5大中桥孔径计算

小桥、涵洞：桥位服从路线，即为满足水文、线路等要求，小桥、涵洞等必须符
合线路要求，必要时可设计斜桥、弯桥等； 特大桥、大、中桥：原则上桥位服从路线走向，桥路应综合考虑，桥位尽量选择 在河道顺直、水流稳定、地质良好的河段上。 另外，桥梁的平面曲线半径、超高、加宽、缓和曲线、变速车道设置等均应满 足相应等级线路的规定。
为了获得经济、适用和美观的桥梁设计方案，设计者必须根据各种自然、技术 上的条件，因地制宜，在综合应用专业知识、了解掌握国内外新技术、新材料、新 工艺的基础上，进行深入细致的研究分析对比工作，才能科学地得出完美的桥梁设 计方案。具体步骤如下： （1）明确各种高程要求
在桥位纵断面图上，先行按比例绘制出设计水位、通航水位、堤顶高程、桥面
vs 设计流速，一般采用天然河槽的平均流速。
第一节
桥位河段水流图式和桥孔布置原则
二、桥孔布臵的原则
《公路工程水文勘测设计规范》 (JTG C30-2002)
第二节 桥孔长度计算
建桥以后，河流受到桥头引道的压缩和墩台 阻水的影响，改变了水流和泥沙运动的天然状态， 引起河床的冲淤变形，导致水流对桥梁墩台基础
的冲刷，危及桥梁的安全。因此，孔径的计算和
示例：广东江顺大桥桥位图
序言3：桥梁总体布置（即平、纵、横断面设计）
序言3.2：桥梁纵断面设计（解决建什么样的桥的问题，即桥型方案）
桥梁纵断面设计包括确定桥梁的总跨径、桥梁的分孔、桥面高程、桥梁 及引桥纵坡以及基础埋置深度等（即桥型方案设计）。 桥梁总跨径 一般由水文计算来确定，其基本原则是： 1）应使桥梁在整个使用年限内，保证设计洪水能顺利宣泄； 2）河流中可能出现的流水和船只、排筏等能顺利通过； 3）避免因过分压缩河床引起河道和河岸的不利变迁； 4）避免因桥前壅水而淹没农田、房屋、村镇和其他公共设施等； 5）不能因总跨径压缩而引起河床过度冲刷对浅埋基础带来不利影响。
桥梁分孔 桥梁分孔主要考虑通航、车辆通行、技术条件、造价、美观等因素，是一个十分 复杂的问题。基本原则是：在满足使用和技术要求的前提下，通常采用最经济的分孔
方式，即上、下部结构的总造价趋于最低。具体要求如下：
（1）对于通航河道，分孔时应首先满足桥下通航要求；桥梁的通航孔应布置在航 行最方便的河域。对于变迁性河流，根据条件应多设几个通航孔。（如山西临
前 期 工 程 预可行性研究阶段 项目建议书 主管部门审批 工程立项
工程可行性研究阶段
可行性研究报告
主管部门审批
设计任务书
初步设计 正 式 设 计
初步设计技术文件
建设单位审批 招标文件
技术设计
建设单位审批
招投标及施 工准备
施工图设计
施工图文件
施工阶段
序言2：桥梁设计方案的比选（初步设计阶段应完成的任务）
湖南矮寨大桥 （L=1176m）
湖北四渡河大桥 （L=900m）
赤石特大桥是厦蓉高速汝城（湘赣界）至郴州段高速公路第 19合同段上的一座 特大桥，桥位区属山岭重丘区，地质地形条件极为复杂。初步设计方案2008年5月获 交通运输部批复后，设计单位在开展施工图阶段勘察设计工作中，对大桥主墩位置 进行地质详勘，经钻探和物探发现部分主墩处于强岩溶发育带和断层破碎带，发育 最大深度超过 100米，不能满足刚构桥基础的稳定性，需进行初步设计变更。经过 深入细致的地勘工作后，设计单位变更了初步设计方案。根据批复意见，交通运输 部原则同意该设计变更方案，即大桥主桥部分为四塔大跨径预应力混凝土斜拉桥， 最高塔柱近290米，下塔柱高达180米，规模居国内第一，世界上仅次于法国米约大 桥。预计12月15日合拢。
猗黄河大桥）
（2）对于平原区宽阔河流上的桥梁，通常在主河槽部分按需要布置较大的通航孔， 而在浅滩部分按经济跨径进行分孔；（苏通大桥） （3）对于在山区深谷上、水深流急的江河上，或需要在水库上修桥时，为了减少 中间桥墩，应加大跨径。如果条件允许的话，甚至可以采用特大跨径大跨跨 越。（矮寨大桥、四渡河大桥、坝陵河大桥等） （4）对于采用连续体系的多孔桥梁，应从结构受力的角度考虑，使边孔与中孔的 跨中弯矩接近相等，合理确定相邻跨之间的比例。（连续梁、连续刚构等） （5）对于河流总存在不利的地址段，例如岩石破碎带、裂隙、溶洞等，在布孔时， 为了使桥基避开这些区段，可以适当加大跨径。（如赤石大桥）
小结：
雍水高度、桥孔长度、冲刷三者相关。
桥孔长度↑，压缩↓，雍水高度↓，冲刷↓。
设计时应综合考虑它们的影响。
桥孔长度增大，雍水高度小，桥面标高低，但桥梁 造价增大；
桥孔长度减小，雍水高度大，威胁桥位上游两岸的 安全；桥面标高大，引道工程量增大，且基础工程的埋 深加大。
考虑河流的特点，不同河段桥孔布设应作不同的考虑。
桥涵水文
Hydrology of Bridge and Culvert 第五章 大中桥孔径计算 （桥涵水力计算）
•第一节 桥位河段水流图式和桥孔布臵原则
•第二节 桥孔长度计算
•第三节 桥面设计高程
序言1：桥梁设计与建设程序
一座桥梁的规划设计所涉及的因素很多，特别是对于工程比较复杂的大、中桥
梁，是一个综合性的系统工程。设计工作是大型桥梁建设的灵魂，设计合理与否， 将直接影响到区域的政治、经济、文化以及人民的生活，因此必须建立一套严格的 管理体制与有序的工作程序。
高程、通航净空、堤顶行车净空位置图； （2）桥梁分孔和方案构思 进行桥梁方案构思，然后根据泄洪总跨径的要求，作桥梁分孔和桥型方案草图， 设计尽可能多的可行方案。 （3）方案初筛 对草图方案做技术和经济上的初步分析，筛去弱势方案，从中选择2~4个构思好、 各具特点的方案，做进一步的详细研究与比较。
序言2：桥梁设计方案的比选（初步设计阶段应完成的任务）
有导流堤——桥孔断面 无导流堤——桥孔下游
第一节
桥位河段水流图式和桥孔布置原则
(4)桥位下游—扩散区
水流逐渐扩散至天然 河宽，流速逐渐变小直至 恢复天然河道流速，水流 的携沙能力由大变小，在 河床上从冲刷变小到出现 淤积，又从淤积逐渐减小 到恢复天然河道河流状态。
第一节
桥位河段水流图式和桥孔布置原则
第二节
桥孔长度计算
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。 为了推算冲刷后的桥下过水面积，引入冲刷系数P:
A冲后 P A冲前
由于冲刷前后的流量不变，所以
v冲后 A冲后 v冲后 P A冲前 vs PAy
Ay 冲刷前桥下有效过水面积，不包括桥墩和涡流所占 的过水面积。
本章大中桥孔径计算主要有两大任务 （1）大中桥桥孔长度计算 （2）桥面标高计算 桥梁孔径的计算，主要是依据桥位断面设计流
量和水位，推算需要的桥孔的最小长度和桥面最低
高程，为确定桥孔设计方案提供设计依据。
第一节
桥位河段水流图式和
桥孔布臵原则
第一节
桥位河段水流图式和桥孔布置原则
桥梁的建设使河道收到压缩，改变了水流和泥沙 的天然状态，导致对河床的冲刷，影响桥梁墩台的 安全。桥梁修建前后桥位河段的水流和泥沙运动规 律是进行桥梁孔径计算的依据。
山西临猗黄河大桥是山西运城附近的黄河段，河面宽约有 6.4km，桥位轴线大致垂
直于水流方向，河道属于摆动性河床，“三十年河东，三十年河西”。 临猗黄河大
桥桥位处黄河两岸整体上“西高东低”，是一个巨大的“U”形河谷，两岸地形陡峻， 西岸陕西侧基本上呈黄土台塬地貌，黄土高崖耸立，崖顶至河床高差达 200米左右， 沟壑纵横、大型冲沟两侧有大量小冲沟呈；东岸山西侧地势较为平缓，基本上属典 型的黄土高原地貌典型的“鸡爪”地形，如下图所示。
利用桥位断面的设计流量 Qs 和设计水位H s ，根据水 力学的连续性原理 Q vA ，求出桥下顺利渲泄设计洪水 时所需要的最小过水面积，用以控制桥孔的最小长度。
建桥后桥孔压缩了水流，桥下河槽开始冲刷，桥下 过水断面积增大，而桥下流速逐渐降低，河槽的冲刷将 相应的减缓，最终趋于停止。冲刷停止时的流速称为冲 止流速。
（4）详绘桥型方案 根据不同桥型、不同跨度、宽度和施工方法，拟定主要尺寸，并尽可能细致地绘 制各桥型方案的尺寸详图。对于新结构，则应做初步的力学分析，以准确拟定各方案 的主要尺寸。 （5）编制估算或概算 依据编制方案的详图，可以计算出上下部结构的主要工程数量，然后依据各省、 市的“估算定额”或“概算定额”，编制出各方案的主要材料（钢、木、混凝土）用 量、劳动力数量、全桥总造价。 （6）方案选定与文件汇总 全面考虑建设造价、养护费用、建设工期、运营适用性、美观等因素，综合分析，
40 ≤ LK ≤ 150
20＜LK＜40 5≤LK ＜20
大桥
中桥 小桥 涵洞
LK ＜5
《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004 3.2.5条规定：
当桥的跨径在50米以下时，一般均应选用标准跨径。 桥涵的标准跨径类型有（单位为：m）： 0.75m 1.0m 1.25m 1.5m 2.0m 2.5m 3.0m 4.0m 5.0m 6.0m 8.0m 10m 13m 16m 20m 25m 30m 35m 40m 50m
山西临猗黄河大桥方案效果图
苏通长江公路大桥
主通航孔 （891mx62m）
苏通大桥位于江苏省东南部长江口南通河段，连
辅通航孔
接苏州、南通两市。主桥为七跨双塔双索面钢箱
梁斜拉桥，主跨 1088 米、全长 2088 米。辅桥为 140+268+140米三跨连续刚构桥。工程于2003年6 月27日开工，2008年5月底建成通车。
目前已有各种标准跨径的桥（涵）定型标准图，这可大大简化设计，提 高工作效率。因此，在可能的条件下应尽量采用标准图。
第二节
桥孔长度计算
桥孔长度的确定，首先应满足排洪和输沙的要求， 保证设计洪水及其所携带的泥沙从桥下顺利通过，并应 综合考虑桥孔长度、桥前雍水和桥下冲刷的相互影响。