第四讲大中桥孔径计算

6.1 桥位河段水流图式和桥孔布置原则
万县长江大桥 大跨度钢筋砼箱形拱桥 ，全长856.12m，桥宽 24m；单孔跨长江，净跨 420m 。
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三峡库区蓄水至175 米后，拱座及部分拱 圈、桥墩淹没，拱圈 与水面形成斜交，不 足18米通航净高。 部分拱圈和桥墩容易 受到失控或违规航行 的船舶撞击，威胁大 桥和过往船舶的安全 。
建桥后过水断面面积及流速的变化：
桥孔水流压缩
桥下流速增大
趋于稳定
桥下流速减小
天然河槽平均流速
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vS
桥下河槽开始冲刷 桥下过水面积增大
6.2 桥孔长度
一、用桥下过水面积计算 桥下过水面积的组成：
μ——因墩台侧面涡流阻水而引起的 桥下过水面积折减系数，压缩系数。
Ay A j
10.3 7v5s lj
6.1 桥位河段水流图式和桥孔布置原则
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6.2 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。
山区河流 平原区河流 山前区河流 河口
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6.1 桥位河段水流图式和桥孔布置原则
三、各类河段上的桥孔布设
1、河段的分类 桥位河段的类型，可参照表列河段特性结合实际情况判别，一般应在桥 位上游不小于3～4倍河床宽度，下游不小于2倍河床宽度的范围内，进行观 察分析；对于弯曲的河段，在上游至少要包括一个河湾。河段稳定性及变形 程度，可用50年左有的演变过程，作为衡量标准。
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6.1 桥位河段水流图式和桥孔布置原则
三、各类河段上的桥孔布设
2、不同河段桥孔布设特点 各类河段具有不同的特性，对桥孔布置也有不同的要求，可结合桥位河 段的实际情况布设桥孔，表6-1-2可作参考。
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6.1 桥位河段水流图式和桥孔布置原则
四、各类河段的形态和桥梁
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第六章 大中桥孔径计算
31 桥位河段水流图式和桥孔布置原则 2 桥孔长度 3 桥面高程 4 计算实例
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Байду номын сангаас
6.1 桥位河段水流图式和桥孔布置原则
一、桥位河段的水流图式 弗汝德数Fr:它表示过水断面上单位重量液体具有的平均
动能与平均势能的比值,它也表示水流惯性力与重力的比值。 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 Fr<1的缓流河段的水流图式,适于大多数桥梁的孔径计 算。
桥孔设计应考虑桥址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；
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6.1 桥位河段水流图式和桥孔布置原则
二、桥孔布置原则
除非确有技术、经济依据并能改善桥梁的工作状况时， 一般天然河道不应轻易开挖或改移；
桥孔布设应与天然河流断面流量分配相适应。在滩槽稳 定的河段上，若桥孔需延伸到河滩上的，其左右河滩桥 孔之比应近似等于左右河滩流量之比；在滩槽不稳定的 河段或桥址位于河弯段时，桥孔布设应考虑河床变形和 流量不均匀的影响；
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第六章 大中桥孔径计算
大中桥的孔径计算，主要是根据桥位断面的设计流量和设计水位，推 算需要的桥孔的最小长度和桥面中心最低高程，为确定桥孔设计方案，提 供设计依据。
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，孔径的计算和布置，应以建桥前后桥位 河段内水流和泥沙运动的客观规律为依据。由于对这种客观规律的认识还 很不够，目前所用的孔径计算方法，都是建立在某种假定和实验的基础之 上，带有一定的经验性，尚待改进。但生产实践表明，这些方法目前仍有 实用价值。
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6.1 桥位河段水流图式和桥孔布置原则
一、桥位河段的水流图式
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6.1 桥位河段水流图式和桥孔布置原则
一、桥位河段的水流图式
桥位河段的水流图式，反映了建桥后水流和 泥沙运动的变化，并表现了桥孔长度、桥前雍水 和桥下冲刷三者之间的关系，应作为桥孔计算的 分析依据。
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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 桥孔长度、桥前壅水和桥下冲刷的相互 影响。
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6.2 桥孔长度
一、用桥下过水面积计算
Q = AV
流量采用设计流量QS 水位采用设计水位HS 过水断面面积A及流速V？
6.1 桥位河段水流图式和桥孔布置原则
二、桥孔布置原则 桥孔设计应在保证桥梁安全运营的情况下，顺畅宣泄包括
设计洪水在内的各级洪水的水流和泥沙，避免河床产生不 利变形，保证墩台具有足够的稳定性，并做到经济；
桥孔设计应满足通航、流冰、流水、流木及其它漂浮物顺 畅通过桥下的要求；
建桥后引起的流势变化、河床变形和桥前壅水高度，应在 两岸农田、村镇和堤防安全的容许范围内；
在通航和筏运的河段上，应充分考虑河床演变所引起的 航道变化，将通航孔布设在稳定的航道上，必要时可预 留通航孔；
在主流深泓线上不宜设桥墩，在断层、陷穴、溶洞等不 良地质地段也不宜布设桥墩；
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6.1 桥位河段水流图式和桥孔布置原则
三、各类河段上的桥孔布设
1、河段的分类 河流受很多因素的影响，各个河段既有共同的性质，又有不同的特点。 一条大河流的各个河段往往具有不同的特征。桥位选择、桥孔设计和各项水 文计算等，都需要了解桥位河段的这种客观规律，以便提出切合实际的设计 方案。根据河段的稳定情况及河床的变形特征，对河段进行分类，就是为了 满足桥位设计的要求。河段分类表见表6-1-1。
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6.2 桥孔长度
一、用桥下过水面积计算 桥下过水面积的组成：
λ——因桥墩阻水而引起的桥下过水 面积折减系数。