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桥涵水流图示-桥涵水文学

【摘要】:根据涵洞出水口是否被下游水面淹没,可分为自由式出流与淹没式出流两类。图8-10无压力式涵洞水流图式图8-11半压力式涵洞水流图式当工程上采用半压力式涵洞时,涵底纵坡常用i≥ik。

根据涵洞出水口是否被下游水面淹没,可分为自由式出流与淹没式出流两类。实际工程中绝大多数为自由式出流。

按涵洞进水口建筑形式不同与涵前水头高低,水流通过涵洞可分为无压力式、半压力式、压力式三种。

1.无压力式涵洞

当涵洞的进水口建筑为普通型(端墙式、八字式、锥形护坡式),而涵前水深H≤1.2hT时(hT为涵洞洞身净高),或者进水口建筑为流线形(喇叭形、抬高式),而涵前水深H≤1.4hT时,水流在进水口处受到侧向束窄,水面急剧下降,在洞口不远处形成一个收缩断面,水流流经全涵洞均保持自由水面,称为无压力式水流状态,如图8-10所示。公路上大多数涵洞,都采用无压力式。

2.半压力式涵洞

当涵洞的进水口建筑为普通型,且水流充满进口,涵前水深H>1.2hT时(出水口不被淹没),但收缩断面以后在整个涵洞内都具有自由水面,称为半压力式水流状态,如图8-11所示。

图8-10 无压力式涵洞水流图式

图8-11 半压力式涵洞水流图式

当工程上采用半压力式涵洞时,涵底纵坡常用i≥ik(临界坡度)。当i<ik时,收缩断面以后出现波状水跃,波动的水面与涵顶断续接触,使收缩断面顶部的压强断续出现真空,水流极不稳定,一般避免使用。

3.压力式涵洞

当涵洞的进水口建筑为流线形,而涵前水深H>1.4hT时,且涵底纵坡i<iw(摩阻坡度),或者下游洞口被淹没时,则整个涵洞的断面都充满水流,称为压力式水流状态,如图8-12和图8-13所示。(www.chuimin.cn)

图8-12 压力式涵洞自由式出流

图8-13 压力式涵洞淹没流出流

涵洞的摩阻坡度iw为恰好使水流重力克服水流摩阻力所需要的坡度,可按式(8-17)计算:

式中 iw——摩阻坡度;

Q——过涵流量,m3/s;

A——涵身断面全面积,m2

C——谢才系数,m1/2/s

R——涵身断面的水力半径,m。