第5章 大中桥孔径计算
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桥孔最小净长度是指在给定的水文和河床条件下，安 全通过设计洪水流量所必需的最小桥孔净长度，以Lj表示。
桥梁的净跨径是指在设计水位下，相邻桥梁墩台之间 的距离，总跨径等于多孔净跨径之和。
桥孔长度的计算方法
冲刷系数法 经验公式法
1、冲刷系数法
河床冲刷停止时的流速，称作冲止流速； 冲刷后的过水面积A冲后与冲刷前的过水面积A冲前 之比称作冲刷系数：
例5.1图
采用冲刷系数法计算
初步拟定，上部结构采用预应力混凝土简支梁，等跨布置跨 径30m，下部结构采用双柱式桥墩，并假定墩径1.3m。
查表5-1，选用P＝1.25； 查表5-2，桥墩水流侧向压缩系数μ＝0.95；
折减系数； b 1.3 0.043
l 30 河槽的天然平均流速作为设计流速。
各类河段桥孔布设应符合下列要求： （1）山区河流
峡谷河段一般宜单孔跨越，桥台不得深入河槽，墩台 基础可置于不同高程的基岩上。开阔河段容许桥头路堤压 缩河滩，但不能压缩河槽。
（2）平原河流
顺直微弯和蜿蜒河段上，应预测河湾的发展和深泓线的摆动， 在深泓线的摆动范围内应布设桥孔；
分叉河段上，应在分叉道上分别架桥，对滩槽不稳定的分叉河 段，各叉桥孔应预估各叉道分流比例的变化，各分叉过流能力 之和应为上游分叉前的全河总流量的1.2~1.8倍，越不稳定的分 叉河段，取值越大；
设冲刷前后的水位不变，根据水流连续性方程，可得:
Qs PAy vs P(1 ) Aq vs
利用上式，可求得桥下通过设计洪水时所需的最 小毛过水面积Aq。
然后在桥位断面图上布设桥孔，当实际设计布设 的桥孔设计方案中的毛过水面积大于或等于Aq的计 算值时，则满足设计要求。
例5.1
已知某桥位断面及地质钻孔资料如图5-10和表5-15所示，桥位河段属 于山区开阔河段，设计水位997.061m，设计流量2074m3/s。河 床比降为5‰，平滩水位为994.828m，滩槽分界点里程桩号为 K118+565.3m和K118+660m，河槽糙率系数为35，河滩糙率系 数为25，河床土层分界点标高为990m、982m、978m，水流与桥 位正交。试用冲刷系数法确定：a) 桥孔长度；
山前变迁河段上，允许压缩河滩，但需辅以适当的调治建筑物。 河滩路堤内不宜设置小桥或涵洞。如采用一河多桥的方案，临 近主河槽的支叉需堵截。
第二节 桥孔长度
（The Length of Bridge Opening）
桥梁涵洞分类
桥涵分类
特大桥 大桥 中桥 小桥 涵洞
多孔跨径总长 L (m)
L ≥1000 100 ≤ L < 1000 30 < L <100
第五章 大中桥孔径计算
本章内容要览 桥位河段水流图式和桥孔布设原则 桥孔长度 桥面高程
第一节 桥位河段水流图式和桥孔布设原则
大中桥孔径设计的任务是根据设计流量、设计水位、 设计流速，推算出桥孔的最小长度和桥面中心的最低高程， 作为确定桥孔方案的依据。
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。
净过水面积
Aj Aq Ad Ay Ax
l 桥墩（bridge pier）
冲刷前桥下的毛过水面积Aq（即设计水位下冲刷前两桥 台间的总面积）由下面三部分组成： （1）Ad—冲刷前桥墩、桥台所占的桥下过水面积； （2）Ax—冲刷前由墩台侧面涡流（立轴副流）形成滞水区， 所阻断的过水面积； （3）Ay—冲刷前桥下实际的过水面积（称作有效过水面积）。
的水流图式，该水流图式适用于我国大多数桥梁孔径的计 算。
水流图式反映了建桥以后桥孔长度、桥前壅水和桥下 冲刷三者之间的关系，可以作为桥孔设计的依据。
① B
② ③ ③’
④
L
桥墩
Δhy
h0
. . . . ..
J < Jk
..
2、桥孔布置的原则
桥位选定后，桥孔的位置和大小，应与天然断面的流量分 配相适应，要满足泄洪排沙的要求。
P＝ A冲后 ＝ A冲前 A冲前 A冲后
所谓冲刷系数法，即以冲刷系数P为控制条件推求桥 下河槽冲刷前的最小过水面积，从中确定桥孔最小净长度 的计算方法，故又称过水面积控制法。
冲刷前后桥下断面的变化
L
桥台
ZS
（bridge abutment）
lj
桥台
（bridge abutment）
有效过水面积 Ay Aq Ad Ax
游荡型河段上，桥孔不宜过多压缩河床，应结合治理规划，辅 以必要的整治工程，在深泓线可能摆动的范围内均应布设桥孔。
（3）山前区河流
冲积漫流（山前扩散）河段上，桥位宜在河流上游狭窄段或下 游收缩处跨越。若桥位河床宽阔，水流具有明显的分支时，可 采用一河多桥的方案，并在各桥间设置人字形封闭导流堤。桥 下净空应考虑河床淤积的影响。
采用式（5-12）可得通过设计流量时所需的桥下最小毛 过水面积：
8 ≤ L ≤ 30 L<8
单孔跨径 L0 (m)
L0 ≥ 100 40 ≤ L0 < 100 20 ≤ L0 < 40 5 ≤ L0 < 20
L0 < 5
桥孔长度计算（大中桥） （The Length of Bridgeቤተ መጻሕፍቲ ባይዱOpening）
桥孔长度是指相应于设计洪水位时两桥台前缘之间的 水面宽度，常以L表示，扣除全部桥墩宽度后的长度，称 为桥孔净长。
墩台折减系数
Ad
Aq
桥墩水流侧向压缩系数
Ay
Aj
桥下通过设计洪水时所 需的最小毛过水面积Aq
Aq
Qs
(1 )Pvs
因为 故冲刷前的有效过水面积为
Aj Aq Aq (1 ) Aq
Ay Aj (1 ) Aq
冲刷后的有效过水面积为
PAy P Aj P (1 ) Aq
1、桥位河段水流图式 （flow pattern of bridge location reach）
建桥后桥位河段的水流和泥沙运动状态是桥孔水力计 算的依据，但桥位河段水流和泥沙运动十分复杂，且建桥 时无法知道建桥以后的变化情况，目前只能在某些假定和
实验的基础上，对缓流河段（弗汝德数Fr < 1）提出简化
桥梁的净跨径是指在设计水位下，相邻桥梁墩台之间 的距离，总跨径等于多孔净跨径之和。
桥孔长度的计算方法
冲刷系数法 经验公式法
1、冲刷系数法
河床冲刷停止时的流速，称作冲止流速； 冲刷后的过水面积A冲后与冲刷前的过水面积A冲前 之比称作冲刷系数：
例5.1图
采用冲刷系数法计算
初步拟定，上部结构采用预应力混凝土简支梁，等跨布置跨 径30m，下部结构采用双柱式桥墩，并假定墩径1.3m。
查表5-1，选用P＝1.25； 查表5-2，桥墩水流侧向压缩系数μ＝0.95；
折减系数； b 1.3 0.043
l 30 河槽的天然平均流速作为设计流速。
各类河段桥孔布设应符合下列要求： （1）山区河流
峡谷河段一般宜单孔跨越，桥台不得深入河槽，墩台 基础可置于不同高程的基岩上。开阔河段容许桥头路堤压 缩河滩，但不能压缩河槽。
（2）平原河流
顺直微弯和蜿蜒河段上，应预测河湾的发展和深泓线的摆动， 在深泓线的摆动范围内应布设桥孔；
分叉河段上，应在分叉道上分别架桥，对滩槽不稳定的分叉河 段，各叉桥孔应预估各叉道分流比例的变化，各分叉过流能力 之和应为上游分叉前的全河总流量的1.2~1.8倍，越不稳定的分 叉河段，取值越大；
设冲刷前后的水位不变，根据水流连续性方程，可得:
Qs PAy vs P(1 ) Aq vs
利用上式，可求得桥下通过设计洪水时所需的最 小毛过水面积Aq。
然后在桥位断面图上布设桥孔，当实际设计布设 的桥孔设计方案中的毛过水面积大于或等于Aq的计 算值时，则满足设计要求。
例5.1
已知某桥位断面及地质钻孔资料如图5-10和表5-15所示，桥位河段属 于山区开阔河段，设计水位997.061m，设计流量2074m3/s。河 床比降为5‰，平滩水位为994.828m，滩槽分界点里程桩号为 K118+565.3m和K118+660m，河槽糙率系数为35，河滩糙率系 数为25，河床土层分界点标高为990m、982m、978m，水流与桥 位正交。试用冲刷系数法确定：a) 桥孔长度；
山前变迁河段上，允许压缩河滩，但需辅以适当的调治建筑物。 河滩路堤内不宜设置小桥或涵洞。如采用一河多桥的方案，临 近主河槽的支叉需堵截。
第二节 桥孔长度
（The Length of Bridge Opening）
桥梁涵洞分类
桥涵分类
特大桥 大桥 中桥 小桥 涵洞
多孔跨径总长 L (m)
L ≥1000 100 ≤ L < 1000 30 < L <100
第五章 大中桥孔径计算
本章内容要览 桥位河段水流图式和桥孔布设原则 桥孔长度 桥面高程
第一节 桥位河段水流图式和桥孔布设原则
大中桥孔径设计的任务是根据设计流量、设计水位、 设计流速，推算出桥孔的最小长度和桥面中心的最低高程， 作为确定桥孔方案的依据。
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。
净过水面积
Aj Aq Ad Ay Ax
l 桥墩（bridge pier）
冲刷前桥下的毛过水面积Aq（即设计水位下冲刷前两桥 台间的总面积）由下面三部分组成： （1）Ad—冲刷前桥墩、桥台所占的桥下过水面积； （2）Ax—冲刷前由墩台侧面涡流（立轴副流）形成滞水区， 所阻断的过水面积； （3）Ay—冲刷前桥下实际的过水面积（称作有效过水面积）。
的水流图式，该水流图式适用于我国大多数桥梁孔径的计 算。
水流图式反映了建桥以后桥孔长度、桥前壅水和桥下 冲刷三者之间的关系，可以作为桥孔设计的依据。
① B
② ③ ③’
④
L
桥墩
Δhy
h0
. . . . ..
J < Jk
..
2、桥孔布置的原则
桥位选定后，桥孔的位置和大小，应与天然断面的流量分 配相适应，要满足泄洪排沙的要求。
P＝ A冲后 ＝ A冲前 A冲前 A冲后
所谓冲刷系数法，即以冲刷系数P为控制条件推求桥 下河槽冲刷前的最小过水面积，从中确定桥孔最小净长度 的计算方法，故又称过水面积控制法。
冲刷前后桥下断面的变化
L
桥台
ZS
（bridge abutment）
lj
桥台
（bridge abutment）
有效过水面积 Ay Aq Ad Ax
游荡型河段上，桥孔不宜过多压缩河床，应结合治理规划，辅 以必要的整治工程，在深泓线可能摆动的范围内均应布设桥孔。
（3）山前区河流
冲积漫流（山前扩散）河段上，桥位宜在河流上游狭窄段或下 游收缩处跨越。若桥位河床宽阔，水流具有明显的分支时，可 采用一河多桥的方案，并在各桥间设置人字形封闭导流堤。桥 下净空应考虑河床淤积的影响。
采用式（5-12）可得通过设计流量时所需的桥下最小毛 过水面积：
8 ≤ L ≤ 30 L<8
单孔跨径 L0 (m)
L0 ≥ 100 40 ≤ L0 < 100 20 ≤ L0 < 40 5 ≤ L0 < 20
L0 < 5
桥孔长度计算（大中桥） （The Length of Bridgeቤተ መጻሕፍቲ ባይዱOpening）
桥孔长度是指相应于设计洪水位时两桥台前缘之间的 水面宽度，常以L表示，扣除全部桥墩宽度后的长度，称 为桥孔净长。
墩台折减系数
Ad
Aq
桥墩水流侧向压缩系数
Ay
Aj
桥下通过设计洪水时所 需的最小毛过水面积Aq
Aq
Qs
(1 )Pvs
因为 故冲刷前的有效过水面积为
Aj Aq Aq (1 ) Aq
Ay Aj (1 ) Aq
冲刷后的有效过水面积为
PAy P Aj P (1 ) Aq
1、桥位河段水流图式 （flow pattern of bridge location reach）
建桥后桥位河段的水流和泥沙运动状态是桥孔水力计 算的依据，但桥位河段水流和泥沙运动十分复杂，且建桥 时无法知道建桥以后的变化情况，目前只能在某些假定和
实验的基础上，对缓流河段（弗汝德数Fr < 1）提出简化