1km2|;路线穿越农田排灌边沟排水涵|;在路基边沟(或水沟)出口处|,设置边沟排水涵|;路线交叉
13、处(平交、立交)|;特殊用途的设涵。10. 涵位选择原则和方式:若两沟相距较近时|,可采取合并办法|;在回头曲线时|,可考虑改沟|,取消涵洞|;河沟较深|,边坡稳定时|,可采取岸坡设涵。11. 具体定位时:平原区:沟心设涵|;河沟转弯时|,改沟:裁弯取直或改移河沟|;注意设农田灌溉涵洞和设涵后出口对农田的冲刷。山岭及丘陵区:顺沟设涵|;裁弯取直|;改沟合并|;岸坡没涵|;开沟取消涵洞|;山脊线|, 以排水沟代替涵洞。12. 小桥涵测量目的:实地检查、实地钉设(中心桩)|;提供路线设计资料|;提供内业设计资料。13. 小桥涵测量定位:涵洞定中心里程桩号|,定斜交角度|;小桥定桥梁中心里程桩号(或
14、桥轴两岸控制桩里程)、定斜交角度、定跨河时路中线位置。14. 斜交角度()路线前进方向与水流方向间的(右侧)夹角。15. 斜度(900-)路中线的法线方向与水流方向的夹角。16. 定位方法:位于直线上桥涵的定位|,可直接用花杆穿线(或用经纬仪穿线)的办 法确定中桩|;位于曲线上桥涵的定位|,多用切线支距法(或偏角法)。17. 断面测量要求:小桥沿路线方向测河床上、中、下游三个横断面|;涵洞沿涵轴线方向测河沟纵断面。断面测量方法:抬杆法|;经纬仪法。18. 小桥涵工程地质调查勘测方法:以调查为主|,挖(钻)探为铺。工程地质调查 一般公路采用。、挖(钻)探、钎探高等级公路采用。第四章 小桥涵流量计
15、算1. 小桥涵流量计算方法:径流形成法|;暴雨推理法|;形态调查法|;直接类比法。2. 径流形成法原理:径流形成法是从分析汇水区形成和地面迳流的因素着手|,从而建立这些因素与设计流量的函数关系|,求得设计流量。3. 影响迳流流量的因素:暴雨特征|;汇水区特征。4. 径流形成法计算公式:5. 迳流形成法计算资料的收集:汇水面积F(实测与估算相结合)|;主河沟平均坡度Iz(等面积切割法计算)|;土壤吸水类属的确定|;汇水区植被调查|;水库、湖泊情况调查。6. 暴雨推理法原理: 运用成因分析与经验推断相结合的方法|,从实测的暴雨资料入手|,应用地区综合分析方法来分析暴雨资料和地区特征关系|,从而间接
16、地推求设计流量|,它是一种半理论半经验的计算方法。7. 暴雨推理法方法和步骤:根据桥涵位置所处不同地区查雨力等值曲线|,确定频率为P的雨力SP|;确定汇水区几何参数:汇水面积F(km2)|,主河沟长度L(km)|,主河沟平均坡度Iz()|;计算损失参数和汇流时间|;按公式计算设计流量Qp。8. 暴雨推理公式:9. 形态调查法:通过建立形态断面|,进行洪水调查|,确定比较可靠的某一历史洪水位及其相应的频率|,同时确定历史洪水在形态断面上的过水面积|,相对应的洪水比降i等资料|,据以确定流速v|,推算形态断面的历史洪峰流量Qn|,进而求得规定频率P时的设计流量Qp。10. 形态调查法方法与步骤:选
17、择形态断面|,并进行形态和洪水调查|;推算历史洪水在形态断面处的流量Qn|;进行频率换算|;桥(涵)址换算11. 形态调查法资料的收集:调查历史洪水及相应频率|;形态断面测量及设置|;洪水比降测量。12. 形态调查法运用条件:能调查到可靠的桥涵前洪水积水高度及相应的洪水频率|;桥涵对水流压缩较大或较大洪水时|,在桥涵处产生临界水流|;(桥涵下)无淤积物或冲刷坑|;无大河倒灌|,无大、漂流物|;无泥石流现象|;洪水不漫出河槽|;原桥与新桥在同一水系。第五章 小桥涵水力计算1. 孔径:指桥涵下过水净空的大小|,它是桥涵设计的基本尺寸。通常桥梁孔径用孔数和单孔跨径表示:213m。涵洞孔径用孔数|,单
18、孔跨径和涵台高度表示:2250200cm2 (孔数标准跨径涵台高度)。圆管涵则用涵管的孔数和内径表示:2150cm2. 孔径计算任务:确定可以接受的壅水高度|;确定河床进出口加固的类型和尺寸|;确定桥面和路堤的最低标高|;确定桥涵的孔径尺寸大小。3. 小桥水力计算特点: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|;桥身断面的过水阻力小(桥台宽度较小)|,沿程阻力忽略不计|;一般不加固河床|;要求有一定的净空高度|,计算时按水力学的宽顶堰计算。4. 涵洞水力计算特点:跨径与台高之间有一定比例关系|,其经济比例通常为1111.5|,5. 孔径计算要解决跨径及台高两个关系|;考虑
19、洞身过水阻力的影响|,因为过水孔道长而小|;通常人工加固河床|,提高允许流速|;洞身水流可充满洞身并可触及洞顶。6. 小桥与涵洞水力计算特点:共同点:小桥、涵洞都应控制桥下、涵内的允许流速|;都需控制桥涵前的壅水高度。不同点:孔径计算任务不相同|;孔径的控制条件不相同|,小桥:V 桥 V允许 (解决跨径长度)|,涵洞:涵前水深和断面高宽的比例|;计算参数的选择不相同|;计算理论和计算公式不相同。7. 自由出流:当下游水深小于或等于临界水深的1.3倍时|,桥下的临界水流状态不会受到破坏|,水面二次跌落|,桥下水深为临界水深hlj|,则为自由出流。判定条件:ht1.3hlj8. 非自由出流:当桥下
20、游水深大于临界水深的1.3倍时|,进桥水流不能推开下游水面顶托的影响|,流速有所降低|,水面仅一次跌落|,桥下水深为天然水深ht|,则为非自由出流。判定条件:ht1.3hlj9. 孔径计算方法及步骤:10. 涵洞孔径计算水力图式的判定:无压力式|;半压力式|;压力式。11. 涵洞孔径计算的步骤(以无压力式例):初拟洞内净高hd|;计算涵前水深H|,估算公式: H=1.15(hd -) ( 为净空高度|,查表1-8)|;由简化公式550555计算跨径|,取整为标准跨径L0|;检查L0、hd是否满足经济断面要求(1:11:1.5)|;若基本符合比例|,则计算结束|,否则重拟hd|,重新计算|,直至
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