桥渡设计论文.docx

论桥渡设计的影响因素摘要：桥渡是跨越河流的桥涵建筑物和为了引导水流顺畅通过桥涵而修建的导治建筑物以及与桥涵一起受水流冲击的河滩路堤，不仅在国民经济生活中发挥着积极的交通功能，在防洪、抢险与救灾的紧要关头也显示强大的支撑作用。在跨河桥梁的工程设计、维护、管理中，需要研究桥梁结构与河流的相互作用关系，以保证桥梁设计的经济性和运用的安全性。在另外各种情况下也有各种情况对于桥渡设计产生了很多不能忽略的影响。桥渡设计内容：桥位选择,计算桥位河段的设计流量,最合理的桥梁孔径和分跨布设,墩台最小埋置深度,布设桥位上下游合理的导治建筑物。桥渡设计的必要性：水害事故的发生不仅使桥渡本身遭受到直接的损失，而且由于道路中断停运，是国家在政治经济各方面所蒙受的损失往往更为惊人。对这些水害事故的分析，不难看出，若能充分重视并处理好桥渡设计的各个环节，一些事故可以避免，或可以减轻灾情。因此，从事道路及桥梁设计施工养护的技术人员都应具备有关桥渡设计的基本知识，在设计施工养护过程中，充分重视河流及洪水的变化规律，做到精心设计施工养护维修，使桥梁始终在正常状态下工作。首先桥位选择可从以下三方面考虑桥位选择和线路设计的关系。一般桥梁的桥位应服从线路的走向，使线路顺直，节省运营费用。但由于重大桥梁的工程数量、造价、工期以及建成后是否易遭水害等，往往同桥位有关，所以在选线设计中必须选择良好桥位。为此，往往要为不同桥位编制不同的选线方案，进行技术经济比较，从中选择最佳方案。河流水文及地形条件。桥位应选择在河岸、河滩、主槽位置较为稳定的地段，使桥在建成后少受水害。在作决定前应充分听取各方意见。对于通航河流，桥位应选在上下游均有稍长的直段航道处，且洪水位和常水位流向要基本一致;在有邻桥处，须使两桥不要太靠近,且桥墩位置须彼此对齐；在有流冰、流木或可能有飘浮物的河流中，不可在河湾处设桥，以免堵积壅水，将桥推倒;在两河交会处，流向易变，冲淤难料，不宜设桥;在河中有沙洲处，河水总流量在各河叉内的分配常有变化，每河叉均需按可能分配到的最大流量设置桥梁孔径，与无分叉河段相比，设计孔径加大；在水库区内设桥，将因水过深过大而增加造价，在水库下游不远处设桥，应注意清水所造成的冲刷，有时还应考虑溃坝可能造成的灾害。为降低造价，避免水害，桥位应选在河道较顺直，主槽水深变化不大而位置稳定，河滩较窄较高（使引线或引桥工程量较省），河岸较高，且较平坦（使桥的总长不致加大，线路工程较省，施工场地容易安排，且不受汛期洪水威胁）之处；桥轴和河的主要流向应成正交。地质条件。在满足最大冲刷深度的前提下，若在离地表不深处就有可靠的持力层，则可使墩台基础工程数量较省，且使桥抗御洪水冲刷的潜力较大。应尽量避免在各种不良地质如断层、滑坡、泥石流、软土、溶洞等处设桥；在地震区，桥位应选在地基土不易液化处。孔径计算为避免桥梁被汛期洪水冲毁，需要对桥位处的洪水流量、流速、水流断面积等进行推算，以确定桥梁孔径。按照中国通例，重要线路上的桥梁孔径，一般按百年一遇的洪水流量作为设计流量来计算。这需要搜集桥位所在河段的水文资料，进行水文计算，先将设计流量和主槽相应的平均流速算出。假定在桥建成后的桥下水流断面内的平均流速，能等于河流天然状态时的主槽平均流速，则可以从设计流量推算出所需要的桥下水流断面积。如果允许河床稍有冲刷以扩大水流断面积，或允许桥下平均流速稍大于天然状态主槽平均流速，则所需的（在冲刷之前）桥下水流断面积小于上述推算值。所谓桥下水流断面积，是指沿桥轴线的天然河道断面水流面积中,扣除被桥头引线、桥墩台所占的部分后所余留的面积。按此面积沿着设计洪水位的长度就是桥梁孔径。在桥渡设计中,在按上述原理将泄洪所需的水流断面积算出后,将桥墩台等所挡的面积考虑进去，即可从天然河道断面图上将所需的孔径算出。进行桥式方案设计时，应使桥梁实际提供的孔径不小于这一数值。确定通航净空及桥面高程 在通航的河流上设桥,桥下应具有一定的高度和宽度（即所谓桥下净空）以利通航，按河流通航级别的不同，桥下必须按航运主管部门的规定，选定一较高的水位做为通航水位，并应使桥梁在航道上的桥跨跨度不小于航运部门对净空宽度的规定；从通航水位到桥梁上部结构底缘的净高度应不小于航运部门对净空高度的规定。此外，桥下净空还应考虑木筏、船队通过的要求。桥梁的通航水位及净空高度确定后再将桥梁的建筑高度加上，即可确定桥面高程。对于非通航河流的桥面高程，或由设计洪水位，或由流冰水位各加规定的余量。此外，由于桥头引线的路肩高程是和桥面高程紧密相连，一般还需在桥面高程确定后,将相应的路肩高程算出,并要求路肩高程高出设计洪水位一规定值。上述推算中，对河流因设桥而引起的壅水，以及风浪等高度，都应考虑。河流对于桥渡设计的影响极大：河流对桥渡的影响主要表现在以下三方面：指定频率的洪水大小、河型及河床演变的幅度和速度。由于流域内降雨或融雪，短时间内大量径流汇入河道，导致流量激增、水位上涨的水文现象，称为洪水。洪水多发生在每年的夏秋季，常以洪峰流量表示洪水的大小，它是年序列中的一个随机变量，年际间变化很大。例如，长江中游的宜昌水文站过流断面，2003年最大洪峰流量为2999m3/s，而历史上的1870年为105000m3/s。每条河流的各断面流量在年内也是变化的，例如宜昌水文站年内最小流量为20003000m3/s，而汛期流量可达数万立方米每秒。洪水的大小对桥渡的影响完全不同，大洪水的动力作用强，在桥墩、桥台等结构周围形成很强的绕流阻力，引起周围河床的强烈冲刷，对桥梁基础稳定性造成威胁。洪水对桥墩的冲刷作用由于桥梁及其附属建筑改变了原有河道的局部形态，使桥梁所在河道局部变窄，河床由于桥梁建筑的修建开挖有所扰动。当遭遇洪水季节，大量洪水携带相当量的泥沙以较快的速度自上而下，在桥梁所在处由于河道的突然变窄，过水断面的面积减小，一方面会在距桥址上游一定距离内发生整体横段面的壅水，桥前壅水随来流量的增大而增加，且流量越大，比降越陡，壅水的影响范围就越小；不同的桥型在相同流量下，桥墩阻水面积比越大，水位变化就越大；在壅水的始发部位即临界过渡区，由于水流速的减小一部分泥沙会在重力作用下沉降，而在桥墩部位水流速增大，形成漩涡对桥墩基础造成很大冲刷，带走基石，久而久之使桥墩基础不稳固，有可能使桥墩受力不均或者下沉从而使桥梁桥面板受拉，由于钢筋混凝土抗拉能力小，造成桥面有裂隙甚至开裂断开造成严重危害。因此对于桥梁的维护就显得至关重要，如武汉长江大桥，建成至今有五十多年，每年都需对桥墩的加固，向桥墩周围抛填几百吨的岩石。除此之外，洪水还会对钢筋混凝土的产生气蚀。当很大的水流流速通过桥墩时，在桥墩表面处会产生真空压使水体有一部分汽化产生气泡与桥墩粗糙面接触时破裂巨大瞬间气压使表面水泥剥落，减弱了桥墩的抗渗性与抗侵蚀性，还会有一部分水体中有害物质进入桥墩与其内部的钢筋反应，从而破坏桥墩。洪水漂浮物对桥梁的冲撞在有流水、漂木、泥石流等漂浮物的河流中，会增加桥墩额外的负担，对桥梁产生不利影响。在设计桥孔和布置桥墩时应特别慎重，在桥墩上游端设破冰凌或其他防护设施，有时还应考虑小型水库溃决造成的影响。河型横跨河流的桥渡或者渡槽等过河建筑物，由于台墩和引堤对水流的束狭作用，使河道中的水流情况发生变化促使河床发生相应的淤积变形。这种冲淤在许多情况下会严重影响桥渡的正常运转，桥渡设计时，必须事先作出预测，对附近河段的自然演变特点以及建桥后可能发生的变化必须有明确的认识，并在经济