大中桥孔径计算

大中桥孔径计算第一页，共四十八页，编辑于2023年，星期日学习目标：

1、掌握桥孔最小净长Lj计算；

2、掌握桥面中心最低标高计算；

3、熟悉桥前最大壅水高度和桥下壅水高度计算；

4、了解各种水面升高值（波浪高度、波浪侵袭高度、水流局部冲击高度、河弯超高、水拱和河床的淤高）计算。本章重点

1、桥孔最小净长计算；

2、桥面中心最低标高的计算。本章难点桥面中心最低标高的计算。

第二页，共四十八页，编辑于2023年，星期日5.1桥位河段水流图式和桥孔布设原则5.1.1建桥后桥位河段的水流图式未建桥时河段水流状况第三页，共四十八页，编辑于2023年，星期日无导流堤时的流水平面第四页，共四十八页，编辑于2023年，星期日有导流堤时的流水平面第五页，共四十八页，编辑于2023年，星期日河流中心断面图第六页，共四十八页，编辑于2023年，星期日建桥后的水流图式第七页，共四十八页，编辑于2023年，星期日水流状态：

1为开始壅水断面；2为最高壅水断面；3为桥位断面；4为桥后收缩断面；5为恢复断面。1～2为壅水段，水面呈a型壅水曲线。2～3水面呈漏斗状降落，纵向横向均有坡度，但至3断面，仍有桥下壅高△Z’，3～4水面继续呈漏斗状降落，至4断面为水深最小、动能最大的收缩断面，2～4整个为水面降落收缩段，从最高壅水断面至收缩断面纵向近似以斜直线连接，4～5为扩散段，水面呈C型壅水曲线，近似地纵向可以斜直线连接。第八页，共四十八页，编辑于2023年，星期日建桥后的水流图式

冲淤状态：

1～2壅水段，过水断面水深沿流向逐渐增大，流速则由天然流速逐渐减小，挟沙能力渐渐减弱，因而该段出现淤积；2～4水面降落收缩段，因有效过水面积沿流程逐渐减小，流速相应增大，挟沙能力随之转向恢复后又提高，则该段河底出现淤积量沿程逐渐减小而转为冲刷；4～5扩散段，该段沿流向冲刷由大变小转为淤积，又从淤积逐渐恢复天然输沙平衡状态。第九页，共四十八页，编辑于2023年，星期日桥下过水断面面积示意图

第十页，共四十八页，编辑于2023年，星期日桥下过水断面面积示意图

第十一页，共四十八页，编辑于2023年，星期日5.1桥位河段水流图式和桥孔布设原则5.1.2桥孔布设原则：确定桥孔净长、桥面高程、墩台最小埋深1.保证设计洪水和泥沙顺利渲泄；2.与天然河流断面流量分配相适应；3.应充分考虑河床变形和水流变化对桥梁的影响；4.应避免河道的不利变形；5.桥孔布设应兼顾对航运或港口发展的长远影响；6.应尽可能照顾当地的发展规划；7.尽可能采用标准跨径；8.墩台基础设置应避开断层、溶洞等不良地质；9.应考虑全面的技术经济指标。第十二页，共四十八页，编辑于2023年，星期日①设计以内的洪水和泥沙安全通过，满足通航、通水、流木及其它漂浮物安全通过②适应各类河段特性及演变、避免河床变形第十三页，共四十八页，编辑于2023年，星期日③建桥后引起壅水高度、流势变化和河床变形，在安全允许范围之内④考虑桥位上、下已建或拟建水利工程引起河床演变及对河床的影响⑤桥位河段不易开挖或改移⑥跨海岛、河口之间的桥梁，保证在海洋水文（潮汐、风暴、海流、泥沙）影响下，正常使用和满足通航第十四页，共四十八页，编辑于2023年，星期日2、桥孔布设必须考虑河段特点，遵循以下规定：①与天然河流断面流量分配相适应。不易压缩河槽，可适当压缩河滩②通航河段，通航孔布设符合《内河通航标准》③主流深泓线上或主航道上不易布设桥墩。地质不良（断层、陷穴、溶洞）地段不易布设墩台④流水、流木河段，桥孔适当放大第十五页，共四十八页，编辑于2023年，星期日3、山区河流桥孔布设原则：①峡谷河段宜单孔跨越②开阔地段可适当压缩河滩第十六页，共四十八页，编辑于2023年，星期日4、平原河流桥孔布设原则：①顺直微弯，考虑河槽内边滩下移②弯曲河段，考虑凹岸冲刷、淤积对桥孔及墩台的影响③河滩稳定的分汊河段、流量稳定，可考虑一河多桥④宽滩河段，可适当压缩河滩⑤动荡河段，不易压缩河床第十七页，共四十八页，编辑于2023年，星期日5.2

桥孔长度2.桥孔净长：桥孔长度扣除桥墩宽度后的长度。Lj1.桥孔长度：两桥台前缘之间的水面宽度。L3.净跨径：l0设支座的桥梁，为相邻两墩、台身顶内缘之间的水平净距；不设支座的桥梁，为上、下部结构相交处内线间的水平净距。5.标准跨径：梁式桥、板式桥，指相邻支座中心线间的水平距离；不设支座的桥梁，指上下部结构的相交面之中心间的水平距离。4.总跨径：各孔净跨径之和∑l0。反映了桥下宣泄洪水的能力。第十八页，共四十八页，编辑于2023年，星期日第十九页，共四十八页，编辑于2023年，星期日5.2

桥孔长度标准跨径有：0.751.01.251.52.02.53.04.05.06.08.01013162025303540455060跨径在60m以下的桥孔，一般应选用标准跨径。桥孔长度的计算方法1.冲刷系数法2.经验公式法第二十页，共四十八页，编辑于2023年，星期日5.2

桥孔长度5.2.1冲刷系数法冲刷系数：考虑冲刷因素计算桥长的假定：1875年，别列柳伯斯基曾假定：当桥下断面平均流速＝天然河槽断面平均流速vc时，桥下冲刷将停止，过水断面将不再变形。冲刷后的桥下毛过水面积PAq冲刷后的桥下有效过水面积PAy冲刷后的净过水面积PAj第二十一页，共四十八页，编辑于2023年，星期日冲刷前桥下的毛过水面积Aq冲刷前由墩台侧面涡流所阻断的过水面积Ax冲刷前桥下实际的过水面积，即有效过水面积Ay

净过水面积Aj第二十二页，共四十八页，编辑于2023年，星期日墩台阻水引起的桥下过水面积的折减系数λ对于不等跨的桥孔可采用各孔μ值的平均值。当单孔净跨径L0>45m，当单孔净跨径L0>200m，墩台侧面涡流阻水而引起的桥下过水面积的折减系数，又称水流侧向压缩系数μ对于宽浅性河流，可认为各桥墩处的水深近似相等，设两墩中心间距为l，桥墩宽度为b第二十三页，共四十八页，编辑于2023年，星期日当桥轴线与水流方向斜交时，桥下通过设计洪水时所需的最小毛过水面积Aq冲刷前的有效过水面积：冲刷后的有效过水面积：第二十四页，共四十八页，编辑于2023年，星期日5.2

桥孔长度5.2.2经验公式法1.对于有明显河槽的各类河段《公路工程水文勘测设计规范》（JTGC30－2002）规定

①对峡谷性河段，不宜压缩河槽，一般按地形布孔，不做桥长计算。

②其他类型河段，可用下述经验公式计算桥孔最小净长Lj第二十五页，共四十八页，编辑于2023年，星期日5.2

桥孔长度5.2.2经验公式法2.对于无明显河槽的变迁性、游荡性河段基本河宽：多年泄洪需要的河槽宽度，B0第二十六页，共四十八页，编辑于2023年，星期日5.2

桥孔长度5.2.2经验公式法3.对于宽滩性河段第二十七页，共四十八页，编辑于2023年，星期日5.2

桥孔长度5.2.2经验公式法说明：上述公式算出的桥孔长度是指在一定的水力、泥沙及河床条件下，通过设计洪水流量时，桥下过水断面（与流向垂直的横断面）必须具有的桥孔最小净长度。注意两点：

①实际桥孔长度＝Lj+所有桥墩宽度；②Lj是指水流与桥轴正交时的长度，若是斜桥，则应换算为斜桥轴线方向的长度。第二十八页，共四十八页，编辑于2023年，星期日桥面高程：桥面中心线上最低点的高程，必须满足桥下通过设计洪水、流冰、流木和通航的要求，并且应该考虑壅水、波浪、水拱、河湾凹岸水面超高等各种因素引起的桥下水位升高以及河床淤积的影响。5.3桥面设计高程第二十九页，共四十八页，编辑于2023年，星期日5.3.1桥面高程的确定1.不通航河流（1）按设计水位计算桥面中心最低标高

通航河段无大批量飘浮不通航河段有浮冰或浮木第三十页，共四十八页，编辑于2023年，星期日不通航河流桥下净空安全值桥梁部位按设计水位计算的桥下净空安全值（m）按最高流冰水位计算的桥下净空安全值（m）梁底0.50.75支座0.250.5第三十一页，共四十八页，编辑于2023年，星期日5.3.1桥面高程的确定1.不通航河流（2）按设计最高流冰水位计算第三十二页，共四十八页，编辑于2023年，星期日流冰、流木河流上桥梁最小跨径类型净跨备注主槽桥孔边滩桥孔流冰微弱1610冰块＜0.7厚×50㎡中等2013冰块＞0.7厚×50㎡强烈4030冰块＞1.0厚×110㎡流木中等流木长度+1m强烈流木长度+2m第三十三页，共四十八页，编辑于2023年，星期日5.3.1桥面高程的确定2.通航河流第三十四页，共四十八页，编辑于2023年，星期日5.3

桥面设计高程5.3.2水位及引起桥下水位升高的因素计算1.设计水位Hs和设计最高通航水位Htn的计算设计流量Qs：与设计洪水频率P相应的流量。通航流量Qtn：与通航洪水重现期相应的流量。第三十五页，共四十八页，编辑于2023年，星期日根据前学知识，可以得到设计流量Qs和通航流量Qtn，利用形态断面可推算出相应的设计水位Hs和设计最高通航水位Htn。表5-8注：1、山区河流如经多年水文资料查证，出现高于设计最高通航水位的历时很短，则根据具体情况，三级航道的标准可降为10年一遇，四、五级航道可降为5年一遇，六、七级航道可按2～3年一遇标准执行。

2、设计最低通航水位参见《内河通航标准》（GB50139-1990）确定。第三十六页，共四十八页，编辑于2023年，星期日5.3

桥面设计高程5.3.2水位及引起桥下水位升高的因素计算2.雍水高度1）桥前最大雍水高度Δz发生的位置：无导流堤时，大约在桥位中线上游一个桥孔长度（L）附近；有导流堤时，大约在导流堤的上游堤端附近。第三十七页，共四十八页，编辑于2023年，星期日5.3.2水位及引起桥下水位升高的因素计算2.雍水高度1）桥前最大雍水高度ΔZΔZ的计算第三十八页，共四十八页，编辑于2023年，星期日系数表河滩路堤阻断流量与设计流量的比值＜1011～3031～50＞500.050.070.100.15土质土壤类别桥下平均流速松软土淤泥、细砂、中砂、淤泥质亚粘土中等土粗砂、砾石、小卵石、亚粘土和粘土密实土大卵石、大漂石桥下平均流速第三十九页，共四十八页，编辑于2023年，星期日2）桥下雍水高度ΔZ’桥下壅水高度一般取桥前最大壅水高度的一半。当河床坚实不易冲刷时，可采用桥前最大壅水高度值；当河床松软易于冲刷时，桥下壅水高度可以不计。第四十页，共四十八页，编辑于2023年，星期日5.3.2水位及引起桥下水位升高的因素计算2.雍水高度3）任一断面A处雍水高度ΔZAΔZ的计算第四十一页，共四十八页，编辑于2023年，星期日5.3.2水位及引起桥下水位升高的因素计算3.波浪1）桥位处波浪高度的计算计算桥面高程时，取计算浪高的2/3计入。第四十二页，共四十八页，编辑于2023年，星期日5.3.2水位及引起桥下水位升高的因素计算3.波浪2）波浪的侵袭高度第四十三页，共四十八页，编辑于2023年，星期日5.3.2水位及引起桥下水位升高的因素计算3.波浪3）斜向的波浪侵袭高度当边坡系数m>1（或α<450）、斜向角度β≥300时第四十四页，共四十八页，编辑于2023年，星期日5.3.2水位及引起桥下水位升高的因素计算4.河湾超高计算桥面高程时，可计入河湾水位超高值的1/2计入。河湾处顺轴副流的影响，造成凹岸高、凸岸低的现象第四十五页，共四十八页，编辑于202