桥涵水文大中桥孔径计算1.pptx

1;第6章 大中桥孔径计算;一、桥位河段的水流图式 由于泥沙运动的复杂性，在假设和实验的基础上只建立了缓流河段（弗汝德数Fr＜1）的简化水流图式。 弗汝德数(Fr) Froude mumber ：流体内惯性力与重力的比值。 用佛汝德数来判别明渠水流的流态： 　　 当 Fr＜1，水流为缓流； 　　 Fr=1，水流为临界流； 　　 Fr＞1，水流为急流。 ;桥孔对水流的压缩，从桥位上游相当远处的断面①起，水面就开始壅高： 无导流堤在桥位上游大约一个桥孔长度L处的断面②达到最大壅水高度△z。 水流接近桥孔时，急剧收缩而呈“漏斗”状，无导流堤时直到桥位下游附近的③’（有导流堤时则到桥位中线断面③），水面最窄，流速最大，形成桥位河段的颈口，称为收缩断面。 收缩断面下游，水流逐渐扩散，到断面④才恢复天然状态。;;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的要求； ②应适应各类河流的特性及演变特点，避免河床产生不利变形，且做到经济合理。各类河段的特性及河床演变特点见表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，在平原地区尤为重要，往往以桥前壅水的允许高度作为桥孔长度的控制因素。;④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。 ⑤桥位河段的天然河道不宜开挖或改移。开挖 、改移河道具有充分的技术、经济论证。 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、海流及海底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要求。;⑦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在内河通航河段，通航桥孔布设应符合《内河通航标准》（GB 50139-2004）的规定，并应充分考虑河床演变和不同水位所引起的航道变化。通航海轮的桥孔布设应符合《通航海轮桥梁通航标准》（JTJ 311--97）规定。 ;⑨应按《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）中规定，对跨径小于或等于50m的桥孔，宜采用标准化跨径。 ⑩应注意地质情况，桥梁的墩台基础避免设在断层、溶洞等不良地质处。 ;三、各类河段上桥孔布设 河流受很多因素的影响，一条河流的各个河段往往具有不同的特征，各个河段既有共同的性质，又有不同的特点。 根据河段的稳定性和河床的变形特征，把河段分为以下几类：峡谷河段、开阔河段、变迁河段、冲击漫流河段、顺直微弯河段、弯曲河段、分汊河段、宽滩河段、游荡河段和抄袭河口河段。 见表6-1-2;河段类型的判别，结合实际情况，一般在桥位上游不小于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年左右的演变过程，作为衡量标准。;①河源 一号冰川是乌鲁木齐河的源头，位于125公里处的天格尔山中，海拔米，长约2,2公里，平均宽500米，面积平方公里。;;;②上游山区大峡谷 ;长江三峡支流干钩子河;③山区河流开阔段;;;; ⑥黄土高原河段 ;⑦山前变迁性河段 ⑧长江三加州河网地区河流 ⑨潮汐河口河段 ⑩近岸波 ;设计水位上，两桥台前缘之间的水面宽度，称为桥孔长度（L），扣除全部桥墩宽度（顺桥方向）后，称为桥孔净长（Lj）。 桥孔长度的确定，首先应满足排洪和输沙的要求，保证设计洪水及其所挟带的泥沙从桥下顺利通过，并综合考虑桥孔长度、桥前壅水和桥下冲刷的相互影响。 桥孔长度的计算方法：①用桥下过水面积计算（冲刷系数法），②用桥孔净长度经验公式计算。;一、用桥下过水面积计算（冲刷系数法） 原理：利用桥位断面的设计流量Qs和设计水位Hs，根据水力学的连续性原理（Q=Av）求出桥下顺利宣泄设计洪水时所需要的最小过水面积，用以确定桥孔的最小长度。 冲刷完成过程：建桥后桥孔压缩水流，桥下流速增大到一定时，桥下河槽开始冲刷，水深增加，桥下过水面积逐渐扩大，流速逐渐下降，冲刷减缓，直到停止。 别列柳伯基假定：桥下过水面积扩大到使桥下流速等于天然河槽流速时，桥下冲刷级停止。;计算桥孔长度，通常采用天然河槽平均流速作为设计流速，即一般冲刷完成后的桥下平均流速。 冲刷系数法计算要素： Qs—设计流量； Vs—设计流速； Ad—冲刷前桥墩所占的桥下过水面积； Ax—冲刷前墩台侧面涡流所占的桥下过水面积； Ay—冲刷前桥下有效的过水面积，不包括涡流及桥墩面积； Aj—冲刷前桥下净水面积，不包括桥墩所占过水面积，Aj=Ay+Ax；;Aq—冲刷前桥下毛过水面积，包括有效过水面积及桥墩和涡流所占过水面积， Aq=Ay+A