根据涵洞洞身的构造型式不同，涵洞可分为圆管涵、拱涵、盖板涵和箱涵等。圆管涵的直径一般为0.5～1.5m，直径较小时，可用素混凝土制作，直径大于1.0 m时，一般应设立钢筋。盖板涵在跨径较小时，可用条石作盖板。图8-14涵洞构造图图8-15倒虹吸管拱涵可做成较大的孔径，能通过较大的洪水流量。拱涵的超载潜力较大，现被广泛采用。为了便于施工，一段路线上的涵洞不易采取过多的类型，以便集中预制，节省模板，保证质量。......
2023-11-20
涵洞孔径计算-桥涵水文学成果
【摘要】：实际工作中，涵洞的孔径多数按照标准图的水力计算资料采用。
1.无压力式涵洞
进行涵洞孔径的计算时，根据涵洞的实际工作条件，作了下列规定和假设。
（1）无压力式涵洞进水口处，涵内的最高水面与涵洞顶之间要保持一个最小净空高度Δ。
现行涵洞标准图中采用的Δ值规定如下。
1）盖板涵、箱涵：进水口净高h＜2.0m时，Δ=0.10m；
h≥2.0m时，Δ=0.25m。
2）砖、石、混凝土拱涵：涵洞的净高hT≤1.0m时，Δ=0.10m；
hT=1.0～2.0m时，Δ=0.15m；
hT＞2.0m时，Δ=0.25m。
根据中华人民共和国行业标准《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30—2002）中，对Δ值规定见表8-8。
表8-8 涵洞净空高度 单位：m
（2）从涵前水深H到进口水深H'的降落系数取0.87，则
（3）收缩断面的水深hc=0.9hk，涵前的行进流速v0≈0，即H0≈H。
（4）涵洞出口处或收缩断面处的最大允许流速vmax规定为：
净跨L0=0.5～1.5m的拱涵、盖板涵，vmax=4.5m/s；L0=2.0～4.0m的拱涵、盖板涵、圆管涵，vmax=6.0m/s。
无压力式涵洞基本公式为
式中 Q——过涵流量，m3/s；
hk、vk、Ak——涵洞进口附近临界断面的水深，m；流速，m/s和过水面积，m2；
H——涵前水深，m；
v0——涵前行进流速，m/s；
H0——涵前总水头，m；
φ——流速系数，对于箱涵、盖板涵，φ=0.95；对于拱涵、圆管涵，φ=0.85；
ε——压缩系数
，其中α为流速分布系数，对于无升高管节的拱涵取α=1.1，则ε=0.96，其他涵取α=1.0，则ε=1；
g——重力加速度，取9.8m/s2。
当涵洞的底坡i＞ik时，出水口水深h0及流速v0可按明渠均匀流公式进行计算：
设计流量QP、涵洞底坡i、粗糙系数n、涵洞净跨L0均已知，而过水断面A和水力半径R又是水深h0的函数，因此可用式（8-23）以试算法确定h0，求得h0后即可按式（8-24）计算出水口流速v0。
为了简化计算，可以利用表8-9。表中h0为出水口水深，n为粗糙系数，K0为流量模数，W0为流速模数。
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实际工作中，涵洞的孔径多数按照标准图的水力计算资料采用。在编制这些计算资料时，就采用了上述基本公式、规定和假设。现摘录部分涵洞水力计算资料作为示例，见表8-10。
表8-9 矩形无压涵洞的流量特性及流速特性衰
注 表中中间数值可以插入。
表8-10 涵洞的水力计算资料（示例）
2.半压力式涵洞
半压力式涵洞的水力计算，常以涵前断面和进口收缩断面作为计算断面，根据能量方程来推算流量和涵前水深。其基本公式为
式中 vc——收缩断面的流速，m/s；
Q——过涵流量，m3/s；
ε——半压力式涵洞的挤压系数，一般采用0.60；
φ——流速系数，流线形洞口为0.95，普通洞口为0.85；
H——涵前水深，m；
hT——涵洞净高，m；
A——涵洞断面的全部面积，m2；
g——重力加速度，取9.80m/s2。
3.压力式涵洞
为了充分利用断面，达到缩小孔径的目的，压力式涵洞一般采用进水口升高式（流线形）的洞口建筑，使涵顶与水流线形基本一致。其基本公式为
式中 v——涵内流速，m/s；
Q——过涵流量，m3/s；
φ——考虑进水口局部水头损失的流速系数，进口升高式φ=0.95，不升高式φ=0.85；
H——涵前水深，m；
hT——涵洞洞身净高，m；
A——涵洞洞身断面的全部面积，m2；
L——涵洞的长度，m；
iw——涵洞的摩擦坡度，按式（8-17）计算；
i——涵洞的实际底坡；
g——重力加速度，取9.80m/s2。
涵洞处的路基最低标高应高出涵前水深（H）以上至少50cm。目前，为避免涵洞进口路基浸水和进出口流速及冲刷过大，一般不采用压力式涵洞。
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2023-11-20
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2023-11-20
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