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河床演变:桥涵水文学

【摘要】:建桥后的河床演变,各类河段具有不同的特点。图6-11平原顺直型河段平面;桥位断面图6-12平原弯曲型河段平面;桥位断面图6-13平原游荡型河段平面;桥位断面平原河流,若桥孔压缩河滩较多,河滩水流大量进入桥下河槽,使河槽的水流挟沙能力增大,可能引起桥下河槽的局部扩宽,威胁河滩上的墩台基础。

建桥后的河床演变,各类河段具有不同的特点。

平原顺直型河段(属于稳定性河段),通常桥孔不压缩河槽,对河槽自然演变的影响不明显,建桥前后的河床演变大致相同。河槽内边滩交错,不断向下游移动,深槽交替出现于桥下断面的左右两岸附近,靠近两岸墩台都可能遭受严重冲刷,如图6-11所示。

平原弯曲型河段(属于次稳定性河段),桥孔一般大于河槽,对河湾的发展和下移影响不大。在水流的冲击下,河湾顶部崩塌,整个河湾下移,同时曲率半径逐渐变小,有时会发生自然裁湾。河湾处深槽紧靠凹岸,最深点在湾顶稍下游,其位置和深度都随河湾的下移而变化。建桥后,河湾将在桥下继续移动,深槽可能逼近桥台和桥墩,或者逼近桥头引道和导流堤,如图6-12所示。

平原游荡型河段和山前区变迁型河段,沙洲罗列,河道纵横,主槽变化快,河床极不稳定。随着主流的摆动,断面变化剧烈,桥下断面各处都可能形成深槽或浅滩,湍急散乱的股流对墩台和路堤,可能造成严重冲刷,如图6-13所示。

图6-11 平原顺直型河段

(a)平面;(b)桥位断面

图6-12 平原弯曲型河段(www.chuimin.cn)

(a)平面;(b)桥位断面

图6-13 平原游荡型河段

(a)平面;(b)桥位断面

平原河流,若桥孔压缩河滩较多,河滩水流大量进入桥下河槽,使河槽的水流挟沙能力增大,可能引起桥下河槽的局部扩宽,威胁河滩上的墩台基础。

山区河流,河床土质坚实或岩石裸露,而且桥孔不压缩河槽,一般不会引起明显的河床变形。

对各种河床变形,在河流动力学和河道整治的有关书籍中,有一些计算方法可供参考。但由于影响河床演变的因素很多,又极其错综复杂难以得到可靠的计算结果。目前在实际工作中,主要是通过实地调查或参考类似河流的观测资料,结合河段的特点和整治规划,估计建桥后可能发生的河床变形,作为桥梁墩台的自然(演变)冲刷,进行设计。

桥位勘测时测绘的桥位河床横断面,一般都是枯水或中水断面,考虑到建桥后河床演变的发展,在计算河床的冲刷深度时,应按不同类型的河段,选择计算断面。平原顺直型河段,可取桥位上游附近的最大水深断面作为计算断面;平原弯曲型河段,可取桥位上游附近河湾半径最小的河湾顶点断面,作为计算断面;游荡型和变迁型河段,应取桥位附近若干河床断面重叠后的外包线,作为计算断面;山区河段的河床断面变形不大,可取桥位断面作为计算断面。按上述作法,桥位勘测时需要测绘很多河床断面。为了简化桥位勘测工作,在河床演变不甚剧烈的河段,一般可用桥位断面作为计算断面,同时,考虑桥位上游最大水深的可能下移,采用实测或调查的桥位附近最大水深,作为计算断面的最大水深。