桥孔的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、流冰及其他漂浮物安全通过的要求。表5-1河段分类表续表注1.表列河段为一般情况，如山区河段一般为稳定性河段，但也有例外的情况。建桥后引起的桥前壅水高度、流势变化和河床变形，应在安全允许范围内。桥孔设计应考虑桥位上下游已建或拟建的桥涵和水工建筑物状况及其对河床演变的影响。......
2023-11-20
桥涵水文学中的导流堤设计与稳定性分析
【摘要】：表7-1λ修正系数表表7-2α修正系数表3.断面形状导流堤断面通常为梯形，顶宽和边坡系数可按表7-3选用。坝端直接遭受水流的冲击，使保证导流堤稳定的关键部位，必须特殊加固。斜交桥位的导流堤布设比较复杂，一般应通过模型试验确定。
1.设置原则
设置导流堤，须根据河滩流量占总流量的比例来确定。当单侧河滩的河道，桥梁引道阻断的流量占设计流量15%，或双侧河滩以中泓线将设计流量分为两部分，桥梁一侧引道阻断的流量占该侧流量15%，可考虑设置导流堤；小于上述数值，但阻断流量的天然平均流速大于1.0m/s时，可考虑修建梨形堤；小于5%时，可不设置导流堤，加固桥头锥坡即可。
2.平面形状
导流堤的平面形状一般为曲线，由不同半径的圆弧线组成，有时，也可插入直线段（两端带有曲线），如图7-3所示。曲线形导流堤能把河滩水流平顺而均匀的导入桥孔；而直线型导流堤，则能把水流逼向对岸。
一般认为曲线型导流堤上游坝近坝端处曲率应大，近坝根处的曲率应小，曲率变化近似于椭圆曲线，下游坝的形状可接近直线，其轴线与水流的交角以小于5°～6°为宜，相当于水流压缩后的扩散角；曲线上游坝与下游坝之间可用圆弧连接。在实际工作中，导流堤的平面形状常采用不同半径的圆弧段与直线段组成，如图7-3和图7-4所示，导流堤的平面布置如图7-5所示。
图7-3 导流堤的形状和组成部分
图7-4 导流堤的平面形状
（a）适用于不通航河段；（b）适用于通航河段
图7-5 导流堤的平面布设
（a）单边河滩，水流为直线者；（b）双边河滩，水流为直线者；（c）单边河滩，岸边凸出者；（d）双边不等宽河滩，水流为直线者
梨形堤半径R按式（7-17）计算：
式中 L0——桥孔净长度，m；
λ——系数，按表7-1采用；
α——系数，对于单侧河滩，α=1，对于双侧河滩，α值按表7-2采用；其中Qn1为天然状态下较小河滩流量，Qn2为大河滩流量，m3/s。
表7-1 λ修正系数表
表7-2 α修正系数表
3.断面形状
导流堤断面通常为梯形，顶宽和边坡系数可按表7-3选用。当堤高大于12m或坡脚长期浸水时，应作专门设计。
表7-3 导流堤顶宽和边坡
4.导流堤的堤顶高程
（1）封闭式导流堤的顶面标高可按式（7-18）、式（7-19）计算。
上游侧
下游侧
式中 Hds——桥台中线上游Lds距离处导流堤堤顶最低高程，m；
Hdx——桥台中线下游导流堤堤顶最低高程，m；
ΔZ——桥前最大壅水高度，m；
HP——设计水位，m；
∑Δh——考虑波浪爬高、斜水流局部冲高、床面淤高等因素的总和，m；
Lds——导流堤计算点至桥台中线在水流轴线上的投影长度，m；
I——桥位河段天然洪水比降（以小数计）。
（2）非封闭式导流堤上游侧的顶面标高可按式（7-20）和式（7-21）计算，下游侧按照式（7-19）计算：
当Lsh＜La时
当Lsh＞La时
(www.chuimin.cn)
式中 Lsh——河滩路基上游侧最大壅水高度点至桥台前缘的距离，m；
La——桥台前缘至岸边河滩路基的长度，m；
Δhsh——路基上游侧，设计水位以上的最大壅水高度，m；
ΔZ——桥前最大壅水高度，m；
Ly1——桥前最大壅水高度处至桥轴线的距离，m；
M——天然状态下桥孔范围内通过的流量与设计流量之比；
B——设计洪水时的水面宽度，m；
Ks——系数，可查表5-6；
——当Lsh＞La时，路基上游侧边坡与岸坡交接处设计水位以上最大壅水高度，m；
Ld——两桥台前缘的距离，m；
A——系数，根据E'、M值查表7-4；
E'——桥孔偏置系数；
Q't1、Q't2——桥梁一端路基阻挡的较大流量和另一端路基阻挡的较小流量，m3/s。
表7-4 A值表
注 表中E'为桥孔偏置系数
和
分别为桥两端河滩路堤阻挡的流量，其中
为阻挡流量较小者，Q't2为较大者。当桥梁只有一端有路堤阻挡时，Qt1=0。
（3）当有流冰情况时，堤顶高程应高出最高流冰水位0.75m。
5.导流堤的冲刷
根据模型试验和现场观察，导流堤的冲刷是从上游坝端开始，沿堤的迎水面有一条冲沟，延伸到桥下，并向桥梁下游发展。
导流堤的冲刷计算，上游坝头部分主要是计算局部冲刷，对于坝身则是类似于沿河路基，除了考虑局部冲刷外，还需考虑河床的自然冲刷，当桥梁压缩过水断面时，还应考虑一般冲刷，设计中应视具体情况而定。
《公路工程水文勘测设计规范》（JTG-2002）推荐导流堤按式（7-22）计算：
式中 hd——堤头冲刷深度，m，自平均床面算起；
L——上游堤端至河岸的距离，m，以垂直流向投影计；
B——当另一侧河滩设导流堤时，为设计水位时的水面宽度，m，当两侧均设导流堤时，计算一侧岸边设计水位线至河槽中泓线的距离；
Fr——堤头行近水流弗劳德数；
h——堤头天然水深，m；
Cm——边坡减冲系数，Cm=e-0.07m；
m——边坡系数，即为边坡1∶m。
6.导流堤的布设
（1）一般当正交桥位，两侧有滩且对称分布时，可两侧布置对称性曲线堤；如果河流两侧的河滩大小不一，则可在河滩较大的一侧设置曲线导流堤，而在河滩较小的一侧设置直线型导流堤，如图7-3所示。
（2）导流堤通常与桥台连接，在桥台的上下游延伸，在桥位中线上游的称为上游坝，下游的称为下游坝。上游坝的端部称为坝端，与桥梁连接处称为坝根，如图7-3所示。坝端直接遭受水流的冲击，使保证导流堤稳定的关键部位，必须特殊加固。下游坝的作用是将桥孔范围内被约束的水流逐渐扩散，以免下游滩流被坡降较大和流速较高的过孔主流吸引过来而垂直主流方向流动，形成压缩主流之势，造成涡流而引起冲刷等问题。
（3）河湾建桥时，凹岸一侧布设直线型导流堤，凸岸一侧布设曲线型导流堤。
（4）单侧河滩阻断流量小于总流量的15%，或双侧河滩阻断流量小于总流量的25%时，可设置梨形堤；当桥与河槽正交，但一侧引道伸向上游与滩地斜交，此侧桥头可布设梨形堤，如图7-6所示，并在引道上游一侧设置丁坝群加强防护，与滩地正交的另一侧引道桥头可布设直线型导流堤。
（5）斜交桥位，河槽两侧河滩对称分布时，通常在桥位与河流锐角相交一侧，布设梨形堤，另一侧则布设两端带曲线直线型导流堤。斜交桥位的导流堤布设比较复杂，一般应通过模型试验确定。
（6）变迁性河段、冲积漫流性河段、洪水含沙量大足以形成泥沙的河流，宜布设长堤，也称封闭式导流堤，如图7-7所示。为了逐渐缩窄河槽的摆动幅度，使水流和泥沙平稳地通过桥孔，并能保证堤后农田和村镇的安全，往往设置较长的导流堤长堤，而且将上游堤端伸出泛滥边界之外；一般情况下设置的导流堤不长，而且上游堤端在泛滥边界之内。这种导流堤称为非封闭式导流堤。
（7）当河滩阻断流量较小且流速不大时，可在滩地一侧设梨形堤；在变迁性河段上，但岸坎不漫溢洪水并具有合适的地形条件时，可布设梨形堤与长堤组合导流构造物。
（8）当河滩阻断流量小于总流量的5%时，只需加固桥头锥坡体；当桥下冲刷前河滩平均流速小于1m/s，且在地形上也无需修建导流堤时，可不设置导流堤。
图7-6 梨形堤及丁坝
图7-7 长堤（封闭式导流堤）
有关桥涵水文学的文章
- 详细阅读
-
桥涵水流图示-桥涵水文学详细阅读
根据涵洞出水口是否被下游水面淹没，可分为自由式出流与淹没式出流两类。图8-10无压力式涵洞水流图式图8-11半压力式涵洞水流图式当工程上采用半压力式涵洞时，涵底纵坡常用i≥ik。......
2023-11-20
-
桥涵水文学中的偏态系数Cs解析详细阅读
变差系数Cv只能反映系列的离散程度，不能反映系列中大于均值的变量出现的次数多，还是小于均值的变量出现的次数多，而偏态系数或称偏差系数Cs正是表明这种对比情况的一个特征值。图3-8Cs对密度曲线的影响图3-9Cs对频率曲线的影响水文现象大多属于正偏分布，即Cs＞0，说明水文变量出现取值大于均值的机会比取值小于均值的机会少。因此通常密度曲线的峰偏左，且随Cs值的增大而偏左愈甚。......
2023-11-20
-
理论频率曲线-桥涵水文学详细阅读
所谓理论频率曲线指用数学方程式表示的频率曲线。使用时只要根据给定的Cv及Cs，就可查得指定P的kP值，故按下式计算亦可求得xP，即由此可见，只要已知统计参数、Cv、Cs，利用式或式，以及ΦP值表或kP值表，即可很方便地求出与各种P所对应的xP，也就可绘制出一条与已知、Cv、Cs对应的所谓理论频率曲线——皮尔逊Ⅲ型分布曲线。......
2023-11-20
-
桥涵水文学：资料插补与延长技巧详细阅读
采用水文统计法推算设计流量时，如果水文站的流量观测资料系列较短或有缺测年份，则应尽量利用上下游或邻近流域内的水文站观测资料，进行插补和延长。位于同一河流上、下游的两个水文站，若两站之间无较大支流汇入，而且两站已有的流量观测资料中，相同年份的年最大洪峰流量大致成比例关系，则可利用两站对应的年最大洪峰流量，绘制两站的流量关系曲线，进行插补和延长。若上游的两支流河道上均有水文站，可以作为参证站。......
2023-11-20
-
河床演变：桥涵水文学详细阅读
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。......
2023-11-20
-
流域基本特征：桥涵水文学详细阅读
以流域出口为中心向河源方向做一组不同半径的同心圆，在每个圆与流域分水线相交处做割线，各割线中心点的连线的长度即为流域的长度，以km计。流域面积与流域长度之比称为流域平均宽度，以km计。它们是河流形成和发展的主要影响因素，也是决定流域水文特征的重要因素。......
2023-11-20
-
桥涵水文学：桥墩局部冲刷成果详细阅读
流向桥墩的水流受到桥墩阻挡，桥墩周围的水流结构发生急剧变化，水流的绕流使流线严重弯曲，床面附近形成螺旋形水流，剧烈淘刷桥墩周围，特别是迎水面的河床泥沙，形成冲刷坑的现象，称为局部冲刷。图6-16桥墩局部冲刷水流结构示意图图6-17桥墩局部冲刷示意图图6-18hb—v曲线根据模型试验和观测资料可知，桥墩局部冲刷深度hb与涌向桥墩的流速v有关。这时冲刷坑外缘与桥墩前端坑底的最大高差，就是最大局部冲刷深度hb。......
2023-11-20
相关推荐