第十二章-大中桥位勘测设计--水力学与桥涵水文(第二版)-教学课件.ppt

叶镇国 彭文波 编箸水力学与桥涵水文水力学与桥涵水文第十二章 大中桥位勘测设计p12-1 概论p12-2 桥位河段水流状况和桥孔布置原则p12-3 桥孔长度计算p12-4 桥面高程计算p12-5 调治构造物（课外阅读）1叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文12-1 概论o桥涵分类规定n公路工程技术标准（JTJ B01-2003）条文 桥涵分类标准 表12-12叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文12-1 概论o桥涵布置一般原则n桥梁应根据公路功能、等级、通行能力及抗洪防灾要求，结合水文、地质、通航、环境等条件进行综合设计。n特大、大桥桥位应选择河道顺直稳定、河床地质良好，河槽能通过大部分设计流量的河段。桥位不宜选择在河汊、沙洲、古河道、急弯、汇合口、港口作业区及易形成流冰、流木阻塞的河段以及断层、岩溶、滑坡、泥石流等不良地质的河段。n当桥址处有二个及二个以上的稳定河槽，或滩地流量占设计流量比例较大，且水流不易引入同一座桥时，可在各河槽、滩地、河汊上分别设桥，不宜用长大导流堤强行集中水流。平坦、草原、漫流地区，可按分片泄洪布置桥涵。天然河道不宜改移或裁弯取直。3叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文12-1 概论n桥梁纵轴线宜与洪水主流流向正交。对通航河流上的桥梁，其墩台沿水流方向的轴线应与最高通航水位时的主流方向一致。当斜交不能避免时，交角不宜大于5，当交角大于5时，宜增加通航孔净宽。n为保证桥位附近水流顺畅，河槽、河岸不发生严重变形，必要时可在桥梁上、下游修建调治构造物。调治构造物的形式及其布置应根据河流性质、地形、地质、河滩水流情况以及通航要求、桥头引道、水利设施等因素综合考虑确定。n避免危及农田，考虑桥址附近道路、渠道等其它建筑物的需要。4叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文12-2 桥位河段水流状况和桥孔布置原则n无导流堤时最大壅水断面在桥前约1个桥长处，有导流堤时则在上游堤端附近。n水流接近桥孔时，急剧收缩而呈“漏斗”状，无导流堤时收缩断面（“颈口”）位于桥后附近某断面，有导流堤时则位于桥位中线断面。n桥台上下游两侧主流与河岸间形成回水区。n壅水范围内，水流流速减小，挟沙能力降低，泥沙沉积；最大壅水断面的下游，水流流速增大，挟沙能力加强，河床发生冲刷，收缩断面处的河床冲刷最严重；收缩断面下游，水流又逐渐扩散，逐渐恢复天然状态，泥沙淤积。n急流河段，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。6叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文12-2 桥位河段水流状况和桥孔布置原则o桥孔布置原则n保证设计洪水和它所挟带的泥沙顺利宣泄，满足通航、流冰和漂浮物安全通过的要求。n桥孔布设应与天然河流断面流量分配相适应。桥孔不宜压缩河槽，可适当压缩河滩。n山区河流峡谷河段宜单孔跨越，在开阔河段可适当压缩河滩。河滩路堤宜与洪水主流流向正交，否则应增设调治工程。7叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文12-2 桥位河段水流状况和桥孔布置原则n应尽可能照顾当地的发展规划，与农田水利设施相配合。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。n对跨径在50m以下的桥孔，尽可能采用标准跨径。n主流深泓线上或主航道上不宜布设桥墩;在断层、陷穴、溶洞、滑坡等不良地质地段也不宜布设墩台。8叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文12-3 桥孔长度计算o冲刷系数法n冲刷系数P冲刷后与冲刷前的过水面积之比。n别列柳伯斯基假定o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。o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。o计算桥孔长度时，常采用天然河槽平均流速作为设计流速。10叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文12-3 桥孔长度计算n最小毛过水面积的计算（图 12-4）Ad：冲刷前桥墩所占的桥下过水面积Ax：冲刷前漩涡所占的桥下过水面积Ay：冲刷前桥下有效过水面积Aj：冲刷前桥下净过水面积；Aj=Ay+Ax压缩系数：Aq：冲刷前桥下毛过水面积。Aq=Aj+Ad桥墩阻水折减系数（12-5）11叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文12-3 桥孔长度计算n桥长的确定（图12-5）绘制过水面积累积曲线，从中选择略大于Aq而水面宽度最小的桥台布置方案。13叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文12-3 桥孔长度计算n宽滩河段n滩、槽难分的不稳定河段（12-10）（12-11）（12-12）15叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文12-4 桥面高程计算o桥面标高n定义：桥面中心线上最低点的高程。o影响因素n满足泄流、通航、流冰和其它漂浮物通过的要求。n壅水、波浪和水拱高度。n河湾水位超高及河床淤积。n跨越河口、海湾时还应考虑潮汐、海浪等因素。16叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文12-4 桥面高程计算（图 12-7）18叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文12-4 桥面高程计算n通航河流o通航河流的桥面设计高程除除满足不通航河流的要求外，同时还应满足（12-15）非通航河流和通航河流的不通航桥孔桥下净空安全值 表12-419叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文12-4 桥面高程计算o各种水面超高值计算n桥前最大壅水高度（12-16）表12-8桥下断面设计平均流速 表12-7水流阻力系数 20叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文12-4 桥面高程计算n桥下壅水高度o根据洪水涨落情势和土质易冲程度取值，一般情况取桥前最大壅水高度的1/2。n壅水曲线o曲线的精确绘制按水力学中的分段求和法进行。21叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文12-4 桥面高程计算o桥位设计时，按二次抛物线近似计算。（12-20）（图 12-9）22叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文12-4 桥面高程计算（图 12-8）24叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文12-4 桥面高程计算n波浪高度计算式n桥位处波浪高度以桥位静水面以上波浪高度的2/3计算。（12-17）25叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文12-4 桥面高程计算o路堤（或导流堤）边坡处的波浪高度o斜向波浪爬高（12-19）26叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文