大中橋孔徑計算第1頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月學習目標：

1、掌握橋孔最小凈長Lj計算；

2、掌握橋面中心最低標高計算；

3、熟悉橋前最大壅水高度和橋下壅水高度計算；

4、了解各種水面升高值（波浪高度、波浪侵襲高度、水流局部沖擊高度、河彎超高、水拱和河床的淤高）計算。本章重點

1、橋孔最小凈長計算；

2、橋面中心最低標高的計算。本章難點橋面中心最低標高的計算。

第2頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1橋位河段水流圖式和橋孔布設原則5.1.1建橋后橋位河段的水流圖式未建橋時河段水流狀況第3頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月無導流堤時的流水平面第4頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月有導流堤時的流水平面第5頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月河流中心斷面圖第6頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月建橋后的水流圖式第7頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月水流狀態(tài)：

1為開始壅水斷面；2為最高壅水斷面；3為橋位斷面；4為橋后收縮斷面；5為恢復斷面。1～2為壅水段，水面呈a型壅水曲線。2～3水面呈漏斗狀降落，縱向橫向均有坡度，但至3斷面，仍有橋下壅高△Z’，3～4水面繼續(xù)呈漏斗狀降落，至4斷面為水深最小、動能最大的收縮斷面，2～4整個為水面降落收縮段，從最高壅水斷面至收縮斷面縱向近似以斜直線連接，4～5為擴散段，水面呈C型壅水曲線，近似地縱向可以斜直線連接。第8頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月建橋后的水流圖式

沖淤狀態(tài)：

1～2壅水段，過水斷面水深沿流向逐漸增大，流速則由天然流速逐漸減小，挾沙能力漸漸減弱，因而該段出現(xiàn)淤積；2～4水面降落收縮段，因有效過水面積沿流程逐漸減小，流速相應增大，挾沙能力隨之轉向恢復后又提高，則該段河底出現(xiàn)淤積量沿程逐漸減小而轉為沖刷；4～5擴散段，該段沿流向沖刷由大變小轉為淤積，又從淤積逐漸恢復天然輸沙平衡狀態(tài)。第9頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月橋下過水斷面面積示意圖

第10頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月橋下過水斷面面積示意圖

第11頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1橋位河段水流圖式和橋孔布設原則5.1.2橋孔布設原則：確定橋孔凈長、橋面高程、墩臺最小埋深1.保證設計洪水和泥沙順利渲泄；2.與天然河流斷面流量分配相適應；3.應充分考慮河床變形和水流變化對橋梁的影響；4.應避免河道的不利變形；5.橋孔布設應兼顧對航運或港口發(fā)展的長遠影響；6.應盡可能照顧當?shù)氐陌l(fā)展規(guī)劃；7.盡可能采用標準跨徑；8.墩臺基礎設置應避開斷層、溶洞等不良地質；9.應考慮全面的技術經濟指標。第12頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月①設計以內的洪水和泥沙安全通過，滿足通航、通水、流木及其它漂浮物安全通過②適應各類河段特性及演變、避免河床變形第13頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月③建橋后引起壅水高度、流勢變化和河床變形，在安全允許范圍之內④考慮橋位上、下已建或擬建水利工程引起河床演變及對河床的影響⑤橋位河段不易開挖或改移⑥跨海島、河口之間的橋梁，保證在海洋水文（潮汐、風暴、海流、泥沙）影響下，正常使用和滿足通航第14頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月2、橋孔布設必須考慮河段特點，遵循以下規(guī)定：①與天然河流斷面流量分配相適應。不易壓縮河槽，可適當壓縮河灘②通航河段，通航孔布設符合《內河通航標準》③主流深泓線上或主航道上不易布設橋墩。地質不良（斷層、陷穴、溶洞）地段不易布設墩臺④流水、流木河段，橋孔適當放大第15頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月3、山區(qū)河流橋孔布設原則：①峽谷河段宜單孔跨越②開闊地段可適當壓縮河灘第16頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月4、平原河流橋孔布設原則：①順直微彎，考慮河槽內邊灘下移②彎曲河段，考慮凹岸沖刷、淤積對橋孔及墩臺的影響③河灘穩(wěn)定的分汊河段、流量穩(wěn)定，可考慮一河多橋④寬灘河段，可適當壓縮河灘⑤動蕩河段，不易壓縮河床第17頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2

橋孔長度2.橋孔凈長：橋孔長度扣除橋墩寬度后的長度。Lj1.橋孔長度：兩橋臺前緣之間的水面寬度。L3.凈跨徑：l0設支座的橋梁，為相鄰兩墩、臺身頂內緣之間的水平凈距；不設支座的橋梁，為上、下部結構相交處內線間的水平凈距。5.標準跨徑：梁式橋、板式橋，指相鄰支座中心線間的水平距離；不設支座的橋梁，指上下部結構的相交面之中心間的水平距離。4.總跨徑：各孔凈跨徑之和∑l0。反映了橋下宣泄洪水的能力。第18頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月第19頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2

橋孔長度標準跨徑有：0.751.01.251.52.02.53.04.05.06.08.01013162025303540455060跨徑在60m以下的橋孔，一般應選用標準跨徑。橋孔長度的計算方法1.沖刷系數(shù)法2.經驗公式法第20頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2

橋孔長度5.2.1沖刷系數(shù)法沖刷系數(shù)：考慮沖刷因素計算橋長的假定：1875年，別列柳伯斯基曾假定：當橋下斷面平均流速＝天然河槽斷面平均流速vc時，橋下沖刷將停止，過水斷面將不再變形。沖刷后的橋下毛過水面積PAq沖刷后的橋下有效過水面積PAy沖刷后的凈過水面積PAj第21頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月沖刷前橋下的毛過水面積Aq沖刷前由墩臺側面渦流所阻斷的過水面積Ax沖刷前橋下實際的過水面積，即有效過水面積Ay

凈過水面積Aj第22頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月墩臺阻水引起的橋下過水面積的折減系數(shù)λ對于不等跨的橋孔可采用各孔μ值的平均值。當單孔凈跨徑L0>45m，當單孔凈跨徑L0>200m，墩臺側面渦流阻水而引起的橋下過水面積的折減系數(shù)，又稱水流側向壓縮系數(shù)μ對于寬淺性河流，可認為各橋墩處的水深近似相等，設兩墩中心間距為l，橋墩寬度為b第23頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月當橋軸線與水流方向斜交時，橋下通過設計洪水時所需的最小毛過水面積Aq沖刷前的有效過水面積：沖刷后的有效過水面積：第24頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2

橋孔長度5.2.2經驗公式法1.對于有明顯河槽的各類河段《公路工程水文勘測設計規(guī)范》（JTGC30－2002）規(guī)定

①對峽谷性河段，不宜壓縮河槽，一般按地形布孔，不做橋長計算。

②其他類型河段，可用下述經驗公式計算橋孔最小凈長Lj第25頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2

橋孔長度5.2.2經驗公式法2.對于無明顯河槽的變遷性、游蕩性河段基本河寬：多年泄洪需要的河槽寬度，B0第26頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2

橋孔長度5.2.2經驗公式法3.對于寬灘性河段第27頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2

橋孔長度5.2.2經驗公式法說明：上述公式算出的橋孔長度是指在一定的水力、泥沙及河床條件下，通過設計洪水流量時，橋下過水斷面（與流向垂直的橫斷面）必須具有的橋孔最小凈長度。注意兩點：

①實際橋孔長度＝Lj+所有橋墩寬度；②Lj是指水流與橋軸正交時的長度，若是斜橋，則應換算為斜橋軸線方向的長度。第28頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月橋面高程：橋面中心線上最低點的高程，必須滿足橋下通過設計洪水、流冰、流木和通航的要求，并且應該考慮壅水、波浪、水拱、河灣凹岸水面超高等各種因素引起的橋下水位升高以及河床淤積的影響。5.3橋面設計高程第29頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.1橋面高程的確定1.不通航河流（1）按設計水位計算橋面中心最低標高

通航河段無大批量飄浮不通航河段有浮冰或浮木第30頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月不通航河流橋下凈空安全值橋梁部位按設計水位計算的橋下凈空安全值（m）按最高流冰水位計算的橋下凈空安全值（m）梁底0.50.75支座0.250.5第31頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.1橋面高程的確定1.不通航河流（2）按設計最高流冰水位計算第32頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月流冰、流木河流上橋梁最小跨徑類型凈跨備注主槽橋孔邊灘橋孔流冰微弱1610冰塊＜0.7厚×50㎡中等2013冰塊＞0.7厚×50㎡強烈4030冰塊＞1.0厚×110㎡流木中等流木長度+1m強烈流木長度+2m第33頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.1橋面高程的確定2.通航河流第34頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3

橋面設計高程5.3.2水位及引起橋下水位升高的因素計算1.設計水位Hs和設計最高通航水位Htn的計算設計流量Qs：與設計洪水頻率P相應的流量。通航流量Qtn：與通航洪水重現(xiàn)期相應的流量。第35頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)前學知識，可以得到設計流量Qs和通航流量Qtn，利用形態(tài)斷面可推算出相應的設計水位Hs和設計最高通航水位Htn。表5-8注：1、山區(qū)河流如經多年水文資料查證，出現(xiàn)高于設計最高通航水位的歷時很短，則根據(jù)具體情況，三級航道的標準可降為10年一遇，四、五級航道可降為5年一遇，六、七級航道可按2～3年一遇標準執(zhí)行。

2、設計最低通航水位參見《內河通航標準》（GB50139-1990）確定。第36頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3

橋面設計高程5.3.2水位及引起橋下水位升高的因素計算2.雍水高度1）橋前最大雍水高度Δz發(fā)生的位置：無導流堤時，大約在橋位中線上游一個橋孔長度（L）附近；有導流堤時，大約在導流堤的上游堤端附近。第37頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.2水位及引起橋下水位升高的因素計算2.雍水高度1）橋前最大雍水高度ΔZΔZ的計算第38頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月系數(shù)表河灘路堤阻斷流量與設計流量的比值＜1011～3031～50＞500.050.070.100.15土質土壤類別橋下平均流速松軟土淤泥、細砂、中砂、淤泥質亞粘土中等土粗砂、礫石、小卵石、亞粘土和粘土密實土大卵石、大漂石橋下平均流速第39頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月2）橋下雍水高度ΔZ’橋下壅水高度一般取橋前最大壅水高度的一半。當河床堅實不易沖刷時，可采用橋前最大壅水高度值；當河床松軟易于沖刷時，橋下壅水高度可以不計。第40頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.2水位及引起橋下水位升高的因素計算2.雍水高度3）任一斷面A處雍水高度ΔZAΔZ的計算第41頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.2水位及引起橋下水位升高的因素計算3.波浪1）橋位處波浪高度的計算計算橋面高程時，取計算浪高的2/3計入。第42頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.2水位及引起橋下水位升高的因素計算3.波浪2）波浪的侵襲高度第43頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.2水位及引起橋下水位升高的因素計算3.波浪3）斜向的波浪侵襲高度當邊坡系數(shù)m>1（或α<450）、斜向角度β≥300時第44頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.2水位及引起橋下水位升高的因素計算4.河灣超高計算橋面高程時，可計入河灣水位超高值的1/2計入。河灣處順軸副流的影響，造成凹岸高、凸岸低的現(xiàn)象第45頁，課件共48頁，創(chuàng)作于202