水利工程涵洞設計要點分析

肖鵬

（黑龍江農墾勘測設計研究院 黑龍江省哈爾濱市 150090）

水利工程中涉及到的涵洞工程多是為了引水或是排水所需，在引水涵洞設計時，只需要清楚水力參數和明確荷載要素即能夠完成具體的設計。相較于引水涵洞，防洪泄水涵洞設計相對復雜，需要通過對水力條件進行對比分析，并對相關數據和參數進行明確，做好標準設定工作，針對洪水頻次和季節特點來選擇適宜的涵洞結構和形式，合理進行斷面尺寸設計，確保能夠滿足當地季節性排洪需要。

1 水利工程中涵洞的基本情況概述

涵洞作為水利工程中非常關鍵的組成部分，其長期的暴露在自然環境下，而且當前車輛數量的增加也對涵洞的安全性和耐久性提出了更高的要求。對于涵洞設計時的安全系數，需要確保其在惡劣自然環境能夠保持良好的性能。因此需要確保涵洞結構設計指標達到標準要求，這樣就不會出現移位或是被壓壞的情況。在具體設計和施工過程中，需要針對于當地的具體特點來及時調整設計和施工方案，以便于更好的發揮出涵洞的重要作用。

2 水利工程中涵洞設計要點

2.1 箱涵設計

箱涵作為普遍使用的一種涵洞，在水利工程中發揮著重要的作用。箱涵作為引水建筑物，其結構相對簡單，施工難度也不大，適宜在不同類型環境和地質結構中進行建設，具有較好的地區適應性。作為無壓引水建筑物，箱涵設計時需要根據水理體積進行箱涵平面布置和斷面尺寸設計即可。在具體設計時，要結合現場情況，并考慮到底坡與建筑物連接，以此來保證水面轉角和緊密性，利用結構受力公式進行計算，以此來保證承受力的均勻性。

2.2 圓管涵設計

為了提高排洪泄水能力，可以設計圓管涵。由于對涵管承受水力荷載具有較高的要求，因此需要科學進行測算，確保計算荷載選取的科學性，在具體設計過程中，設計需要針對影響使用能力的各種因素進行綜合考慮。針對于使用功能可以將圓管涵劃分了三種類型，即壓力過水涵、半壓力過水涵及無壓力過水涵。因此在具體設計時，需要針對水位變化是否會出現負壓的情況來對圓管涵的承載量進行全面考慮，并采用科學合理的計處，準確的把握整體和局部的荷載，確保涵洞結構尺寸的合理性。另外，還要考慮圓管涵地基基礎對涵管承載量的影響，即在考慮各種工況下圓管涵水平面荷載的承受力標準。

2.3 蓋板涵設計

蓋板涵在水利工程中應用較廣泛，在具體進行蓋板涵設計時，一定要考慮到鋼筋混凝土預應力的情況，同時還要計算涵臺情況，只有做好這兩方面的設計，才能確保蓋板涵承載能力和應用效果。蓋板涵屬于無壓涵洞，豎向壓力要按涵洞以上地面面積邊緣向上外斜30°分布的，按照各向擴散面積進行計算。涵臺內力是通過涵洞和涵底重心落點計算的，上下簡支豎梁承受上部簡支壓力和水平方向作用力，要考慮上部與兩側作用力，避免出現不利工況影響。

2.4 拱涵設計要點

拱涵在設計時，要把握好幾個重點：①計算拱涵涵頂填土對涵洞豎向壓力大小，按土柱壓力進行科學合理的計算，得到標準數據；②計算拱圈截面拱數值。拱涵的外型特征是以弧形拱承擔拱頂壓力，那么就需要全面考慮到內力問題，進行設計時，要把握好計算過程，可以不考慮曲率、剪切變形、彈性壓縮和溫度變形的情況，需要把平方根精力放在填土厚度重力產生的壓力情況，同時還要做好拱圈內分布情況確認，保證拱圈橫截面壓力精確。

3 水利工程涵洞設計注意事項

3.1 涵洞的洞口設計注意事項

在水利工程涵洞洞口結構施工設計時，需要充分的意識到涵洞洞口施工設計的重要性，針對水利工程涵洞洞口的不同類型來選擇適宜的涵洞洞口設計類型，并與水利工程與涵洞的設計要求相結合，并參照洞口類型在實際涵洞設計中的應用情況來開展具體的設計。當前水利工程建設中常見的涵洞洞口類型主要以急流坡、跌水井及倒虹吸等為主，其中急流坡和跌水井形式的洞口在當前水利工程施工中較為常見，通常會應用在河流下游河床位置較低或是基礎縱斷面無法滿足涵洞施工設計高度要求的情況。在公路涵洞設計時多會采用倒虹吸形式的洞口，而且以八字墻和直擋墻作為涵洞洞中設計時選用的坡形結構。

3.2 涵洞洞身與長度設計注意事項

在進行水利工程涵洞的洞身的設計過程中，比較重要的設計內容就是對于涵洞洞身以及涵洞長度的確定設計實現。涵洞的洞身是整個涵洞孔道的主體部分，在進行涵洞洞身的設計實現過程中，最重要的部分就是對于水流流量與涵洞洞身孔徑大小的計算設計實現，以能夠保證對于洞身孔徑大小的設計，能夠滿足水流流量通過時對于孔徑的需求。此外，在進行涵洞洞身的設計實現過程中，還要保證對于涵洞洞身的堅固性以及穩定性的設計，應滿足水利工程涵洞結構部分的需求，保證涵洞本身的堅固性與穩定性。涵洞洞身在實際應用過程中需要滿足水流通過的需求，同時還要對涵洞結構起到重要支撐作用。在具體設計涵洞洞身長度時，需要參照具體的洞身斷面，當洞身斷面較小時，則洞身長度要大一些，相反，洞身長度則宜小一些。而且涵洞洞身長度設計還會直接關系到涵洞的施工成本和水利工程的整體造價，因此要綜合考慮各種因素，確保涵洞洞身與長度設計的科學性和合理性。

4 結束語

由于涵洞對于水利工程具有非常重要的作用，因此在具體設計時要做到科學笥和合理性，并對設計過程中一些關鍵點要進行掌控，確保設計的質量，為后續施工和涵洞具體使用性能的發揮奠定良好的基礎。

參考文獻

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