论水利工程涵洞的设计

梁建涌

摘 要：我国作为农业大国，在农业经济发展中，不断加大投入与开发，全面推动农业经济向现代化方向发展。随着各项水利工程的建设，全面改善了农业生产环境，使农业阶段进程得到良好控制，农业生产中对各类水利工程的需求越来越大，水利建设过程中，必不可少的是涵洞建设。好的设计才能建设出好的工程，涵洞设计符合通过需要，才能更好地展现出水利工程的效能，使水利通过能力得以提升。对于涵洞的设计，在不同水利工程中，有不同的概念与设计思路，只有全面把握好当地自然环境特征，才能设计出高品质的涵洞，符合实际应用，符合自然规律。文章主要通过对我国当前水利工程涵洞设计重点问题进行系统的分析，进一步提出较为优化的设计施工方案，以此，推动涵洞设计能力，提高水利应用水平。

关键词：水利工程；涵洞；设计要点

中图分类号：U449.1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）27-0098-02

引言

农业生产对水利的依赖程度越来越高，良好的水利能够保证科学生产，实现农业丰产增效，可以说，一个区域水利工程的好坏，决定了地方农业经济发展情况，水利工程能进一步提高兴水利除水害的能力，通过水利工程建设，全面减少水灾水害，当前，我国治理水害的重要措施就是兴修水利。一个水利工程并不是随意建设的，需要根据当地自然条件、地质环境等进行规划与统筹，保证发挥水利最大功能作用。设计的科学、合理，能够确保當地农业生产安全，避免出现不良的生态破坏。水利工程的长期运行，决定了其工程设计的重要性，要从源头设计把好关口，设计出标准规范的图纸，形成科学的模拟量，保证涵洞通水畅通。涵洞与水利工程紧密相关，不是独立结构，也就是说，在进行设计时，需要合理把握好结构和尺寸，通过实地考察调研、科学构思设计，使涵洞在平面设计中得以全面展现。根据不同的水利功能作用差异性，需要在设计时全面综合的进行考量，实现整体规划。

1 水利工程涵洞基本情况

水利工程中的涵洞是重要的建筑物，任何一项水利工程均离不开涵洞的科学设计。涵洞是水利工程关键部分，其环境不稳定、长时间暴露在大自然中，很容易受到自然界风、霜、雪、雨及河流冲击，如果质量不合格，则很容易损毁，导致更大的灾害，特别是当前，大型农机具的普遍使用，也对涵洞形成一定的威胁，所以说，在涵洞设计中，必须要全面考虑到整体构造和耐久性能的问题，只有这样，才能有效提高涵洞质量，保证过水能力。

涵洞的结构非常重要，可以说，不管面临何种环境，均要坚固耐用，保持自身性能不变，要合理计算出涵洞的安全系数，使涵洞形成更大的安全性，设计过程中，安全系数和性能结构是密切关联的整体，结构合理，则系数越高，安全性能越强。设计人员只有全面负责，认真进行调研，才能把握好结构系数要求，确保涵洞坚固耐用，能够抵抗水流巨大压力冲击和冲刷。涵洞设计是一方面，但是在施工过程中，还需要根据当地具体情况，对设计进行微调，保证与当地自然环境相协调一致，符合技术施工要点要求，对涵洞高度、厚度、强度的调整，能够全面确保涵洞作用的良好发挥。

2 涵洞的设计

水利工程中，对涵洞的质量要求非常严格，涵洞在建设之前，需要严格设计，做好科学统筹与规划，根据当地实际情况，考虑到整个水利工程特征，在建筑技术视角下，合理设计施工，使各个环节得到良好控制，使涵洞设计施工环环相扣。

2.1 涵洞设计考虑因素

涵洞设计之前，不能盲目进行，需要到现场进行实地考察，只有全面掌握了现场情况，才能设计出合理的工程。通过对现场调研，把握好工程用料、地质、施工各个方面的基本要素，使各个方面都得到良好控制。同时，根据当地情况，对涵洞类型做出正确的选择，不能盲目套用，否则会导致后期的安全隐患，只有全面满足了施工要求，才能进行设计，保证最终的效果。设计时，不能过于理想化，需要对各个季节、时间段的泄洪和过水要求进行分析。科学设计出涵洞结构形式和断面形式，只有这样，才能保证工程建设质量，满足施工技术标准，在设计过程中，对施工工艺、使用材料、技术选择做好认定，因为这些因素是工程建设质量好坏的最关键要素，只有全面发挥优势，避开不足，才具有可操作性，确保涵洞设计合理、施工规范。

2.2 套用标准图把握要点

在施工过程中，对普遍存在的水利工程，是有一套标准规范的，也就是说，涵洞设计有一整套设计原理与标准，这些标准是在大量实践过程中总结出来的，一般工程施工，往往会套用这些标准图，或者进行有效的参考。标准的设计，能够节省时间，数据与参数是在大量实践中检验并得到认证的，是合理化、实用化、规范化、标准化的设计。但是，面对这些标准的设计图，我们需要谨慎对待，不能千篇一律，一定要根据当地自然条件进行调整把握，合理利用好标准设计图，打破陈旧的模式，结合好施工现场，对设计进行有效的改进。

3 水利工程中涵洞设计分析

水利工程中的涵洞工程，具有重要的作用，其最主要的功能是引水或排洪。在实际设计过程中，对引水涵洞设计较容易把握，主要通过对相关的水力参数进行了解，使数据清晰明确，就可以设计出满足荷载需要的涵洞工程，设计过程中，很容易掌握这些要件要求。

3.1 箱涵设计

箱涵是使用广泛的涵洞，在公路和水利工程中较为多见，箱涵是重要的引水建筑物，从技术层面看，这种建筑结构较为简单，整体上并没有复杂的分区，相对结构简单、施工便利，在不同的地质条件下，均能够建设，对地区的适应性较强，能够满足多数地区水利需要。箱涵的功能决定了其是无压引水建筑物，只要根据当地排水供水情况，合理掌握水量体积，就能设计出符合工程整体要求的箱涵平面布置和断面尺寸图。设计过程中，需要全面对现场进行调查，使底坡和建筑物连接更加紧密，保证水面转角的合理性，进行设计前，要全面对各部分的计算进行严格的检验，保证结构受力计算在允许误差范围，实现高品质的建筑质量。endprint

3.2 圆管涵设计

圆管涵在工程中也是普遍使用的一种方式，其设计思路是全面提升当地排洪泄水能力。这种涵洞主要对水力荷载有一定的要求，也就是说，面临不同的洪水流量则出现不同的压力，对管道质量提出严格要求，往往压力大小受不确定因素影响较多。工程设计过程中，需要严格进行计算，科学做好测算，使各部位的参数满足压力荷载需要，避免出现安全隐患。根据圆管涵功能作用看，当前有压力过水涵、半压力过水涵和无压力过水涵三种形式，设计时，根据自然情况合理选择标准和形式，确保涵洞结构尺寸合理。圆管涵对地基稳定性有一定的要求，需要综合考虑来自各个方向的压力，不能只考虑单向压力，否则会导致安全事故。

3.3 盖板涵设计

盖板涵是最为多见的一种形式，是水利工程中应用较广泛、使用最频繁的涵洞。设计时，需要考虑到技术标准和施工工艺要求，特别是钢筋混凝土预应力情况，一定要严格计算，确保盖板涵承载能力和应用效果。盖板涵竖向压力需要计算出扩散面积，涵台内力通过涵洞和涵底重心落点得出，上下简支竖梁承受上部简支压力和水平方向作用力得出，对整个周围的压力全面考虑，保证设计符合安全标准要求。

3.4 拱涵设计要点

拱涵也有较为广泛的使用，设计时需要严格把握好要点，计算出拱涵涵顶填土对涵洞竖向压力大小，按土柱压力进行科学合理的计算。拱圈截面拱数值的計算要把握好精准度，拱涵外型决定了其最后的拱顶压力，只有充分考虑到内力问题就能全面得到解决，设计过程中，需要把握好大的方向，对曲率、剪切变形、弹性压缩和温度变形等可以在后期考虑。

4 涵洞设计注意事项

涵洞工程关系到水利工程的效果，所以说，在进行水利工程涵洞设计时，严格把握好几个方面要点，只有这样，才能杜绝安全隐患，保证涵洞使用安全。

4.1 洞口设计注意事项

洞口是涵洞最主要的结构，其形状与结构对排水有一定的调节作用。结合水利工程施工建设涵洞洞口不同类型，合理进行选择，保证涵洞洞口设计符合水利工程整体要求。涵洞洞口类型包括急流坡、跌水井及倒虹吸等，需要合理选择类型，才能发挥出洞口的作用。

4.2 长度设计注意事项

洞身是整个涵洞孔道主体，涵洞洞身设计最重要的就是对水流流量与涵洞洞身孔径大小的计算，良好的洞身孔径能够保证满足水流流量通过需要。涵洞洞身坚固性及稳定性需要全面把握好，设计时，要满足水利工程涵洞结构需求，同时，也能够满足涵洞自身荷载压力。长度对整体造价也有影响，需要根据内容，合理确定好洞身断面、长度。

5 结束语

水利工程关系到我国的农业产业发展，只有全面设计好涵洞工程，才能发挥涵洞引水和泄水作用，确保工程稳定耐用，满足水利建设要求，推动我国农业经济快速稳步发展。

参考文献：

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