水利工程涵洞设计要点分析

2018-02-15肖鹏

建材与装饰 2018年20期

肖鹏

（黑龙江农垦勘测设计研究院黑龙江省哈尔滨市 150090）

水利工程中涉及到的涵洞工程多是为了引水或是排水所需，在引水涵洞设计时，只需要清楚水力参数和明确荷载要素即能够完成具体的设计。相较于引水涵洞，防洪泄水涵洞设计相对复杂，需要通过对水力条件进行对比分析，并对相关数据和参数进行明确，做好标准设定工作，针对洪水频次和季节特点来选择适宜的涵洞结构和形式，合理进行断面尺寸设计，确保能够满足当地季节性排洪需要。

1 水利工程中涵洞的基本情况概述

涵洞作为水利工程中非常关键的组成部分，其长期的暴露在自然环境下，而且当前车辆数量的增加也对涵洞的安全性和耐久性提出了更高的要求。对于涵洞设计时的安全系数，需要确保其在恶劣自然环境能够保持良好的性能。因此需要确保涵洞结构设计指标达到标准要求，这样就不会出现移位或是被压坏的情况。在具体设计和施工过程中，需要针对于当地的具体特点来及时调整设计和施工方案，以便于更好的发挥出涵洞的重要作用。

2 水利工程中涵洞设计要点

2.1 箱涵设计

箱涵作为普遍使用的一种涵洞，在水利工程中发挥着重要的作用。箱涵作为引水建筑物，其结构相对简单，施工难度也不大，适宜在不同类型环境和地质结构中进行建设，具有较好的地区适应性。作为无压引水建筑物，箱涵设计时需要根据水理体积进行箱涵平面布置和断面尺寸设计即可。在具体设计时，要结合现场情况，并考虑到底坡与建筑物连接，以此来保证水面转角和紧密性，利用结构受力公式进行计算，以此来保证承受力的均匀性。

2.2 圆管涵设计

为了提高排洪泄水能力，可以设计圆管涵。由于对涵管承受水力荷载具有较高的要求，因此需要科学进行测算，确保计算荷载选取的科学性，在具体设计过程中，设计需要针对影响使用能力的各种因素进行综合考虑。针对于使用功能可以将圆管涵划分了三种类型，即压力过水涵、半压力过水涵及无压力过水涵。因此在具体设计时，需要针对水位变化是否会出现负压的情况来对圆管涵的承载量进行全面考虑，并采用科学合理的计处，准确的把握整体和局部的荷载，确保涵洞结构尺寸的合理性。另外，还要考虑圆管涵地基基础对涵管承载量的影响，即在考虑各种工况下圆管涵水平面荷载的承受力标准。

2.3 盖板涵设计

盖板涵在水利工程中应用较广泛，在具体进行盖板涵设计时，一定要考虑到钢筋混凝土预应力的情况，同时还要计算涵台情况，只有做好这两方面的设计，才能确保盖板涵承载能力和应用效果。盖板涵属于无压涵洞，竖向压力要按涵洞以上地面面积边缘向上外斜30°分布的，按照各向扩散面积进行计算。涵台内力是通过涵洞和涵底重心落点计算的，上下简支竖梁承受上部简支压力和水平方向作用力，要考虑上部与两侧作用力，避免出现不利工况影响。

2.4 拱涵设计要点

拱涵在设计时，要把握好几个重点：①计算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，得到标准数据；②计算拱圈截面拱数值。拱涵的外型特征是以弧形拱承担拱顶压力，那么就需要全面考虑到内力问题，进行设计时，要把握好计算过程，可以不考虑曲率、剪切变形、弹性压缩和温度变形的情况，需要把平方根精力放在填土厚度重力产生的压力情况，同时还要做好拱圈内分布情况确认，保证拱圈横截面压力精确。

3 水利工程涵洞设计注意事项

3.1 涵洞的洞口设计注意事项

在水利工程涵洞洞口结构施工设计时，需要充分的意识到涵洞洞口施工设计的重要性，针对水利工程涵洞洞口的不同类型来选择适宜的涵洞洞口设计类型，并与水利工程与涵洞的设计要求相结合，并参照洞口类型在实际涵洞设计中的应用情况来开展具体的设计。当前水利工程建设中常见的涵洞洞口类型主要以急流坡、跌水井及倒虹吸等为主，其中急流坡和跌水井形式的洞口在当前水利工程施工中较为常见，通常会应用在河流下游河床位置较低或是基础纵断面无法满足涵洞施工设计高度要求的情况。在公路涵洞设计时多会采用倒虹吸形式的洞口，而且以八字墙和直挡墙作为涵洞洞中设计时选用的坡形结构。

3.2 涵洞洞身与长度设计注意事项

在进行水利工程涵洞的洞身的设计过程中，比较重要的设计内容就是对于涵洞洞身以及涵洞长度的确定设计实现。涵洞的洞身是整个涵洞孔道的主体部分，在进行涵洞洞身的设计实现过程中，最重要的部分就是对于水流流量与涵洞洞身孔径大小的计算设计实现，以能够保证对于洞身孔径大小的设计，能够满足水流流量通过时对于孔径的需求。此外，在进行涵洞洞身的设计实现过程中，还要保证对于涵洞洞身的坚固性以及稳定性的设计，应满足水利工程涵洞结构部分的需求，保证涵洞本身的坚固性与稳定性。涵洞洞身在实际应用过程中需要满足水流通过的需求，同时还要对涵洞结构起到重要支撑作用。在具体设计涵洞洞身长度时，需要参照具体的洞身断面，当洞身断面较小时，则洞身长度要大一些，相反，洞身长度则宜小一些。而且涵洞洞身长度设计还会直接关系到涵洞的施工成本和水利工程的整体造价，因此要综合考虑各种因素，确保涵洞洞身与长度设计的科学性和合理性。