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桥涵水文设计

发布时间:2020-03-03 13:49:08 来源:范文大全 收藏本文 下载本文 手机版

第一章 桥涵设计的一般规定 1.1 桥涵设计的基本要求

公路桥梁应根据所在公路的使用任务、功能和将来发展的需要,按照安全、适用、经济和美观的原则进行设计。

高速公路、一级公路上的各类桥涵和二级、三级、四级公路上的小桥与涵洞的线形及其与公路的衔接一般应符合路线布设的规定。

二、三级、四级公路上的特大桥、大、中桥桥位,原则上应服从路线走向,桥、路综合考虑,昼选用在河道顺直、水流稳定、地质良好的河段上。当桥上线形为曲线时,其各项技术指标应符合路线布设的规定。桥上纵坡不宜大于4%,桥头引道纵坡不宜大于5%;位于市镇混合交通繁忙处,桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得大于3%。桥头两端引道线形应与桥上线形相配合。

公路桥涵应根据因地制宜、就地取材、便于施工和养护的原则,合理选用适当的桥(涵)型。

公路桥涵应考虑农田排灌的需要。靠近村镇、城市、铁路及水利设施的桥梁,应适当考虑综合作用。

公路桥涵必须能安全宣泄设计洪水量,必要时应修建导流构造物或防护构造物。 1.2 桥涵跨径

1.2.1特大桥、大、中、小桥及涵洞的划分

特大桥、大、中、小桥及涵洞按单孔跨径或多孔跨径总长划分,一般规定如表1.2。

1.2.2标准跨径

标准设计或新建桥涵,当跨径在60m以下时,应尽量采用标准跨径。 表1.2 桥梁涵洞按跨径分类

桥涵分类

多孔跨径总长L(m)

单孔跨径Lk(m) 特大桥

L≥1000

Lk≥150 大桥

100≤L<1000

40≤Lk<150 中桥

30<L<100

20≤Lk<40 小桥

8≤L≤30

5≤Lk<20 涵洞

L<8 Lk<5 注:①单孔跨径系指标准跨径而言。

②多孔跨径总长仅作为划分特大桥、大、中、小桥及涵洞的一个指标;梁式桥、板式桥涵为多孔标准跨径的总长;拱式桥涵为两岸桥台内超拱线间的距离;其它型式桥梁为桥面系车道长度。

③圆管涵及箱涵不论管径或跨径大小、孔数多少,均称为涵洞。

桥涵标准跨径规定为:

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、45m、50m、60m。

注:标准跨径:梁式桥、板式桥涵以两桥(涵)墩中线间距离或桥(涵)墩中线与台背前缘间距为准;拱式桥涵、箱涵、圆管涵以净跨径为准。

1.2.3桥梁全长(总长度)

桥梁全长规定为:有桥台的桥梁为两岸桥台侧墙或八字墙尾端间的距离;无桥台的桥梁为桥面系行车道长度。

1.3 桥涵设计洪水频率

永久性桥涵设计洪水频率,一般规定如表1.3。 表1.3 桥涵设计洪水频率 构造物名称

公路等级

高速公路

特大桥

1/300 1/300 1/100 1/100 1/100 大、中桥

1/100 1/100 1/100 1/50 1/50 小桥

1/100 1/100 1/50 1/25 1/25 涵洞及小型排水构造物

1/100 1/100 1/50 1/25

按具体情况确定 路基

1/100 1/100 1/50 1/25

按具体情况确定

二级公路的特大桥及三桥、四级、公路的大桥,在水势猛急、河床易于冲刷情况下,必要时可提高一级洪水频率验算基础冲刷深度。

三级、四级公路在交通容许有限度的中断时,可修建漫水桥和过水路面。漫水桥和过水路面的设计洪水频率,应根据容许阻断变通的时间久暂和对上下游的农田、城镇、村庄影响以及泥砂淤塞桥孔、上游河床的淤高等因素确定。 1.4

桥面净空

桥面净空应符合本标准第2.0.4条关于公路建筑限界的规定。特大桥及大桥的侧向宽度可适当减小。中、小桥和涵洞宜与路基同宽。

三级公路山岭重丘区及四级公路上桥梁的行车道宽度一般采用7m,仅在路基宽度为4.5m的路段上采用4.5m。当改建四级公路时,在满足行车条件下,对桥面行车道宽度为6m的原有特大桥及大中桥或暂不加宽。

高速公路、一级公路一般宜设计为上、下行的两座独立桥梁。

人行道的宽度一般为0.75m或1.0m;大于1.0m时,按0.5m的倍数增加。一级、二级、三级、四级公路上不设人行道的桥梁应设置栏杆和安全带。小桥和涵洞可仅设缘石或栏杆。 1.5 桥下净空

桥下净空应根据计算水位或最高流冰水位加安全高确定,当在河流中有形成流冰阻塞的危险或有漂浮物通过时,桥净空应按当地具体情况确定。对于有淤积的河床,应适当增加桥下净空的高度。

在通航的河流上,桥下净空应符合通航标准。 1.6

渡口码头

渡口位置应尽量选择在河床稳定、水力水文状态适宜、无淤积或少淤积的河段。

码头引道纵坡:直线码头一般为9%~10%;锯齿式码头一般为4%~6%。引道宽度:二级、三级公路不应小于9m;四级公路不应小于7m 第二章 设计洪水流量的推算

一、通过形态调查,确定三系数,推算规定频率流量 1.平均年洪峰流量 和历史洪峰流量

1)水文断面附近,实测和调查,获得10年(个)以上年洪峰流量 ,可直接计算 :

2)调查到平均洪水位 ,建立水文断面,利用均匀流公式,可计算出与 对应的平均年洪峰流量 。 3)水文断面附近,调查到历史洪水位并确定其洪水频率时;用均匀流公式计算出与历史洪水位相对应的历史洪峰流量 。

2.变差系数 和偏差系数

地区——、

当有、、——

当有、、—— = /

二、连续系列洪水流量的推算 试错适线法

1)绘制经验频率曲线 2)初选三参数

利用公式计算、;一般在 范围内假定

3)适线选定三参数 4)根据确定的三参数,推算规定频率流量

三、按不连续系列推算规定频率流量 1.经验频率计算 1)第一种方法

适用:实测系列较长,代表性较好 历史洪水可靠性较差时 ——历史洪水

实测系列

实测数 ——水文站年洪峰流量所有实测资料的统计数

实测期 ——水文站年洪峰流量从最远实测年份到统计时的总年数。 调查期——调查洪水流量从最远资料年份到统计时的总计年数。 考证期——考证洪水流量从最远资料年份到统计时的总计年数。 2)第二种方法

适用:实测系列差

调查可靠——洪水+实测共同系列

特大洪水:比一般年洪峰流量大得多的特大洪峰流量

2.矩法(克里茨基一闵开里公式)确定统计参数

3.规定频率流量的推算

例题:某一级公路拟建一座大桥。桥位上游附近的一个水文站,能搜集到14年断续的流量观测资料,经插补和延长,获得1963年至1982年连续20年的年最大流量资料;又通过洪水调查和文献考证,得到1784年、1880年、1948年和1955年连续系列前四次特大洪水;1975年在实测期内也出现过一次特大洪水。以上洪水资料列于下表中。

分析可知,以上资料属于共有5个特大值的不连续系列,即a=5;实测期为20年,即n=20;实测期内有一个特大值(1975年)即l=1;特大洪水最早出现年份是1784年,而实测期最后年份是1982年,则考证期N=(1982-1784)=199年。 解:

Qj=18070 ; Qi= 33330 = 1801

= 0.34

根据计算表中数据在海森几率格纸上绘出经验频率曲线如下图所示。 适线过程见书中P56(原理在P33页)

(注:关于适线时,偏离较大的点不适合作为比较对象,而应采用经验频率曲线上的点来计算) 得到三个参数:

1801m3/s, =0.36, =0.90

不连续系列计算示例

序号

洪水资料

按流量大小排列

经验频率 p(%) (采用值)

ki (ki-1)^2

按年份顺序排列

年份

流量

(m3/s)

年份

流量 (m3/s)

1 1784 3900 1784 3900 0.5

2.165464 1.358305

2 1880 3800 1880 3800 1.0

2.109939 1.231964

3 1948 3350 1955 3550 1.5

1.971127 0.943088 4 1955 3550 1975 3470 2.0

1.926707 0.858787

5 1963 2570 1948 3350 2.5

1.860078 0.739734

6 1964 3025 1964 3025

9.5 7.4

1.679622

0.461887 7 1965 1750 1970 2805

14.3 12.3

1.557468

0.310771 8 1966 1600 1963 2570

19.0 17.1

1.426985

0.182316 9 1967 1490 1968 2270

23.8 22.0

1.260411

0.067814 10 1968 2270 1974 1960

28.6 26.9

1.088284

0.007794 11

1280 1979 1840

33.3 31.8

1.021655

0.000469 12 1970 2805 1965 1750

38.1 36.6

0.971682

0.000802 13 1971 1680 1972 1710

42.9 41.5

0.949473

0.002553 14 1972 1710 1971 1680

47.6 46.4

0.932815

0.004514 15 1973 1580 1966 1600

52.4 51.3

0.888395

0.012456 16 1974 1960 1973 1580

57.1 56.1

0.87729

0.015058 17 1975 3470 1978 1550

61.9 61.0

0.860633

0.019423 18 1976 1100 1981 1510

66.7 65.9

0.838423

0.026107 19 1977 1310 1967 1490

71.4 70.8

0.827318

0.029819 20 1978 1550 1982 1460

76.2 75.6

0.810661

0.035849 21 1979 1840 1977 1310

81.0 80.5

0.727374

0.074325 22 1980 840

1280

85.7 85.4

0.710716

0.083685 23 1981 1510 1976 1100

90.5 90.3

0.610772

0.151499 24 1982 1460 1980 840

95.2 95.1

0.466408

0.284721

51400

5.131878 1.771861

第三章、桥孔的布置

一、桥孔的布置原则

1、原则:安全、适用、经济、美观、生态环境 1.1桥孔设计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、流木及其他漂浮物通过的要求。

1.2 桥孔布设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,并且做到经济合理。各类河段的特性及河床特点见表5-1-1。

1.3 建桥后引起的桥前壅水高度、流势变化和河床变形,应在安全许可的范围之内。

1.4 桥孔设计应考虑桥位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。

1.5 桥位河段的天然河道不宜开挖或改移。开挖、改移河道应具有可靠的技术经济论证。

1.6 跨越河口、海湾及海岛之间的桥梁,必须保证在潮汐、海浪、风暴潮、海流及海堤泥沙运动等各种海洋水文条件影响下,正常使用和满足通航的要求。

2、位置、走向: 高速、一级的各类桥涵

二、

三、四级的小桥、涵洞——服从路线

二、

三、四级的特大、大、中桥——原则上服从路线

桥路综合考虑:河顺、水稳、地质好

3、桥纵坡:

桥上≤4%

(≤3%,市镇,混合交通繁忙) 桥头引道≤5% (≤3%,市镇,混合交通繁忙)

4、泄洪、输沙、凌汛、通航 政治、经济、军事、法律 地方利益、环保、文物等

二、桥孔最小净长Lj的计算 桥孔长度Lq、桥孔净长Lj 要求:排洪、输沙

考虑:安全、经济、壅水、冲刷 方法:峡谷性河段——地形定 其他河段 ——公式算 公式:

1、河槽宽度公式

1.1 峡谷河段、可按河床地形布孔,不易压缩河槽,可不作桥孔最小净长度计算。 1.2开阔、顺直微弯、分汊、弯曲河段及滩、槽可分的不稳定河段的最小净长:

式中:Lj——最小桥孔净长(m); Qp——设计流量(m3/s);

Qc——设计水位下,天然河槽流量(m3/s); Bc——天然河槽宽度(m); K、n——系数、指数,下表; 河段类型

K n3 开阔、顺直微弯

0.84 0.90 分汊、弯曲河段

0.95 0.87 滩、槽可分的不稳定河段

0.69 1.59

2、宽滩河段

式中: ——河槽平均单宽流量

——水流压缩系数, ;

——河滩流量(m3/s)。

3、滩、槽难分的不稳定河段

式中:B0——基本河槽宽度(m), ; ——多年洪水平均流量(m3/s); ——河床泥沙平均粒径(m); Cp——设计洪水频率桥长换算系数

三、定桥孔长度

考虑: 满足上述要求外,还应结合桥位地形,桥前壅水、冲刷深度、河床地质等情况,作出不同桥长的技术经济比较,综合论证后确定。

不同河段上桥孔布设 (表5-1-2a、b,高冬光)

图1

图2

四、桥孔布设

4.1 桥孔布设应与天然河流断面流量分配相适应。在稳定性河段上,左右河滩桥孔长度之比应近似与左右河滩流量之比相当;在次稳定河段和不稳定河段上,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。

4.2 在内河通航河段上,通航孔布设应符合《内河通航标准》(GBJ139)规定,并应充分考虑河床演变和不同水位所引起的航道变化。通航海轮的桥梁桥孔布设应符合《通航海轮桥梁通航标准》(JTJ311的规定)。 4.3 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。 4.4 在有流冰、流木的河段上,桥孔应适当放大。 4.5山区河流的桥孔布设宜符合下列要求:

(1) 峡谷河段宜单孔跨越。桥面高程应根据设计洪水位, 并结合两岸地形和路线等条件确定。 (2) 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。 4.6平原河流的桥孔布设应符合下列要求;

(1) 在顺直微弯河段,桥孔布设应考虑河槽内边滩下移,主槽在河槽内摆动的影响。

(2) 在弯曲河段,应通过河床演变调查,预测河湾发展和深泓变化,考虑河槽凹岸水流集中冲刷和凸岸淤积等对桥孔及墩台的影响。

(3) 在滩槽较稳定的分汊河段上,若多年流量分配基本稳定,可考虑布设一河多桥。桥孔布设应预计各汊流流量分配比例的变化,并应设置同流量分配相对应的导流构造物。

(4) 在宽滩河段,可根据桥位上下游主流趋势及深泓线摆动范围布设桥孔,并可适当压缩河滩,但应考虑水对上游的影响。若河汊稳定又不宜导入桥孔时,可考虑修建一河多桥。

(5) 在游荡河段,不宜过多压缩河床,应结合大当地治理规划,辅以调治工程,在深泓线可能摆动的范围内,不宜设置桥墩。

4.7山前区河流桥孔布设应符合下列要求:

(1) 在山前变迁河段 ,在辅以适当的调治 构造物的基础上,可较大地压缩河段。桥轴线应与河岸线或洪水总趋势正交。河滩路堤不宜设置小桥和涵洞。当采用一河多桥时,应堵截临近主河槽的支汊。 (2) 在冲积漫流河段,桥孔宜在上游狭窄或下游收缩河段跨越。若在河床宽阔、水流由明显分支出跨越,可采用一河多桥方案,并应在各桥间采用相应的分流和防护措施。桥下净空应考虑河床淤积影响。

具体桥孔布置见:书122页,图5-4-3和图9-3-5。

第四章 桥面中心最最低设计标高的确定 第一节 过水断面、水位与流量的关系

在已知桥位断面地面线坐标的情况下,用AutoCAD中命令:area即可得到面积(面积为绘图单位情况下的,应考虑你拟用的比例尺问题),用dist命令可以得到水面的宽度,从而也得到湿周。如图4-1所示。

图4-1 水位与过水面积及水面宽度

注意:在课程设计中应对河槽与河滩分别计算流量,再合计。

图4-2 过水面积与水面宽度图

一、确定最低标高的计算公式(桥面中心最低标高) 1.不通航 考虑:设计水位 HS / 流冰最高水位 HSB;

壅水、浪高、水拱、局部冲高、河弯超高、河床淤积——∑△h 净空——安全

△hj 建筑高度

△h0 (1)按设计水位计算

(2)按流冰水位计算

(3)上二式取大为 Hmax 不通航河流桥下净空安全值△hj表5-3-6 桥梁部位

按设计水位计算要求的桥下净空安全值(m)

高出最高流冰水位以上的净空安全值(m) 梁底

0.50 0.75 支承垫石顶面

0.25 0.50 拱桥

按注1要求办理

0.25 注:1 无铰拱的拱脚,允许被设计淹没、淹没高度一般不超过拱圈矢高的三分之二,拱顶至计算水位的净高不小于1m;有锚固的普通板式橡胶支座其桥台端桥下净空亦可不受0.25m或0.5m的限制。 2 表列最小净空安全值与注1的净高,应同时根据河流的具体情况,酌情考虑水、浪高、河床淤高、漂浮物和流冰阻塞的影响,适当加高。

(4)有流冰、流木的河段上桥梁最小净跨见表5-3-7 2.通航

(1)满足不通航 (2)同时关于通航:

式中:Htn——设计最高通航水位

一至三级航道,5%;

四、五级航道,10%、

六、七级航道,20%; 经计算得Q——H

HM ——通航净空高度,见表

天然河流设计最高通航水位标准

航道等级

I~Ⅲ

Ⅳ、Ⅴ

Ⅵ、Ⅶ 洪水重现期(年)

20

10

注:①山区河流如经多年水文资料查证,出现高于设计最高通航水位历时很短,则根据具体情况,三级航道的设计最高通航水位标准可降为10年一遇,Ⅳ、Ⅴ级航道的设计最高通航水位可降为5年一遇,Ⅵ、Ⅶ级航道可按2~3年一遇标准执行。

设计最低通航水位参见《内河通航标准》(GB50139-2004)确定。 水上过河建筑物通航净空尺度

航道等级

天然及渠化河流(m)

限制性航道(m)

净高 净宽

上底宽

侧高

净高

净宽

上底宽

侧高

(1)

24 160 120 7.0

(2)

18 125 95 7.0

(3)

95 70 7.0

(4)

85 65 8.0

(1)

18 105 80 6.0

(2)

90 70 8.0

(3)

10 50 40 6.0 10 65 50 6.0 Ⅲ

(1)

18 100 75 6.0

(2)

10 70 55 6.0

(3)

60 45 6.0 10 85 65 6.0

(4)

40 30 6.0

55 40 6.0 Ⅳ

(1)

8 60 50 4.0

(2)

50 41 4.0 8 80 60 3.5

(3)

35 29 5.0

45 37 4.0 Ⅴ

(1)

8 46 38 4.0

(2)

38 31 4.5 8 75~77 62 3.5

(3)

8.5 28~30 25 5.5、3.5 8.5 38 31 4.

5、3.5

(1)

4 22 18 3.4

(2)

4.5 22 17 3.4

(3)

6 18 14 4.0 6 28~30 22 3.6

(4)

(1)

3.5 18 14 2.8

(2)

3.5 14 11 2.8

18 14 2.8

(3)

3.5 18 14 2.8 4.5 26~30 21 2.8 注:①本表航道等级栏括号( )内数字代表船队尺度的编号,可参见“全国内河航道分级与船队尺度”的内容。

②在平原河网地区建桥遇特殊困难时可按具体条件研究确定。

③桥墩(柱)侧如有显著的紊流,则通航孔桥墩(柱)间的净宽值应为本表的通航净宽加两侧紊流区的宽度。

④在航行条件较差或弯曲河段上的桥梁,其通航净宽应在表列数值基础上,根据船舶航行安全的需要适当放宽。

二、壅水计算

1、桥前最大壅水高度△Z 1)桥前最大壅水得位置与桥位间距 (1)有导流堤——导流堤上游端部附近

(2)无导流堤——大约在桥位中线上游一个桥孔长度附近2)桥前最大壅水高度△Z

式中:参见书112页

2、桥下壅水高度△Z/ 《规范》: 一般

△Z/=0.5△Z 不易冲 △Z/=△Z 易冲

△Z/=0

3、壅水曲线全长 《规范》:

三、波浪高度和波浪侵袭高度

1、波浪高度hb ①现场调查定

②公式算:(调查有困难)

①、②之2/3 ——∑△h 式中: ——波浪高度(m),根据连续观测的100个波浪高度中最大的一个,即累积频P=1%时得出的;

th——双曲正切函数, ;

D——计算浪程(m);

H——沿浪程方向的平均水深(m); ——汛期沿浪程向的风速(km);

2、波浪侵袭高度he——引道等 1)观测,尽量

2)公式算:

——(缺乏资料时)

式中: he——波浪侵袭高度(自静水位起算)(m);

K△——边坡糙渗系数,查表5-3-3;

KV ——与风速有关的系数,查表5-3-4;

RO——相对波浪侵袭高度系数,查表5-3-5。

四、水流局部冲击高度

急流河槽中桥墩的水流冲击高度△hd

式中:△hd——急流河槽桥墩水流冲击高度(m); h0、v0——上游河槽,天然水深(m)、流速(m/s)。

五、河弯超高——离心力 《规范》:

h/2——∑△h+现场核对

六、水拱和河床淤高

1、水拱现象: 现场调查,无公式

2、淤高 ——净空加大

加多少——由水文站多年测值推算

注解:对于波浪、水拱和河床淤高的计算在设计中可采用0计算。

第五章 墩台冲刷计算及基础埋深

一、河槽一般冲刷 非粘性土河槽

1、64-2简化公式

64年中国土木工程学会推荐,我国实桥观测,输沙平衡

5-1 式中: ——建桥后,桥下,河槽,设计流量(m3/s), ①当桥下河槽能扩宽至全桥时(桥孔压缩大,河滩土质易冲) ; ②当桥下河槽不能扩宽时

; ——天然状态,河槽流量(m3/s); ——天然状态,桥下,河滩流量(m3/s);

——建桥后,桥长范围内河槽宽度(m),当河槽能扩宽至全桥时取用桥孔总长,即 (两台前缘间的桥孔长度);只有当桥孔压缩部分为河滩且桥下河槽又不扩宽时, (天然河槽宽度);

——设计水位下,桥墩阻水总面积 ,与桥下毛过水面积 的比值; ;

宽浅时, 可用墩宽比墩间距 ——桥墩水流侧向压缩系数,见表。

——河槽平均流速;

——单孔净跨径;

——桥孔有效过水宽度 桥墩水流侧向压缩系数值 表

设计流速Vs(m/s)

单孔净跨径L0(m)

≤10 13 16 20 25 30 35 40 45 <1 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.0 0.96 0.97 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 1.5 0.96 0.96 0.97 0.97 0.98 0.98 0.98 0.99 0.99 2.0 0.93 0.94 0.95 0.97 0.97 0.98 0.98 0.98 0.98 2.5 0.90 0.93 0.94 0.96 0.96 0.97 0.97 0.98 0.98 3.0 0.89 0.91 0.93 0.95 0.96 0.96 0.97 0.97 0.98 3.5 0.87 0.90 0.92 0.94 0.95 0.96 0.96 0.97 0.97 ≥4.0 0.85 0.88 0.91 0.93 0.94 0.95 0.96 0.96 0.97 注:1.系数 是指墩台侧面因漩涡形成滞流区而较少过水面积的折减系数。

2.单孔净跨径 时 ;对不等跨的桥孔可采用各孔 值的平均值。单孔跨径大于200m时,取1。

——桥下河槽最大水深( m );

——单宽流量集中系数, ;

、——平滩水位时,河槽宽度和河槽平均水深(m)

山前变迁、游荡、宽滩河段,当 时,取 ;

2、64—1修正公式

5-2 式中:

——桥下河槽部分桥孔过水净宽(m), ( 为河槽中桥墩总宽)。 当桥下河槽扩宽至全桥时,

——为全桥桥孔过水净宽,含漩涡区; ——桥下,冲刷前,河槽平均水深(m); —— 般冲刷计算层的河槽泥沙平均粒径(m),

当多层土计算时, 与 应为同层,否则重新计算; ——与汛期含沙量有关的系数,按表6-3-2查用;

3、粘性土河槽一般冲刷公式

5-3 式中: ——冲刷坑范围内粘性土液性指数适用范围为0.16~0.19。 单宽流量集中系数取1.0~1.2;

二、河滩一般冲刷

1、非粘性土河滩一般冲刷公式

5-4 式中: ——桥下河滩部分通过的设计流量(m3/s),

——桥下河滩最大水深(m); ——桥下河滩平均水深(m); ——河滩部分桥孔净长(m);

——河滩水深1m时,非粘性土不冲刷流速(m/S),见书中表6-3-3。

2、粘性上河滩一般冲刷公式

5-5

三、桥墩局部冲刷

1、非粘性上河床的桥墩局部冲刷 65-2式

当V≤V0时;

5-6 当V>V0时;

5-7 式中: ——桥墩局部冲刷深度(m); ——墩形系数,查表6-4-1; ——河床颗粒影响系数,

——桥墩计算宽度(m);

——一般冲刷后的最大水深(m); ——河床计算层泥沙的平均粒径(mm)

——一般冲刷后墩前行进流速(m/s),按后文规定计算。 ——见表

——河床泥沙起动流速(m/s),

——河床泥沙平均粒径,(m) ——墩前泥沙始冲流速(m/s),

——指数,清水冲刷( ≤ )时, ;

动床冲刷( )时, 65-1修正式

(1)当

5-8 (2)当

5-9 式中: ——河床泥沙起动流速(m/s): ——河床颗粒的影响系数, ——墩前泥沙始冲流速(m/s),

——指数,

——河床计算层泥沙的平均粒径(mm);

2、粘性土河床的桥墩局部冲刷 (1)当 时,

5-10 (2)当 时,

5-11 式中: ——冲刷坑范围内粘性土液性指数,在本公式适用:

3、一般冲刷后墩前行进流速计算公式;

(1)采用5-1(64-2简化式)计算一般冲刷深度时:(非粘性土河槽)

5-12 ——河槽平均流速(m/s); ——河槽平均水深(m)。

(2)当采用5-2式(64-1修正式)计算一般冲刷深度时。(非粘性土河槽)

5-13

(3)当采用5-4式计算一般冲刷深度时;(非粘性土河滩)

5-14

(4)当采用5-3式计算一般冲刷深度时;(粘性土河槽)

5-15 (5)当采用5-5式计算一般冲刷深度时;(粘性土河滩)

5-16

四、桥台冲刷计算

1、沙性土河床公式

交通部“八五”攻关课题公式(95-1)

5-17 式中: ——桥台冲刷的极限深度,自床面平均高程算起,包括一般冲刷和局部冲刷; ——河道天然状态下的弗汝德数, ; ——天然河道平均流速, ; ——天然河道平均水深, ;

——桥台、路堤阻水面积, 。以垂直流向的投影计;

宽浅河道, ;

——路堤、(桥台)阻水长度, ;

——桥台形状系数,前墙带边坡(埋入式桥台),上下游设锥坡或八字墙 0.95

竖直前墙,带锥坡和八字墙 0.90; ——挑角系数。 是上游流向与桥轴的夹角(º)

正交, ,

斜交, ,左右岸分开算; 交通部“八五”攻关课题公式(95-2)

式中: ——天然河槽平均流速, ; ——河床泥沙起动流速, ;

——水深, ;

——床沙平均粒径, ; 时,略去第二项,得:

时,略去第一项,得: ; ——桥台床面起冲流速, , ; ——指数

时,

时,

2、粘性土河床公式

其中: ——天然条件下河床平均单宽流量, ——桥台路堤阻水比, ;

3、河流弯道凹岸得桥台冲刷深度 桥台位置

进口

下游直度 (凹岸一侧) 冲刷深度

0.73 0.82 0.95 1.18 1.21 1.21 1.54 1.54 --

表内值,自平均床面高程算起。

五、墩台基底置深度

1、冲刷值的组合 1)河槽中的各桥墩

非粘性土

(64-2)简化式+(65-2)式组合 (64-2)简化式+(65-1)修正式组合

(64-1)修正式+(65-2)式组合 (64-1)简化式+(65-1)修正式组合 取其中的大者;

粘性土

(5-3)+(5-10)或(5-3)+(5-11) 2)河滩中的各桥墩

非粘性土

(5-4)+(65-2)式或(5-4)+(65-1)修正式 粘性土

(5-5)+(5-10)或(5-5)+ (5-11) 3)桥台

使用公式5-17即(95-1)或(95-2)

2、绘制最大冲刷线

全冲后,最大冲刷水深 包括:

式中: ——最大冲刷水深(m);

——自然演变冲刷深度(m);

各墩台处,最大冲刷时的标高:

3、以水文条件确定墩台基础的最小埋深及基底标高(非岩)

基底埋深安全值表,见表6-6-1。 埋深 =最大冲刷线标高 --基底标高

位于河槽的桥台,当其最大冲刷深度小于桥墩总冲刷深度时,桥台基底的埋深应与桥墩基底高程相同;单桥台位于河滩时,对河槽摆动的不稳定河流,桥台基底高程应与桥墩相同;在稳定河流上,桥台基底高程可按桥台冲刷计算结果确定。

桥台锥体护坡基脚埋置深度应考虑冲刷的影响,当位于稳定、次稳定河段的河滩上,基脚底面应在一般冲刷线以下至少0.5m;当桥台位于不稳定河流的河滩上,基脚底面应在一般冲刷线以下至少1m。

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