桥涵孔径计算

2）水流接近桥孔时 急剧收缩呈“漏斗”状， 无导流堤时知道桥位下游 附近的断面③（有导流堤 时到桥位中线断面），水 面最窄，流速最大，形成 壅水段 桥位河段的“颈口”，称 为收缩断面。 最大壅水段下游：流速增大 ，挟沙能力加强，河床发生 冲刷，收缩断面处河床冲刷 最为严重。
收缩段
3）收缩断面下游
（3）平原河流
a）顺直微弯和蜿蜒河段上，应预估河湾发展和深 泓的摆动，在摆动范围内布设桥孔。 b）分叉河段上，水流天然状态不宜改变，应在各 汊流上分别设桥，并预估各汊流量分配比例的变化。 c）游荡河段上，应在游荡范围内结合当地的治理 规划，因地制宜的加以导治。在深泓线可能摆动的范 围内均应布设桥孔。 d）平原河流两岸有堤坝时，孔径布置应当考虑当地 水利要求。一般不宜压缩河道，梁底宜高出堤顶。
二. 桥孔布置原则
（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。 （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。表6-1-1. （3）建桥后的桥前壅水不得对两岸河堤、农田、村 镇造成威胁；平原区一般以桥前壅水的允许高度 作为桥孔长度的控制因素。 （4）考虑桥位上下游已建或拟建水利工程、航道码 头和管线等引起的河床演变对桥孔的影响。
1. 壅水 建桥后天然水流受到桥孔压缩，桥梁上游形成壅水。 壅水高度：天然水面以上被壅起的高度。 2 1）桥前最大壅水高度△z：K y 0.5 KN
z
KN K y 2g
M oM
M
M
g
0.1
M 1 oM
M
0.25 50
M M — 冲刷前桥下平均流速（=设计流量/桥下净过水面积） oM — 天然状态下桥孔部分的平均流速 c — 河槽平均流速
第2节 桥孔长度
桥孔长度L：设计水位上，两桥台前缘之间（埋入 式桥台的两桥台护坡坡面之间）的水面宽度 桥孔净长Lj：桥孔长度扣除全部桥墩宽度后的长度 利用桥位断面设计 流量Qs和设计水位 Hs，求出桥下顺利 宣泄设计洪水时所 需要的最小过水面 积，用于确定桥孔 的最小长度。
设计流速： 设计者在考虑投资 与安全等综合因素 后，在布置桥梁孔 径确定实际过水断 面时选定的一个速 度。 对河滩较小、压缩 不多的河段，可采 用通过设计流量时 河槽的天然平均流 速；河滩很大时， 按经验确定。
1.59
二、经验公式法
（3）无明显河槽的变迁性、游荡性河段 滩、槽难分的不稳定河段
Q 0.24 B0 16.07 0.30 d
Qp% 1 Cv p % Cp Q ，即C p 1 C v 2% 2%
1/ 3 1/ 3
三. 各类河段上桥孔布设
（1）山区河流
a）峡谷河段水流湍急，桥台不得伸入河槽，一般宜 单孔跨越 b）开阔河段，桥头路堤可以伸入河滩，但不得伸入 河槽。路堤与洪水流向斜交时，应考虑洪水可能造成 的影响而增大桥孔
（2）山前河流
a）冲积扇上游狭窄河段和下游收缩河段，参照山 区峡谷段和开阔段办理；中游扩散河段，注意山口地 形对流向的影响，并考虑河床摆动、分叉及其发展趋 势。 b)变迁河段上，河道不断改道，必须根据历史规律 推断。一方面适应现在，另一方面适应将来的发展。 桥孔要留有余地。







2 w
K F 系数，当h2 /h 0.1时，取2.42；当h2 /h 0.1时，取2.30 th 双曲正切函数 g 重力加速度 ; D 风区长度或浪程
w 风速，水面以上 m处多年所测洪水期间 10
自记2 min 平均最大风速的平均值
（5）桥位河段的天然河段不宜开挖或改移。 （6）跨越河口、海湾及海岛之间的桥梁，必须在保 证潮汐、海浪、风暴潮、海流及河底泥沙运动等 海洋水文条件的影响下，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。如稳定河 段，左右河滩桥孔长度之比应与左右河滩流量之 比相当；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。 （8）应注意地质情况。桥梁墩台、基础应尽量避免 设在断层、溶洞等不良地质处。
为推算一般冲刷完成后的桥下过水面积，引入 冲刷系数p=A冲后/A冲前。 冲刷后的桥下有效过水面积、净过水面积和毛过 水面积均为冲刷前的p倍。
ຫໍສະໝຸດ Baidu根据水流连续方程：
Qs Ay 冲前 pAy s Ay Aj Ad Aq Aj Aq Ad 1 Aq
1 2 sin he he 3
4.其他
水拱 局部股流壅高 河床淤积 凹岸水位超高
凹岸水位超高:
位于河流弯道上的洪痕，受离心力作用，水流自 凸岸趋向凹岸，使凹岸水体增高，在过水断面上 形成横比降使凸凹岸水位存在差值，即超高水位.
V 2B H gR
V——断面平均流速 B——水面宽 R——弯曲中心曲半径
前期准备：确定设计水位Hs
Hs=63.65m(Hs=65.64m)
1.桥孔长度
L j K Qs / Qc Bc 0.95 3500/ 3190
m 0.87
108.81
111.52m
（适用于大陆地区河流、湖泊上的桥梁）
h2 K F h2
h2 波浪高度 h 平均水深
h2 波浪平均高度
g h 0.7 0.0018 gD / 2 0.45 w 0.13th 0.7 2 th 2 0.7 w 0.13th 0.7 g h / w h2 g
∑△h---各种水面升高值总和
（2）通航河段
H min Htn H M hD
Htn---设计最高通航水位 HM---通航净空高度
其他符号同前。
（3）跨越海域水面的桥梁
通航净空高度由船舶空载时船舶水面以上的高度及安 全富余高度组成
第4节 计算实例
已知：一级公路桥梁跨越平原区次稳定河段， 桥梁基本资料、跨越河流基本资料信息和 桥位断面测量资料等见图2-4-3~2-4-5。 nt=1/30，nc=1/40，i=0.0003， Q1%=3500m3/s。 桥位河段为河湾段，中心半径为430m 桥位河段为VI-(1)级航道 桥位河段无凌汛、流冰
洪水暴涨暴落，土壤坚实，不宜冲刷 洪水涨落缓慢，土壤松软，易冲刷
△z′ 0.5△z
△z 不计
3）壅水曲线 缓坡河流桥前壅水曲线一般可近似看做二次抛物线。
壅水曲线全长为L的任意断面A处的壅水高度△zA 可近似按下式计算：
2 z L i
iLA z A 1 z 2z
d 50 — 河床质中值粒径，按质量计50%都较它小的粒径。
M 1 0.5d 1 冲刷后桥下平均流速（桥下河床为岩石或 c — 有铺砌时为冲刷前桥下平均流速）
2）桥下壅水高度△z' 桥下断面处的壅水高度
桥下壅水高度△z′
序号 1
2 3
洪水和河床土质情况 一般情况
第6章 大中桥孔径计算
L
上部结构
设计 水位
h 支座 桥台
H 桥墩
l0 l
下部结构
基础 桩基础
孔径计算与布置、桥面高程、墩台冲刷
第1节 桥位河段水流图示和桥孔布设
一、桥位河段的水流图式 1. 桥位河段水流状况与冲淤 状况分析（缓流河段）
1）建桥后，桥孔对水流压缩， 从上游较远的断面①起， 壅水段 水面开始壅高，无导流堤 时直至桥位上游一个桥孔 长度L处的断面②（有导流 堤时为上游堤端附近,图61-1（b））达到最大壅水 高度。 壅水段：流速减小，挟沙能力降低，泥沙沉积
计算桥面高程时，计入0.5△H。
二. 桥下净空安全值 1. 不通航河段 表6-3-6 2. 流冰、流木河段 表6-3-7
3. 通航河段 图6-3-5，表6-3-8～6-3-11
三. 桥面最底高程确定 （1）非通航河段（按设计洪水位计算）
Hmin Hs h hj hD
Hmin---桥面最低高程 Hs---设计水位 △hj---桥下净空安全值 △hD---桥梁上部构造建筑物 高度（含桥面铺装高度）
Qs L j K Bc Q c
n
宽滩河段：
Lj
qc
Qs
Qc qc 1.19 Q t
0.10
K、n值表 河段类型 开阔、顺直微弯等稳定河段 分汊、弯曲、宽滩等次稳定河段 滩、槽可分的不稳定河段 K 0.84 0.95 0.69 n 0.90 0.87
Qs Aj p s Qs Aq 1 p s
Aq Qs (1 ) P s cos
当桥位与水流斜交时：
冲刷系数：表示桥下河槽的冲刷程度； 也表示桥孔对水流的压缩程度。
冲刷系数允许值
河流类型
山区 山前区 峡谷段 开阔段
冲刷系数
1.0-1.2 1.1-1.4
附注
无滩 有滩
半山区稳定河段（包括丘陵区）
变迁性河段 平原区
1.2-1.4
1.2-1.8 1.1-1.4
冲刷系数法一直由铁路系统使用。 适用于细颗粒、均匀砂质河床、平原稳定河床。 不稳定河床与实际偏差较大。
二、经验公式法
（1）山区峡谷河段上的桥梁，要求按地形布置 桥孔，一般可不做桥孔长度计算。
（2）有明显河槽的各类河段（开阔、顺直微弯、 分汊、弯曲河段及滩槽分明的不稳定河段）
一、冲刷系数法
Ad—冲刷前桥墩所占的桥下过水面积 Ax—冲刷前桥墩侧面涡流所占的桥下过水面积 Ay—冲刷前桥下有效过水面积，不包括桥墩和涡流部分 Aj—冲刷前桥下净过水面积Aj= Ay+ Ax Aq—冲刷前桥下毛过水面积，含有效过水面积+桥墩和涡 流面积 Aq= Aj+ Ad= Ay+ Ax+ Ad μ—墩台侧面涡流阻水引起的桥下过水面积的折减 μ= Ay/Aj。 μ= 1-0.375Vs/lj λ—桥墩阻水引起的桥下过水面积的折减 λ= Ad/Aq（宽浅河流=b/l）
水流逐渐扩散，到断面④ 恢复天然状态。水流收缩 段的主流和河岸之间由于 水流分离现象，桥台上下 壅水段 游两侧将形成回水区。 收缩断面-扩散段：流速逐渐 减小，冲刷逐渐减弱，由于 挟沙能力减弱，在扩散段后 期泥沙发生沉积。
扩散段
收缩段
急流河段：桥下和桥前水深均为自然水深，但 桥墩迎水面出现一定高度的冲击波。
2
2.急流河槽中桥墩的水流冲击高度△hd
和缓流的壅水高度对应
2 0.5 V 2 hd 0.5 h0 16h0 0 1.5h0 2g
hd — 急流河槽桥墩水流冲击 高度 h0、 0 — 墩前河槽的天然水深和 流速
3.波浪
1）桥位处波浪高度△h2
（9）内河通航河段，通航桥孔满足《内河通航标 准》（GB 50139-2004）规定，并充分考虑河床 演变和不同水位所引起的河道变化。通航海轮的 桥孔布设应符合《通航海轮桥梁通航标准》（JTJ 311-97）规定。 （10）按《公路工程技术标准》（JTJ B01-2003） 规定，跨径<=50m的桥孔，尽量采用标准跨径。
Q 0.24 L j C p B0 16.07C p 0.30 d
第3节 桥面高程
桥面高程：桥面中心线上最低点的标高。 要求满足： 1）桥下通过设计洪水、流冰、流木和通航 的要求； 2）考虑壅水、波浪、水拱、河湾凹岸水面 超高以及河床淤泥等引起的桥下水位升高。
一. 各类水面升高值计算
2）路堤（或导流堤）边坡处的波浪爬高（波浪 侵袭高度）
——波浪冲向路堤（或导流堤）边坡而爬升的高度。 确定河滩路堤或导流堤顶高程时，应计入。
he K KV R0h2
he — 波浪爬高 K — 边坡糙率系数 KV — 与风速有关的参数 R0 — 相对爬高
3）波浪斜向侵袭修正
波浪斜向侵袭，侵袭高度有所减弱。 边坡系数m>1(α<45度)，斜向角度β≥30度时规 范推荐公式：