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。


（6）跨越河口、海湾及海岛之间的桥梁，必须保 证在潮汐、海浪、风暴潮、海流及海底泥沙运动 等各种海洋水文条件影响下，正常使用和满足通 航的要求。 （7）应与天然河流断面流量分配相适应。在稳定 性河段上，左右河滩桥孔长度之比应近似与左右 河滩流量之比相当；在次稳定和不稳定河段上， 桥孔布设必须考虑河床变形和流量分布变化趋势 的影响。桥孔不宜压缩河槽，可适当压缩河滩。
平原区河流

宽滩河段
游荡河段

一般宜修一河一桥；当河床宽阔，分汊 河槽稳定，又不宜合并一处时，可考虑 一河多桥，各桥流量分配按《桥梁水力 学》给出的方法确定。对河滩可做较大 压缩，但应注意壅水高度不致危及农 田、牧场、堤坝、居民点等；河槽稳 定、河滩冲刷较小时，墩台基础滩槽可 置于不同高度 主流迁徙不定，桥孔不宜过多压缩河 床，应在深泓线全部可能摆动的范围内 设置桥孔；宜设一河一桥；墩台基础应 设在同一最低高程上；配合桥孔布设， 设置适当的调治构造物



（8）在内河通航的河段上，通航桥孔布设应符合 《内河通航标准》（GBJ139），并应充分考虑河 床演变和不同水位所引起的航道变化。通航海轮 的桥孔布设应符合《通航海轮桥梁通航标准》 （JTJ311）。 （9）应按《公路工程技术标准》（JTG B01— 2003 （10）应注意地质情况，桥梁的墩台基础避免设 在断层、溶洞等不良地质处。
桥孔净长度经验公式


1974年至1976年，交通部“大中桥孔设计”研究课 题，组织全国交通部门，全面进行桥孔水文调 查，调查成果由“大中桥孔设计研究全国资料汇总 会议”（南宁，1976年）编制成《大中桥孔设计研 究实桥调查汇总表》（1976年），它是建国20余 年公路桥孔设计成果的总结，是制定和检验我国 桥孔长度计算方法的依据。 经多次修订，《公路工程水文勘测设计规范》 （2002年）推荐在全国公路桥位勘测设计中应 用。
序 号 1 2 洪水和河床土质条件 一般情况 洪水暴涨暴落，土壤 坚实，不易冲刷时 洪水涨落缓慢，土壤 松软，易冲刷时 △z′ 取值
1 2
△z △z
3
不计
波浪


桥位处河流洪水的波浪高度一般通过调查确定。 计算桥面高程时，以桥位，静水面以上，波浪高度的三分 之二计入。另外，行进波在墩前受阻，还应计入波高增 大。 调查困难时，可按有关规范或设计手册推荐的方法确定， 0.45 用公式计算 gD
水流图式(急流)


桥位河段河槽纵断面 图，急流河段（Fr＞ 1.0），桥下水深和桥 前水深均为正常水 深，但在桥墩迎水面 出现一定高度的冲击 波。 只有很少部分峡谷性 河段和变迁性河段的 桥位，设计洪水的流 态才接近或达到急流 （Fr＞1.0）.
桥孔布置的原则


（1）必须保证设计洪水 以内的各级洪水和泥沙安 全通过，并满足通航、流 冰、流木及其他漂浮物安 全通过的要求。 （2）应适应各类河段的 特性及演变特点，避免河 床产生不利变形，且做到 经济合理。各类河段的特 性及河床演变特点见表61-1。
对于有明显河槽的各类河段
Qs Lj K Q Bc c
河段类型 开阔、顺直微弯等稳 定性河段 分汊、弯曲、宽滩等 次稳定性河段 滩、槽可分的不稳定 河段
n
主要因素：河槽宽度是最重要因 素，其次是河槽、河滩流量的分配 比。 反映河床稳定性的系数K和指数n。
K 0.84 0.95 0.69 n 0.90 0.87 1.59
天然及渠化河流 航道 等级 （1） Ⅰ （2） （3） （4） Ⅱ （1） （2） 18 HM 24 BM 160 125 95 85 105 90 b 120 95 70 65 80 70 h 7.0 7.0 7.0 8.0 6.0 8.0
桥面最低高程的确定 －不通航河段

按设计洪水位计算桥面高程
Kv
R0
河湾处的水位超高值
h
B
2
gR
计算桥面高程时，可计 入河弯水位超高值的二 分之一。
水流冲击高度（急流）
2 0.5 2 0 hd 0.5 h0 16h0 2 g 1.5h0
出现在桥墩迎水 面，水流溅起很高 的冲击高度。在确 定桥面高程时，不 计壅水高度，而以 水流冲击高度计 入。
H min H s h hj hD

式中：——桥面最低高程（m）； ——设计水位（m）； ——桥下净空安全值（m），见表6-3-6； ——桥梁上部构造建筑高度（m），包括桥面铺装高度； ——各种水面升高值总和（m）。

按流冰水位计算桥面高程
H min H SB h j hD
gh 0.13th 0.7 2 w
0.7
h2
0.0018 2 w th 0.7 gh 0.13th 0.7 2 w g
别列柳伯斯基假定：桥 下过水面积扩大到使桥 下流速等于天然河槽流 速时，桥下冲刷即停 止。他建议用天然河槽 平均流速作为河槽冲刷 停止时的平均流速。
Ad Aq
Aj Aq Ad (1 ) Aq
Aq Qs (1 ) Ps
适用条件

冲刷系数法适应于细颗粒、均匀的沙质河床、 平原稳定性河床。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。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。
几个应特别注意的问题

峡谷区单跨 主跨跨越河槽，尽量避免桥墩位于河槽中 斜交桥梁的桥墩应顺应主流方向
山区河流


1.在平面上多急弯卡口，宽 窄相间，河床为V形或U形 2.河流纵断面多呈凸形，比 降缓陡相连 3.峡谷河段，河床狭窄，河 岸陡峭多石质，中、枯水河 槽无明显区别 4.开阔河段，河面较宽，有 边滩，有时也有不大的河漫 滩和明显阶地，有的地方也 会出现心滩和沙洲，比降较 缓，河床泥沙较细
（6-3-13）


式中： 设计最高流冰水位（m），应考虑 床面淤高。 H 其他符号意义同前。
SB
桥面最低高程的确定 －通航河流

通航河流的桥面高程除应满足不通航河流的要求外，同时 还应满足下式的要求：
H min H tn H M hD

式中：——设计最高通航水位（m）； ——通航净空高度（m）； 其他符号意义同前。 采用式（6-3-12）、式（6-3-13）和式（6-3-14）计算结 果中的最大值作为桥面最低高程。
无明显河槽的变迁性、游荡性河段
Lj Cp B0
1 CV p% Cp 1 C V 2%
1 3
Cp 设计洪水频率系数；
这些经验公式具有一定 的理论依据，根据水力 学原理和我国公路桥梁 的实际资料，应用数理 统计法制定的，形式简 单，便于应用。 桥孔净长是从水力水文 角度给出设计参数

平原区河流
顺直微弯 河段


弯曲河段

分汊河段
桥孔不得压缩河槽，允许压缩河滩；考 虑河槽内边滩下移及深槽摆动，河槽内 墩台基础应埋置在同一最低高程 。 桥孔布设必要考虑河弯凹岸冲刷、凸岸 淤积及河湾下移等河床变形。凹岸墩台 埋置深度必须计入弯道天然冲刷深度 （按第七章有关公式确定）。桥面高程 的确定应计入弯道凹岸水面超高 在滩槽较稳定的分汊河段上，断面流量 分布基本稳定可布设一河多桥；在滩槽 不稳定的分汊河段采用一河一桥为宜； 采用一河多桥方案时的流量分配，必须 预估各汊流量分配比例的变化
Q 0.24 L j 16.07Cp 0.30 d