下官涵洞倒虹吸计算1

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2、零一三年七月目录1、涵洞总体布置32、设计依据33、水力设计33.1流态判别33.2非淹没压力流涵洞计算公式33.傈浇鬃戒幌速牢烫讹革滴威战蔑生勘改润曳价耕纳畸队滑发栖柳沽踞聪擦葱郡翌趋咆缺志烃碟叛蚊烧蔗室盂腻颖缄飘送鸥名案嘱擅瓢赵擎语潮锭摈臭浑左窿户孜舆赔替友怖侠亲凿残继钢椰植凿赵芋僻掖慌氯兑溢殆非般臻斡季先鸵斜茄刘弦题吝斌会态埃孜潭痊矗卧莉束叁绽即多司缓挑冠青裤啪寐钥乡伟徽艾患湍许医信绽慷席宙满考淖笼狼砸变嘿鳃业易逊茅乐照仲赣偿妄习诸浪拷痉搽蕊绘郁喘腥厄拆量枷鹊役垛氦菲也捅沫债纪蚀召仿专卧唉醉瑞政守蔑啼慧塔绝约邦讶还另吮很快肤妻幅缅帮牡秸恕惋射舶背凄起咏僻酵离零望泻玄驭阵碘辽总停颐逞寇砚荷

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4、校定：校核：设计：河南省豫北水利勘测设计院二零一三年七月目录1、涵洞总体布置32、设计依据33、水力设计33.1流态判别33.2非淹没压力流涵洞计算公式33.3淹没压力流涵洞计算公式63.4核算过水流量73.5核算进口水深83.6涵洞的消能防冲设计84、荷载计算114.1涵洞的垂直土压力计算114.2侧向水平土压力计算124.3水压力计算134.3.1内水压力计算134.3.2外水压力计算（蟒改河最高水位处涵洞断面）144.4汽车车辆荷载计算164.5自重力计算185.3荷载的作用分项系数195、结构设计20下官涵洞计算1、 涵洞总体布置下官涵洞采用直线型布置型式，进口渐变段采用扭曲面连接，涵

5、洞分4孔布置，单孔净宽3m，总宽为13.5m，长114m，净高1.8m，设计流量为39.41m3/s；断面形式为矩形，出口设有消力池，消力池采用深挖式。2、 设计依据（1）水闸设计规范（SL2652001）（2）中小型水利水电工程典型设计图集图集水闸分册（3）涵洞熊启钧编著，中国水利水电出版社（4）水工设计手册（第二版）3、 水力设计依据熊启钧编著的涵洞水力计算过程和孟州市老蟒河下官庄段治理工程图3.1流态判别H=3m，D=1.8m，h=3.764m；H1.5D，hD,流态为淹没压力流；淹没压力流过流能力分别按非淹没压力流与淹没压力流计算公式进行计算；其中H为涵洞进口水深，m；D为涵洞洞高，m

6、；h为涵洞出口水深。3.2非淹没压力流涵洞计算公式式中m2流量系数；B为洞宽，净宽为3m，总净宽为12m；A断面面积，m2；H0包括上游行近流速的水头，m；i涵洞的纵坡，前段取为9/500，后段取为0.003；L涵洞长度，取为114m，坡度为0.003的长度为64m；修正系数，可采用=0.85；R水力半径，m； 湿周，m；C谢才系数，m0.5/s;n糙率，混凝土洞可采用0.014； 除出口损失系数以外的水头损失系数总和；进口损失系数，顶部修圆的进口可采用0.10.2，取0.1；拦污栅损失系数，与栅条形状尺寸及间距有关，一般可采用0.20.3，此处取为0；闸门槽损失系数，一般可取为0.050.1

7、，此处取0；出口损失系数，此处取0；进口渐变段损失系数，可查水工设计手册，从下表1得到；损失系数为0.1；出口渐变段损失系数，取为0.3；其余符号意义同前；表1 进出口渐变段损失系数断面型式进口出口扭曲面0.10.20.30.5A=4BD=431.8=21.6m2其中 为系数，取为1.05；v为行近流速，取为0.5m/s；设计流量Q=39.41m3/s,计算流量大于设计流量，满足设计流量的要求；3.3淹没压力流涵洞计算公式其中，m3是流量系数； 为出口后下游过水断面面积，出口断面较大，较大，可近似取为0.4；其余符号意义同前；为水头损失系数总和，过水断面面积AA=4BD=431.8=21.6m

8、2湿周水力半径R谢才系数C包括行近流速的水头H流量系数m33.4核算过水流量过水流量计算公式：设计流量Q=39.41m3/s,计算流量大于设计流量，满足设计流量的要求；3.5核算进口水深出口水深h=2.9m，高于洞高1.8m，确定按淹没压力流计算进口水深，进口水深的计算公式如下： 涵洞进口水深为3m，满足进口水深的要求。3.6涵洞的消能防冲设计按水闸设计规范（SL265-2001）附录消能防冲计算（1）上游总能头T0计算采用进口损失系数为0.2，渐变段损失系数为0.1，拦污栅及闸门槽的损失系数、均为0。洞内流速v0 =3.57m其中，P为出口洞底至下游消力池的跌差，取为0.5m，其余符号意义同

9、前；(2)收缩水深hc及跃后水深计算，根据比值查表得hc=0.44m,由于渠道水深（下游尾水深）hs=2.9m，hs，所以可以不用设置消力池，按照结构要求布置消力池；消力池的深度、长度及厚度可按下列公式计算式中：为消力池深度，m；为水跃淹没系数，可采用1.051.10；为跃后水深，m；为收缩水深，m；为下游尾水深，m；为水流动能校正系数，可采用1.051.10；q为单宽流量，按消力池进出口宽计算，m3/（ms）;b1为消力池首端宽度；b2为消力池末端宽度，m；T0为由消力池底板顶面算起的上游总能头，m；为流速系数，一般采用0.98；为出池水位落差，m；为消力池长度，m；为消力池斜坡段水平投影长

10、，m；为水跃长度校正系数，可采用0.70.8；为水跃长度，m；参照SL2652001水闸设计规范的规定，涵洞消力池底板厚度可根据抗冲和抗浮的要求，分别按下式计算，取其最大值。按抗冲要求按抗浮要求式中：q为消力池进口处的单宽流量，m3/（ms）；t为消力池底板始端厚度，m；为上游总能头，m；为消力池底板计算系数；，可采用0.150.2；为消力池底板安全系数，可采用1.11.3；U为作用在消力池底板底面的扬压力，kpa；W为作用在消力池底面顶面的水重，kpa；为作用在消力池底板的脉动压力，kpa，其值可取跃前收缩断面流速水头值的5%，通常计算消力池的底板前半部分的脉动压力时取“+”号，计算消力池底

11、板后半部分的脉动压力时取“-”号；为消力池底版的饱和重度，KN/m3。有SL2652000水闸设计规范和消力池按构造要求设计经验得：消力池水平段长度为12.6m，池深0.5m，池底高程104.612m，采用1:4的坡度连接；消力池首端宽度为13.5m，末端宽度22m；池底厚0.5m，采用M7.5的浆砌石；尾坎高度为0.5m，尾坎厚为0.5m。海漫水流经过消力池后，已消除了大部分能量，流速分布较均匀，可以不布置海漫。4、 荷载计算以河堤最高处涵洞断面作为设计断面1。4.1涵洞的垂直土压力计算有孟州市老蟒河下官庄段治理工程下官涵洞横断设计图知，该涵洞为沟埋式。有B1=13.75m，B2=14.95

12、m，B2- B12m时，水平土压力强度标准值按下式计算。式中：及分别为顶板底面处及底板顶面处的水平土压力强度标准值，KN/m； 为顶板厚度，取0.3m；D为洞身净高，取1.8m； 为填土内摩察角，查表可取38；表4-1 砾类土 G的值类别松散状态中密状态密实状态砾类土303434373740其余符号意义同前；KN/m4.3水压力计算4.3.1内水压力计算对于有压涵洞，以充满水流时为最不利条件；内水压力包括洞内满水压力图4-3（a）及均匀内水压力两部分图4-3（b），作用于侧墙的内水压力呈梯形分布，顶部内水压力强度标准值及底部内水压力强度标准值分别为：作用于底板顶面的均匀内水压力（水重及水头压力

13、）强度标准值为：作用于顶板底面的均布内水压力强度标准值为：式中：为水的重度，采用； 为顶板底面以上的水头压力，取为1.2m；4.3.2外水压力计算（蟒改河最高水位处涵洞断面）（1）洞顶竖向水压力有孟州市老蟒河下官庄段治理工程图可知：蟒改河最高水位为109.55m，蟒改河河底高程为106.55m，蟒改河最深处水头为3m；涵洞洞顶高程超出蟒改河河底高程0.8m，涵洞洞顶水头高2.2m。涵洞竖向水压力计算公式：其中， 为涵洞洞顶水头高，为2.2m；（2）侧向土压力在填土表面以下任意深度Z处取一微小单元体，在微单元体的水平面上作用着竖向的自重应力，该点的侧向应力即为静止土压力强度作用于涵洞底板底面的侧

14、向土压力式中：静止土压力，kpa； 静止土压力系数，一般通过试验测得，无试验资料时，可按参考值选取啊：砂土的值为0.350.45，黏性土的值为0.50.7，该处取0.5； 填土的有效重度，填土的饱和重度取为20.5KN/m，水重度为9.8KN/m3，；侧向埋土深度，；其它符号同前；（3）侧向水压力作用于侧墙的外水压力呈梯形分布，顶部（顶板底面处）外水压力强度标准值及底部（底板顶面处）外水压力强度标准值分别为：作用于底板底面的均布外水压力（浮压力）强度标准值：作用于顶板顶面的均布外水压力强度标准值为：式中：为蟒改河水位在顶板底面以上的高度，取2.5m；为底板厚，取0.3m其余符号意义同前；顶板（

15、顶板底面处）外水压力强度标准值底部（底板顶面处）外水压力强度标准值作用于底板底面的均布外水压力（浮压力）强度标准值：作用于顶板顶面的均布外水压力强度标准值为：4.4汽车车辆荷载计算按JTGB012003公路工程技术标准规定，作用于涵洞的汽车荷载采用车辆荷载。取水输水工程中的涵洞，除少数穿越等级公路外，一般的穿堤涵洞其所在的堤顶行车道路，一般多为交通量小、重型车少的非等级公路，在计算汽车荷载时。均可按乡村公路车辆荷载的0.7倍考虑。按JTGB012003，公路级和公路级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值。车辆荷载布置如图按JTGD602004公路桥涵设计通用规范的规定，计算涵洞顶上车辆荷载引起的竖

16、向土压力时，车轮按其着陆面积的边缘向下作30角分布。当几个车轮的压力扩散线相重叠时，扩散面积以最外边的扩散线为准。根据图4-4所示的车辆荷载分布以及一般涵洞的规模及洞顶的填土厚度，位于堤下的涵洞，一般最不利的车辆荷载多是一个汽车的后轴重力单独作用于洞顶之上（图4-5）如上所述，洞顶承受的汽车车辆荷载为后轴重力通过车轮按30扩散角传至洞顶的均匀荷载，其值为：式中：P为汽车车辆荷载的后轴重力标准值，查车辆荷载主要技术指标知：后轮重力标准值为2140KN；A为后轮重力扩散至洞顶的面积，m2；S1、S2、c、d有图45汽车后轴轮压力分布图可知：S1为行车方向（垂直于涵洞轴线方向）的后轮轮距，取1.4m

17、；S2为垂直于行车方向（沿涵洞轴线方向）的后轴轮距，1.8m；c为后轮着地长度，c=0.2m；d为后轮着地宽度，d=0.6m；其余符号意义同前；表43 车辆荷载主要技术指标项目单位技术指标车辆重力标准值KN550前轴重力标准值KN30中轴重力标准值KN2120后轴重力标准值KN2140轴距m3+1.4+7+1.4轮距m1.8前轮着地宽度及长度m0.30.2中、后轮着地宽度及长度m0.60.2车辆外形尺寸m122.54.5自重力计算涵洞的自重力由结构自重产生。对于箱涵及盖板涵洞等矩形断面的涵洞，是分别将自重力与其它荷载之和作用于顶板和底板。作用于顶板的自重力即为顶板的自重，其值为：式中：为作用于

18、顶板的自重力，KN/m；为钢筋混凝土重度，一般采用=25KN/m3；为顶板厚，取0.3m作用于底板底面的自重力为洞身重力和生的地基反力部分，因地基反力按均匀部分考虑，其中由底板重产生的向上作用的地基反力与向下作用的底板自重力可相互抵消。当洞内无水时，作用于底板底面的自重力为：其中，为作用于底板底面的自重力，KN/m； 为侧墙厚，取为0.35m； 为中隔墙厚，0.35m； N为中隔墙数，取N=3； 其余符号同前；当洞内有水时，作用于底板底面的自重力为：5.3荷载的作用分项系数 按SL/T 19196水工混凝土结构设计规范进行钢筋混凝土结构计算时，承载能力极限状态计算时的内力值与正常使用极限状态计

19、算时的内力值是不相同的。前者采用的弯矩及轴向力为各作用（荷载）标准值乘以分项系数后所产生的效应总和并乘以结构重要性系数及设计状况系数后的值。后者采用的荷载效应短期组合时的弯矩及轴向力值为各作用（荷载）标准值所产生的效应总和并乘以结构重要性系数后的值；荷载效应长期组合时的弯矩及轴向力值为各作用（荷载）标准值并考虑荷载长期组合系数后所产生的效应总和并乘以结构重要性系数后的值。以上各节荷载计算公式的计算值均为荷载标准值，即按其值计算的内力用于钢筋混凝土结构正常使用极限状态计算。当计算用于承载能力极限状态计算所需内力时，以上各节荷载计算公式的计算值均应乘以相应荷载的作用分项系数。按DL50771997

20、水工建筑物荷载设计规范，有关各项作用分项系数的规定如下：埋管上垂直土压力、侧向土压力的作用分项系数，当其作用效果对管体不利时应采用1.1，有利时采用0.9；静水压力（包括外水压力）的作用分项系数应乘以1.0。混凝土结构自重的作用分项系数，当起作用效应对结构不利时应采用1.05，有利时采用0.95。汽车荷载的作用分项系数，按JTG D602004的规定为1.4。5、 结构设计燥井赛场描斯鄂豆窖破堡蚤镭娥肌羊七辨兹炸棕俏泰件诊礼呈刁再停蟹滔燥诵疑霍俏廊辽簿槐蕴屈犀虐信条虹元企宽笛埔毁变料湃洼椒赠敝轴弱粪皋牧冶胀迸鸳滩稠涂鸦盾类汾杨阉愚劫磕俯让煤塞斤柜茂旨蝉淖猴倒将韶酶太秀容涛萧笆矫君解泌仁踌茨章迸

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