大中桥孔径计算
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第六章__大中桥孔径计算
第二节 桥孔长度 第四节 计算实例
第一节 桥位河段水流图式和桥孔布设 第三节 桥面高程
桥位河段水流图式（缓流）
由于桥孔对水流的压缩，从桥 位上游相当远处的断面①起， 水面就开始壅高，并呈型壅水 曲线，无导流堤时直到桥位上 游大约一个桥孔长度L处的断面 ②，达到最大壅水高度。水流 接近桥孔时，急剧收缩而呈“漏 斗”状，无导流堤时直到桥位下 游附近的断面③，水面最窄， 流速最大，形成收缩断面。收 缩断面下游，水流又逐渐扩 散，到断面④才恢复天然状 态。并且在水流收缩段的主流 与河岸之间，由于水流分离现 象，桥台上下游两侧将形成回 水区。
2 w
根据内陆水库观测资料制定的，适用于大陆地区河流、湖泊的桥梁设计
路堤边坡处的波浪爬高
he K K v R0 h2
he
KΔ
1 2 sin he he 3
——波浪爬高（m），其高度自静水位算起 ——边坡糙渗系数，查表6-3-3 ——与风速有关的参数，查表6-3-4 ——相对波浪侵袭高度，查表
桥下净空安全值
非通航河段
桥梁的部位 高出计算水位 （m） 0.50 高出最高流冰面 （m） 0.75
洪水期无大漂流物 梁 底
洪水期有大漂流物 有泥石流 支承垫石顶面 拱脚
1.50 1.00 0.25 0.25
— — 0.50 0.25
通航河流和通航海轮的桥下净空
设计最高通航水位根据各种河流具体情况确定。一般 天然河流的设计最高通航水位可采用表6-3-10中规定的各 级洪水重现期水位 。设计最高通航水位可按《内河通航 标准》和《通航海轮桥梁通航标准 》来确定。
（3）建桥后的桥前壅水，不得对两岸河堤、 农田、村镇造成威胁；在平原地区尤为重要， 往往以桥前壅水的允许高度作为桥孔长度的控 制因素。 （4）应考虑桥位上下游已建或拟建的水利工 程、航道码头和管线等引起的河床演变对桥孔 的影响。 （5）桥位河段的天然河道不宜开挖或改移。 开挖、改移河道应有充分的技术、经济论证。
第一节 桥位河段水流图式和桥孔布设 第三节 桥面高程
桥位河段水流图式（缓流）
由于桥孔对水流的压缩，从桥 位上游相当远处的断面①起， 水面就开始壅高，并呈型壅水 曲线，无导流堤时直到桥位上 游大约一个桥孔长度L处的断面 ②，达到最大壅水高度。水流 接近桥孔时，急剧收缩而呈“漏 斗”状，无导流堤时直到桥位下 游附近的断面③，水面最窄， 流速最大，形成收缩断面。收 缩断面下游，水流又逐渐扩 散，到断面④才恢复天然状 态。并且在水流收缩段的主流 与河岸之间，由于水流分离现 象，桥台上下游两侧将形成回 水区。
2 w
根据内陆水库观测资料制定的，适用于大陆地区河流、湖泊的桥梁设计
路堤边坡处的波浪爬高
he K K v R0 h2
he
KΔ
1 2 sin he he 3
——波浪爬高（m），其高度自静水位算起 ——边坡糙渗系数，查表6-3-3 ——与风速有关的参数，查表6-3-4 ——相对波浪侵袭高度，查表
桥下净空安全值
非通航河段
桥梁的部位 高出计算水位 （m） 0.50 高出最高流冰面 （m） 0.75
洪水期无大漂流物 梁 底
洪水期有大漂流物 有泥石流 支承垫石顶面 拱脚
1.50 1.00 0.25 0.25
— — 0.50 0.25
通航河流和通航海轮的桥下净空
设计最高通航水位根据各种河流具体情况确定。一般 天然河流的设计最高通航水位可采用表6-3-10中规定的各 级洪水重现期水位 。设计最高通航水位可按《内河通航 标准》和《通航海轮桥梁通航标准 》来确定。
（3）建桥后的桥前壅水，不得对两岸河堤、 农田、村镇造成威胁；在平原地区尤为重要， 往往以桥前壅水的允许高度作为桥孔长度的控 制因素。 （4）应考虑桥位上下游已建或拟建的水利工 程、航道码头和管线等引起的河床演变对桥孔 的影响。 （5）桥位河段的天然河道不宜开挖或改移。 开挖、改移河道应有充分的技术、经济论证。
Chapter05-大中桥孔径计算
P2
Fig.
图 桥基断裂分布图 Distribution of bridge-base faults
2 桥位选择
桥位:桥梁、引道路堤及调治构筑物三者位置的总称。 桥位选择:选定合理的跨河位置。 2.1 一般要求 服从路线总方向及建桥的特殊要求；桥轴线为直 线或曲率小的平滑曲线，纵坡小；少占农田，少拆 迁和少淹没；有利于施工；适应国防、经济开发等 需要。
4.2 桥孔布置原则
F）平原区河段：
顺直微弯和蜿蜒河段应通过河床演变调查预测河湾的发 展和深泓的摆动，考虑河床演变布设桥孔；分汊河段断 面流量分配基本稳定的可作一河多桥布设，在滩槽不稳 定应预估分配比例来布设桥孔；宽滩河段容许对河滩作 较大压缩，但要考虑壅水影响；游荡性河段不宜过多压 缩河床，结合当地规划修必要调治工程，在深泓线可能 摆动范围内均应布设桥孔。
Example 已 知 设 计 水 位 Hp=63.65m， 比 降 J ＝ 0.00035 ， 河 槽 ηc=0.25, 河滩ηt=0.05,若桥轴线与流向正交，若采用预应 力钢筋混凝土简支梁桥跨此河道，标准跨径L0=30m，桥 墩宽d=1m,冲刷系数P取1.2,试求桥孔长度L。
Example
2.2 水文及地形要求
山前区变迁性河段：桥位应与岸边正交，考虑多变河汊的 位置，必须设置导流、防护设施。若有可能，桥位选在上 下游河道较窄、岸边稳定处为好。
2.2 水文及地形要求
1957 年 建 成 的 武 汉 长江大桥，桥位选 在长江河道顺直， 桥头在林木繁茂的 龟山和蛇山上。该 桥位河道稳定，正 桥和引桥都最短， 既能满足长江通航 净空的要求，又避 免了两岸高填土路 堤，同时，铁路在 山林中通过城市中 心地带，消除了对 城市噪声污染和景 观的干扰。
桥涵水文第五章大中桥孔径计算
桥涵水文第五章大中桥孔径计算在大中桥的设计与施工中，桥涵的水文计算是一个非常重要的环节。
通过对桥涵孔径进行合理的计算，可以确保桥涵在不同水流条件下的安全和稳定。
本章将详细介绍大中桥孔径计算的方法和要点。
一、桥涵孔径计算的基本原理桥涵孔径的计算是根据水流力学的基本原理配合实际情况进行的。
水流经过桥涵时，其流速和流量都会受到桥墩的阻碍和约束。
因此，我们需要确定桥涵孔径的大小，使得桥涵能够容纳一定范围内的水流，且不对水流产生较大的约束。
对于大中桥涵孔径计算，一般采用下面的基本原理：1.根据设计要求确定桥涵的设计洪水位和设计洪水流量。
2.通过计算水流的流速和流量，确定桥涵孔径的大小。
3.根据桥涵的结构形式和其他设计条件，确定最终的桥涵孔径。
二、桥涵孔径计算的主要参数进行桥涵孔径计算时，需要考虑的主要参数包括：设计洪水位、设计洪水流量、桥涵的形状和几何参数、桥涵的材料和强度等。
1.设计洪水位：设计洪水位是针对特定的设计标准和设计年限确定的。
它反映了水位的高度，是桥涵孔径计算的基础。
2.设计洪水流量：设计洪水流量是指在设计洪水位下单位时间内通过桥涵的水流量。
它是桥涵孔径计算的另一个重要参数。
3.桥涵的形状和几何参数：桥涵的形状和几何参数包括桥涵的宽度、高度、长度等。
这些参数对桥涵孔径的计算有着直接的影响。
4.桥涵的材料和强度：桥涵的材料和强度决定了桥涵能够承受的水流力。
这些参数在桥涵孔径计算中是必须考虑的。
三、桥涵孔径计算的方法根据桥涵的实际情况和设计要求，我们可以采用不同的方法进行桥涵孔径的计算。
常用的计算方法包括经验公式法、水动力计算法和数值模拟法等。
1.经验公式法：经验公式法是根据经验总结得出的计算方法，适用于一些较为简单的桥涵。
通过已知的经验公式，可以估算出桥涵所需的孔径大小。
2.水动力计算法：水动力计算法是根据水流的运动规律，利用物理学原理进行计算的方法。
通过对水流的流速、流量等参数进行计算，可以确定桥涵所需的孔径大小。
大中桥桥孔计算
第十章
大中桥的孔径计算
大中桥的孔径计算：依据桥位断面的设
计流量和设计水位，推算必须的最小桥
孔净长和桥面中心最低标高，为确定桥
孔设计方案提供依据。
1.桥孔布设的原则：
2. 桥位河段的水流图式: 反映桥位河段建桥后水流和泥沙 运动的变化，反映桥孔长度、桥 前壅水和桥下冲刷之间的
关系，因此桥位河段的水流图式可作为 桥孔计算的依据。
3.桥孔长度：
桥孔长度定义：沿着设计水位的水面线，两桥台前缘之间（埋入式桥 台则为两桥台护坡坡面之间）的水面宽度，称为桥孔长度L。扣除全部桥墩 宽度（仍沿原水面线）后，则称为桥孔净长Lj。 桥孔长度的确定，首先应满足排洪
和输沙的要求，即保证设计洪水及其所
挟带的泥沙能从桥下顺利通过，并从安 全和经济两方面着眼，同时应综合考虑
孔长度(桥台前墙之间设计水位上的水面宽度)为将算出的最小桥孔净长度
再加所有桥墩的宽度；另外，算出的最小桥孔净长度是指水流与桥轴正交 时的长度，如果是斜桥，则应换算为斜桥轴线方向的长度。
两种情况：
①桥墩纵轴线与水流方向平行时： 有效跨径LS = Ljcosα ②桥墩纵轴线与水流方向斜交时： 有效跨径LS = Ljcosα- lsinα
二、用桥孔净长度经验公式计算
1．对于有明显河槽的各类河段
Qs L j K Q c Bc
n
二、用桥孔净长度经验公式计算
2．对于无明显河槽的变迁性、游荡性河段 河槽宽度Bc（或两岸间的宽度）是选定桥孔长度的重要参考因素，但是 ，我国新疆、青海、内蒙等地大型冲积扇及戈壁摊上的一些变迁性河流，无 明显的河床形态，滩槽难分；另外，平原游荡性河流也有类似河床形态，河 床宽浅，水流摆动不定。水流横向摆动的范围大大超过多年泄洪需要的河槽 宽度（习惯上称为基本河宽B0）。 通过我国新疆、青海、内蒙、河北等地实桥调查资料，回归分析得到基 本河宽B0与多年洪水平均流量Q和河床质平均粒径d存在下列关系：
大中桥的孔径计算
大中桥的孔径计算：依据桥位断面的设
计流量和设计水位，推算必须的最小桥
孔净长和桥面中心最低标高，为确定桥
孔设计方案提供依据。
1.桥孔布设的原则：
2. 桥位河段的水流图式: 反映桥位河段建桥后水流和泥沙 运动的变化，反映桥孔长度、桥 前壅水和桥下冲刷之间的
关系，因此桥位河段的水流图式可作为 桥孔计算的依据。
3.桥孔长度：
桥孔长度定义：沿着设计水位的水面线，两桥台前缘之间（埋入式桥 台则为两桥台护坡坡面之间）的水面宽度，称为桥孔长度L。扣除全部桥墩 宽度（仍沿原水面线）后，则称为桥孔净长Lj。 桥孔长度的确定，首先应满足排洪
和输沙的要求，即保证设计洪水及其所
挟带的泥沙能从桥下顺利通过，并从安 全和经济两方面着眼，同时应综合考虑
孔长度(桥台前墙之间设计水位上的水面宽度)为将算出的最小桥孔净长度
再加所有桥墩的宽度；另外，算出的最小桥孔净长度是指水流与桥轴正交 时的长度，如果是斜桥，则应换算为斜桥轴线方向的长度。
两种情况：
①桥墩纵轴线与水流方向平行时： 有效跨径LS = Ljcosα ②桥墩纵轴线与水流方向斜交时： 有效跨径LS = Ljcosα- lsinα
二、用桥孔净长度经验公式计算
1．对于有明显河槽的各类河段
Qs L j K Q c Bc
n
二、用桥孔净长度经验公式计算
2．对于无明显河槽的变迁性、游荡性河段 河槽宽度Bc（或两岸间的宽度）是选定桥孔长度的重要参考因素，但是 ，我国新疆、青海、内蒙等地大型冲积扇及戈壁摊上的一些变迁性河流，无 明显的河床形态，滩槽难分；另外，平原游荡性河流也有类似河床形态，河 床宽浅，水流摆动不定。水流横向摆动的范围大大超过多年泄洪需要的河槽 宽度（习惯上称为基本河宽B0）。 通过我国新疆、青海、内蒙、河北等地实桥调查资料，回归分析得到基 本河宽B0与多年洪水平均流量Q和河床质平均粒径d存在下列关系：
大中桥孔径计算61页PPT
大中桥孔径计算
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 பைடு நூலகம்。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
END
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 பைடு நூலகம்。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
END
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
第六章 大中桥孔径计算
38
39
z
KNKy 2g
(vM2
v02M
)
Ky
0.5 vM 0.1
g
KN
2 vM 1
v0M
vM
vM'
1
0.5d500.25
vM' vc
1
40
hz K ph2
hz
0.13th0.7
gh vw2
0.7
th
0.0018
gD vw2
0.45
0.13th0.7
gh vw2
0.7
22
桥前最大壅水高度可按《公路工程水文勘测设计 指南》推荐的公式：
z
KNKy 2g
(vM2
v02M
)
0.5 K y vM 0.1
g
KN
2 vM 1 v0M
vM
vM'
1
0.5d500.25
vM' vc
1
23
桥前壅水引起的桥下壅水高度△z’
桥下壅水高度△z’取值 表6-3-2
序号 洪水和河床土质条件 △z’取值
定的各级洪水重现期水位采用：
天然河流设计最高通航水位标准
航道等级 Ⅰ-Ⅲ Ⅳ、Ⅴ Ⅵ、Ⅶ
洪水重现期 20
10
5
通航河段桥下净空尺度见表6-3-8~6-3-11
34
三、桥面最低高程的确定
1、不通航河段 （1）按设计洪水位计算桥面高程
Hmin Hs h hj hD
35
三、桥面最低高程的确定
32
二、桥下净空安全值
3、通航河流的桥下净空
桥下净高：设计最高通航水位到桥底之间的距离 桥下净宽：设计最低通航水位时，桥墩之间的净距 设计最低通航水位：设计所采用的允许标准船舶或
39
z
KNKy 2g
(vM2
v02M
)
Ky
0.5 vM 0.1
g
KN
2 vM 1
v0M
vM
vM'
1
0.5d500.25
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1
40
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0.7
22
桥前最大壅水高度可按《公路工程水文勘测设计 指南》推荐的公式：
z
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vM
vM'
1
0.5d500.25
vM' vc
1
23
桥前壅水引起的桥下壅水高度△z’
桥下壅水高度△z’取值 表6-3-2
序号 洪水和河床土质条件 △z’取值
定的各级洪水重现期水位采用：
天然河流设计最高通航水位标准
航道等级 Ⅰ-Ⅲ Ⅳ、Ⅴ Ⅵ、Ⅶ
洪水重现期 20
10
5
通航河段桥下净空尺度见表6-3-8~6-3-11
34
三、桥面最低高程的确定
1、不通航河段 （1）按设计洪水位计算桥面高程
Hmin Hs h hj hD
35
三、桥面最低高程的确定
32
二、桥下净空安全值
3、通航河流的桥下净空
桥下净高：设计最高通航水位到桥底之间的距离 桥下净宽：设计最低通航水位时，桥墩之间的净距 设计最低通航水位：设计所采用的允许标准船舶或
5 第五章 大中桥孔径计算
Fr<1表示水流平均动能较小,重力占主导,水流为缓流;
Fr>1表示水流的平均动能较大,惯性力占主导
缓流河段的夫劳德数Fr<1，只有很少部分峡谷型
河段和变迁型河段的设计洪水流态接近或达到急
流，即Fr>1的状态。
绝大多数桥位处于缓流河段，所以缓流河段的简
化水流图示及孔径计算方法对大多数桥梁适用。
本章提纲
浪高度hl=0.5m，桥梁上部构造建筑高度Δhd=1.9m，通
航水位为108m，按河槽不可能扩宽考虑，桥位河床断
面如图3所示。
（1）请分别采用过水面积法和经验公式法确定桥孔长
度；
本章提纲
第一节 桥位河段水流图式和桥孔布设
第二节 桥孔长度
第三节 桥面高程
第三节 桥面高程
一、引起桥下水位升高的因素
桥梁部位
梁底
高出计算水位m
高出最高流冰面m
洪水期无大漂流物
0.50
0.75
洪水期有大漂流物
1.50
-
有泥石流
1.00
-
支承垫石顶面
0.25
0.50
拱脚
0.25
0.25
通航河流：P139－141表6-3-8和6-3-11 (第四
版），P130表4-3-10和4-3-11 （第五版）
第三节 桥面高程
三、桥面最低高程确定
不通航河段：按设计洪水位计算桥面高程
即：设计水位+水面升高值总和+桥下净空安全值+桥梁上部构造高度
Hmin
∆ℎ
∆ℎ
Hs
∆ℎ
第三节 桥面高程
通航河流：除了满足不通航要求外，还要满足
第四讲大中桥孔径计算
这些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。应当注意以下两点，这里算出的是桥孔最小净长度，实际桥 孔长度(桥台前墙之间设计水位上的水面宽度)为将算出的最小桥孔净长度 再加所有桥墩的宽度；另外，算出的最小桥孔净长度是指水流与桥轴正交 时的长度，如果是斜桥，则应换算为斜桥轴线方向的长度。
桥涵水文
6.3 桥面高程
一、引起桥下水位升高的因素
2. 波浪 水面受风的作用而呈现起伏波动，并沿风向传播，形成 波浪，如图5-3-2所示。 桥位处波浪的大小与风速、 风向、浪程、水深及桥位处的自 然环境等都有直接关系。在水库 、湖泊以及河岸较宽的水域或洪 水持续时间很久的河流上均需要 考虑波浪对桥高的影响。
Q 0.24 d 0.30
桥涵水文
6.2 桥孔长度
二、用桥孔净长度经验公式计算
2．对于无明显河槽的变迁性、游荡性河段
1
CP
QP Q2%
3
1
CP
1 1
CV P % CV 2%
3
Lj
16.07C
p
Q d
0.24 0.30
L j B0CP
桥涵水文
6.2 桥孔长度
二、用桥孔净长度经验公计算
这些经验公式只有一定的理论依据，应用数理统计法根据我国公路桥 梁的实际资料制定的，形式简单，便于应用。
桥孔净长确定后，即可根据断面形态、主流位置、通航要求、河床演 变趋势、桥位河段地质等尽量选用合理的标淮跨径，在桥位纵断面团上和 桥位地形因上进行合理的桥孔布没，使桥下实际的水面宽度等于或稍大于 计算的桥孔长度。桥孔布置应先河槽后河滩，这样才能满足排洪输沙的需 要．确保桥梁的安全。
桥涵水文
6.3 桥面高程
一、引起桥下水位升高的因素
2. 波浪 水面受风的作用而呈现起伏波动，并沿风向传播，形成 波浪，如图5-3-2所示。 桥位处波浪的大小与风速、 风向、浪程、水深及桥位处的自 然环境等都有直接关系。在水库 、湖泊以及河岸较宽的水域或洪 水持续时间很久的河流上均需要 考虑波浪对桥高的影响。
Q 0.24 d 0.30
桥涵水文
6.2 桥孔长度
二、用桥孔净长度经验公式计算
2．对于无明显河槽的变迁性、游荡性河段
1
CP
QP Q2%
3
1
CP
1 1
CV P % CV 2%
3
Lj
16.07C
p
Q d
0.24 0.30
L j B0CP
桥涵水文
6.2 桥孔长度
二、用桥孔净长度经验公计算
这些经验公式只有一定的理论依据，应用数理统计法根据我国公路桥 梁的实际资料制定的，形式简单，便于应用。
桥孔净长确定后，即可根据断面形态、主流位置、通航要求、河床演 变趋势、桥位河段地质等尽量选用合理的标淮跨径，在桥位纵断面团上和 桥位地形因上进行合理的桥孔布没，使桥下实际的水面宽度等于或稍大于 计算的桥孔长度。桥孔布置应先河槽后河滩，这样才能满足排洪输沙的需 要．确保桥梁的安全。
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4.河湾超高
v2 B h gR
计算桥面高程时，可计入河湾水位超高值的1/2计入。
5.河床淤积高度
12.6 调治构造物
一 调治构造物的类型 二 调治构造物布设 三 顺坝坝
调治构造物的作用
调治构造物的作用：调节水流，使水流均匀、顺畅地流
过桥孔，防止桥下断面和上下游附近的河床、河岸发生不 利变形，确保桥梁安全。
冲刷前桥下的毛过水面积Aq
Aq Ad Ax Ay
墩台阻水引起的桥下过水面积的折减系数λ
Ad Aq
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 Ay vs ξ A 1 0.375 L
j
0
Aj Aq Ad Aq Aq (1 ) Aq
Qs Aq (1 ) Pvs cos
说明： 这种方法对细颗粒、均匀的沙质河床，平原稳定性河床基 本能反映实际情况。但是，对我国广大地区存在的大颗粒、 宽浅变迁性河床等不稳定性河床，却与实际情况相差较大。 这种确定桥孔长度的方法，我国铁路系统使用至今； 1976年我国公路系统根据我国实桥调查资料，制定了估定 桥孔长度的公式，自1982年起不再推荐使用，但仍是一种 合理的参考办法。
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。
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。
12.5 桥面设计高程
2 水位及引起桥下水位升高的因素计算③ ③' b) ① ②
a)
第5章 大中桥孔径计算
12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6
桥涵分类及一般规定 桥位选择 桥位勘测 大中桥孔径计算 桥面标高计算 调治构造物
12.1 大中桥设计一般规定
一 桥涵分类
多孔跨径总长
单孔跨径总长
12.1 大中桥设计一般规定
2.桥孔净长：桥孔长度扣除桥墩宽度后的长度。Lj
3.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。
4.总跨径：各孔净跨径之和∑l0。反映了桥下宣泄洪水的
能力。
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。
大中桥水利计算特点
b)
① ② ③ ③' ④
B
B
容许桥下有一定冲刷
c)
①
②
③
L
④
d)
①
②
③
③' ④
L
二 桥孔布设原则：
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，通航孔颖布设在稳定的河段上并预留通航孔
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，必要时设置破冰体
c)
①
②
③
L
④
Z (v v )
2
2 0
Q0 v0 A0
2）桥下雍水高度Δ Z’
d)
①
②
③
③' ④
1 2 Z ' Z Z 0
L
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Δ ZA
ΔZ 的计算
Z L2 i
iLA Z A 1 Z 2Z
包尔达柯夫公式：
R L0
陆浩公式：
Btd 1 E Qte R0 (1 )( ) k 10 Qtd
7 8
Qxi E 1 Qda
k系数表
B/h k >1000 30 500~1000 200~500 25 20 <200 15
半径
圆心角
R1 0.50 R0
R2 0.25R0
3.附属工程好；
4.水文地质好；
5.周边干扰少；
例：图12.2
12.3 桥位勘测
选定桥位：跨河地点
桥位测量：测绘总平面图，桥址地形图，桥址纵断面图
水文调查：水位，比降，过水面积，气象，通航等
工程地质勘测：地层岩性，地质构造，覆盖层，风化
12.4 大中桥孔径计算
1.桥孔长度：两桥台前缘之间的水面宽度。L
④
2.雍水高度 1）桥前最大雍水高度Δ z 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。
B
① ② ③ ③' ④
B
b)
c)
①
②
③
L
④
B
L
d)
③
L
B
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Δ Z
ΔZ 的计算
桥孔长度
跨径在60m以下的桥孔，一般应选用标准跨径。 标准跨径有：
0.75 1.0 1.25 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 8.0 10 13 16 20 25 30 35 40 45 50 60
桥孔长度的计 算方法
1.冲刷系数法 2.经验公式法
a)
建桥后桥位河段的水流图式
2 导流堤的绕流
导流堤水流的绕流决定了导流堤 合理的平面线形。 导流堤合理的平面线形，以与绕 流流线吻合较好、堤长适当、设 计施工简便的线形为最佳。 A点：水流集中，流速很大，水面 雍高； B点：河滩水流与河槽水流相遇， 形成第2个高流速区； AB：流速急，流速大小和方向急 速变化，流速梯度和床面切应力 很大，形成坝头冲刷区。
v
2 w
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
he K A KV hb1% R0
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
1 2sin h he 3
' e
2 水位及引起桥下水位升高的因素计算
② 桥墩纵轴线与流向斜交：La=Ljcosa-lsina
12.5 桥面设计高程
1 桥面高程的确定
有浮冰或浮木
不通航河段
桥面中心最低标高
通航பைடு நூலகம்段
无大批量飘浮
1.不通航河流 （1）按设计水位计算
H min H s h h j h0
12.5 桥面设计高程
1 桥面高程的确定
二 水文地形要求
1.河床稳定； 2.河道顺直； 3.避免回流区； 4.与洪水主流向正交； 5.在支流河口上游； 6.考虑河段特点；
三 地质要求
1.选择河床坚实地段； 2.避免桥头引道通过不良地段；
3.符合抗震规范；
四 航运要求
1.航道稳定，有足够水深； 2.河道顺直，远离浅滩急弯；
一 调治构造物的分类
①导流堤
1.导流构造物
②梨形堤 ③锥坡体
调治构造物 的分类
①丁坝 2.挑流构造物 ②顺坝 ③挑水坝 ①堤岸防护 3.防护构造物 ②坡面防护
③路基防护与加固
1 导流堤
导流堤的作用：引导上游水流和河滩水流逐渐改变方向，
形成平行水流，平顺地通过桥孔，使桥下断面的流速、水深 及输沙等分布都较为均匀，避免桥下和桥头出现集中冲刷。 河滩流量较大时，桥上游应修建导流堤。是否设置导流堤， 应根据河滩流量占总流量的比例来确定。
Rd R2
1 450
2 450 ~ 600
d 45 ~ 60
0 0
300 450 2 上游堤长度： S st R0 R1 R2 0 0 0 180 180 180 R0 R1 2 R2 0 4 180 6 下游堤长度：
P
A冲后 A冲前
v冲前 v冲后
1
A冲后 PA冲前 , v冲后＝
v冲前 P
冲刷后的桥下毛过水面积Aq 冲刷后的桥下桥墩所占过水断面积Ad
冲刷后的净过水面积Aj
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
Aj Aq Ad Ax Ay Ay Aq Ad Ax
3 导流堤的平面线形
导流堤平面线形
①椭圆堤
②圆曲线组合堤
1.美国：1978年 椭圆堤：上游导流堤为1/4椭圆，a/b=2.5； 2.前苏联：1972年 圆曲线组合堤：上游为椭圆形，下游为圆弧和直线 拉苗申柯夫，1955年 3.中国 ①圆曲线组合堤：包尔达柯夫，前苏联，1938年； ②改进圆曲线组合堤：1985年，我国铁道部科学研究院 陆浩等提出的改进的、长度较短的圆曲线组合堤。
2
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。
hb1%
0.45 0.0018 gD 0.7 2 gh vw 0.7 2 tanh 0.13 tanh gh 0.7 vw v w0 0.80 vw 0.13 tanh 0.7 2 0.88 vw 2.3 g
v2 B h gR
计算桥面高程时，可计入河湾水位超高值的1/2计入。
5.河床淤积高度
12.6 调治构造物
一 调治构造物的类型 二 调治构造物布设 三 顺坝坝
调治构造物的作用
调治构造物的作用：调节水流，使水流均匀、顺畅地流
过桥孔，防止桥下断面和上下游附近的河床、河岸发生不 利变形，确保桥梁安全。
冲刷前桥下的毛过水面积Aq
Aq Ad Ax Ay
墩台阻水引起的桥下过水面积的折减系数λ
Ad Aq
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 Ay vs ξ A 1 0.375 L
j
0
Aj Aq Ad Aq Aq (1 ) Aq
Qs Aq (1 ) Pvs cos
说明： 这种方法对细颗粒、均匀的沙质河床，平原稳定性河床基 本能反映实际情况。但是，对我国广大地区存在的大颗粒、 宽浅变迁性河床等不稳定性河床，却与实际情况相差较大。 这种确定桥孔长度的方法，我国铁路系统使用至今； 1976年我国公路系统根据我国实桥调查资料，制定了估定 桥孔长度的公式，自1982年起不再推荐使用，但仍是一种 合理的参考办法。
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。
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。
12.5 桥面设计高程
2 水位及引起桥下水位升高的因素计算③ ③' b) ① ②
a)
第5章 大中桥孔径计算
12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6
桥涵分类及一般规定 桥位选择 桥位勘测 大中桥孔径计算 桥面标高计算 调治构造物
12.1 大中桥设计一般规定
一 桥涵分类
多孔跨径总长
单孔跨径总长
12.1 大中桥设计一般规定
2.桥孔净长：桥孔长度扣除桥墩宽度后的长度。Lj
3.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。
4.总跨径：各孔净跨径之和∑l0。反映了桥下宣泄洪水的
能力。
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。
大中桥水利计算特点
b)
① ② ③ ③' ④
B
B
容许桥下有一定冲刷
c)
①
②
③
L
④
d)
①
②
③
③' ④
L
二 桥孔布设原则：
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，通航孔颖布设在稳定的河段上并预留通航孔
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，必要时设置破冰体
c)
①
②
③
L
④
Z (v v )
2
2 0
Q0 v0 A0
2）桥下雍水高度Δ Z’
d)
①
②
③
③' ④
1 2 Z ' Z Z 0
L
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Δ ZA
ΔZ 的计算
Z L2 i
iLA Z A 1 Z 2Z
包尔达柯夫公式：
R L0
陆浩公式：
Btd 1 E Qte R0 (1 )( ) k 10 Qtd
7 8
Qxi E 1 Qda
k系数表
B/h k >1000 30 500~1000 200~500 25 20 <200 15
半径
圆心角
R1 0.50 R0
R2 0.25R0
3.附属工程好；
4.水文地质好；
5.周边干扰少；
例：图12.2
12.3 桥位勘测
选定桥位：跨河地点
桥位测量：测绘总平面图，桥址地形图，桥址纵断面图
水文调查：水位，比降，过水面积，气象，通航等
工程地质勘测：地层岩性，地质构造，覆盖层，风化
12.4 大中桥孔径计算
1.桥孔长度：两桥台前缘之间的水面宽度。L
④
2.雍水高度 1）桥前最大雍水高度Δ z 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。
B
① ② ③ ③' ④
B
b)
c)
①
②
③
L
④
B
L
d)
③
L
B
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Δ Z
ΔZ 的计算
桥孔长度
跨径在60m以下的桥孔，一般应选用标准跨径。 标准跨径有：
0.75 1.0 1.25 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 8.0 10 13 16 20 25 30 35 40 45 50 60
桥孔长度的计 算方法
1.冲刷系数法 2.经验公式法
a)
建桥后桥位河段的水流图式
2 导流堤的绕流
导流堤水流的绕流决定了导流堤 合理的平面线形。 导流堤合理的平面线形，以与绕 流流线吻合较好、堤长适当、设 计施工简便的线形为最佳。 A点：水流集中，流速很大，水面 雍高； B点：河滩水流与河槽水流相遇， 形成第2个高流速区； AB：流速急，流速大小和方向急 速变化，流速梯度和床面切应力 很大，形成坝头冲刷区。
v
2 w
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
he K A KV hb1% R0
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
1 2sin h he 3
' e
2 水位及引起桥下水位升高的因素计算
② 桥墩纵轴线与流向斜交：La=Ljcosa-lsina
12.5 桥面设计高程
1 桥面高程的确定
有浮冰或浮木
不通航河段
桥面中心最低标高
通航பைடு நூலகம்段
无大批量飘浮
1.不通航河流 （1）按设计水位计算
H min H s h h j h0
12.5 桥面设计高程
1 桥面高程的确定
二 水文地形要求
1.河床稳定； 2.河道顺直； 3.避免回流区； 4.与洪水主流向正交； 5.在支流河口上游； 6.考虑河段特点；
三 地质要求
1.选择河床坚实地段； 2.避免桥头引道通过不良地段；
3.符合抗震规范；
四 航运要求
1.航道稳定，有足够水深； 2.河道顺直，远离浅滩急弯；
一 调治构造物的分类
①导流堤
1.导流构造物
②梨形堤 ③锥坡体
调治构造物 的分类
①丁坝 2.挑流构造物 ②顺坝 ③挑水坝 ①堤岸防护 3.防护构造物 ②坡面防护
③路基防护与加固
1 导流堤
导流堤的作用：引导上游水流和河滩水流逐渐改变方向，
形成平行水流，平顺地通过桥孔，使桥下断面的流速、水深 及输沙等分布都较为均匀，避免桥下和桥头出现集中冲刷。 河滩流量较大时，桥上游应修建导流堤。是否设置导流堤， 应根据河滩流量占总流量的比例来确定。
Rd R2
1 450
2 450 ~ 600
d 45 ~ 60
0 0
300 450 2 上游堤长度： S st R0 R1 R2 0 0 0 180 180 180 R0 R1 2 R2 0 4 180 6 下游堤长度：
P
A冲后 A冲前
v冲前 v冲后
1
A冲后 PA冲前 , v冲后＝
v冲前 P
冲刷后的桥下毛过水面积Aq 冲刷后的桥下桥墩所占过水断面积Ad
冲刷后的净过水面积Aj
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
Aj Aq Ad Ax Ay Ay Aq Ad Ax
3 导流堤的平面线形
导流堤平面线形
①椭圆堤
②圆曲线组合堤
1.美国：1978年 椭圆堤：上游导流堤为1/4椭圆，a/b=2.5； 2.前苏联：1972年 圆曲线组合堤：上游为椭圆形，下游为圆弧和直线 拉苗申柯夫，1955年 3.中国 ①圆曲线组合堤：包尔达柯夫，前苏联，1938年； ②改进圆曲线组合堤：1985年，我国铁道部科学研究院 陆浩等提出的改进的、长度较短的圆曲线组合堤。
2
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。
hb1%
0.45 0.0018 gD 0.7 2 gh vw 0.7 2 tanh 0.13 tanh gh 0.7 vw v w0 0.80 vw 0.13 tanh 0.7 2 0.88 vw 2.3 g