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1、桥渡设计,教 师：张彦玲土木分院 桥梁系,1.山区河谷地带,穿行山区河流的线路，力求选择河道顺直、流向稳定、无山溪和泥石流汇入的河段跨越，同时还应考虑桥址地形地貌、两岸隧道长短和线路技术经济等因素。但有时可以在较大的范围内选出更加优越的桥位。特别是沿河谷走行的线路。,桥位选择实例,(1)宝成线神农河大桥,该线定测时由成都端出发用两座中桥跨越小溪河，沿神农河河谷而上，穿行于右岸大片滩地，然后急转弯跨越神农河。过洪水时在大桥右岸滩地上构成严重的三角形水囊，威胁线路安全。后经大范围改线，绕过小溪河，较为垂直地穿过神农河，消除了水囊。虽然增加一座80m长小隧道，但省去了两座中桥，改善了桥渡过洪情况，是
2、成功的。,(2)成昆线大渡河大桥,大渡河是岷江的最大支流，这里山势陡峻，河水湍急。线路在乌丝河附近过河，设计时在较长河段内提出4个方案经过比选采用莪区大桥乡桥位。这里河面较窄，线路与河流斜交甚小，两岸均露基岩，可用大跨一孔跨越，是成功的经验。,2.山前区走廊地带,我国是多山国家，山前区斜坡开阔地带，如河西走廊、阴山山麓、天山南麓等，都是著名的交通孔道，但这里的河流为山前变迁性河流和山麓冲积扇，坡陡流急，冲淤剧烈，主流迁徙不定，给桥渡建设带来很大的困难。,(1)兰新线固尔图河大桥,定测跨越山麓冲积扇中部，后将桥位上移至冲积扇上游颈口附近，改动两端线路近百公里，比已经部分施工的原方案缩短线路约10
3、0m。,(2)八音沟大桥,定测跨越山麓冲积扇中部，后将桥位上移至冲积扇上游颈口附近，改移线路80km，比原定测线缩短约350m，还减少拔高5.5m。,(3)兰新线黑河和大沙河桥渡,定测线路穿越水系中游冲积扇中部。这里河床摆动、泛滥宽达6.3km。大沙河冲积扇宽达3.5km。后经补测改为以连续通过两冲积扇下游的归槽河段。在这里，黑河有大小5股稳定的分岔河漕，分别建了大桥一座、中小桥各两座；总长二百余米大沙河收缩为一股160m的稳定河道，建大桥一座。建桥后，运营良好。,3.平原地区河流,平原河流宜寻找河床顺直稳定，滩槽分明、河槽通过能力大的河段跨越。河道窄深、河滩不大的河段，弯曲型河流能固定深槽与
4、河岸的河段，和游荡型河流上的节点处，都可选出好的桥位。,(1)成昆线岷江大桥,岷江经灌县后进入川西平原，由新津南下成为一分岔型河流，但在青龙场附近有一节点。成昆铁路选择此处跨河，桥位优越。,(2)某复线大河大桥,老桥建于1908年，桥位在大河下游较稳定的河段1958年修复线时，仍将第二线桥置老桥附近。1959年决定施工。是年冬发现上游7km处河床窄深，河道微弯水流稳定，是更好的桥位。,于是对此桥位重新设计，新桥比拟建二线桥缩短200m，免除了大量导治工程。重新布置的线路，比原方案造价及运营费降低600余万元。,大型跨江海桥梁水文研究的主体是桥渡(桥位)设计，桥渡设计的任务是：确定桥梁跨越水域的
5、位置(即桥位选择)、孔跨布置、墩位布设、桥梁长度、基础埋置深度以及行近路堤设计和导流防护建筑物的布设等，桥渡设计涉及到桥梁建设规模及桥梁本身安全2个方面。工程实践中，大型桥梁水文研究依托有关涉水专题研究。,大型跨江海桥梁桥渡(桥位)设计,大型桥梁涉水项目研究路线,湖北境内的黄石长江大桥，由于大桥选址在水运繁忙且弯曲河段，不良的水流特点和地理位置，加上驾引人员应变能力较差，造成碰撞事故频发。说明桥位选择与墩位布设不合理。,桥渡设计不当的实例,荆江大桥横跨沙市三八滩，原设计的左、右两大通航桥孔(左孔跨度500m，右孔跨度300m)，在1998年大水后，经历了冲刷一淤长一冲刷的交替发展过程，使该段河
6、势发生较大变化，通航条件恶化，导致左、右两大通航桥孔均不能通航，现航道被迫改槽至荆州大桥非通航设计的8号、9号孔通航，造成非通航桥孔通航的被动局面。说明对工程河段的演变趋势进行探讨等方面不够深入，孔跨布置不合理。,黄河下游是强烈堆积性河道，长期以来由于泥沙淤积，河床抬高。津浦线济南泺口铁桥、京广线郑州黄河大桥在改造前均存在桥梁高度不足的问题，现已抬高继续使用。究其原因，主要是对黄河下游河道淤积认识不清。因此，黄河下游新建桥梁时桥下净空必须考虑河道淤积，而如何恰如其分地考虑河道淤积问题，是一个涉及桥梁布局、桥梁长度和基本建设投资的一个问题。,桥渡冲刷是造成桥渡水害、威胁行车安全的最大因素。199
7、5年统计了155座桥渡遭受过122次的水害中，基础埋深不足的就有42次；其他各种导致水害的原因，如桥位选择不当、设计流量偏小等，也都以冲刷的形式将桥渡破坏。其深层次的原因，则为对河流演变及河流冲刷的性质认识不足。在苏通长江公路大桥设计复核中，依据河床演变资料，提出将桥轴线下移300m，南塔墩南移100m，以避开徐六径深槽延伸对南塔墩的影响，其主要考虑河床演变对桥墩埋深的影响。,设计中关键设计参数的确定。设计单位需了解本河段演变特性、水流特性及河床冲淤变化，及工程对河床水流和冲淤变化的影响，进行定、动床研究，为设计施工提供技术依据。提供桥梁设计中所需相关水动力条件参数，如，设计流量、设计水位、设
8、计单宽流量及其沿桥位断面横向分布等。,设计施工中涉水研究专题的关键技术,设计、施工中涉及的桥梁安全及河床冲刷问题。如，桥墩局部冲刷最大深度冲刷坑范围。桥墩附近水流运动改变对河道冲刷的影响范围，大堤需防护范围及桥墩防护措施，桥墩冲刷对岸坡稳定性影响。,桥梁布置合理性。江中设墩后对航道有影响，由于河段河床演变的特点，江中设墩后引起河床局部冲刷，有可能使目前或将来出现碍航；江中设墩对防洪也有影响，故需进行物理模型试验研究桥墩的合理布局。,治导及守护工程研究。稳定河势的工程措施是桥位、桥式方案成立的前提条件。诸如马鞍山长江公路大桥江心洲桥位成立的前提条件是对江心洲洲头及洲左缘进行守护。需进行物理模型试
9、验研究。,河床演变分析。河床演变分析主要介绍建设项目所在河段的历史演变过程与特点，分析其近期河床的冲淤特性和河势变化情况，明确河床演变的主要特点、规律和原因，结合水利规划实施安排。对河道的演变趋势进行预估。通过拟选桥址河段河床演变分析，以及定、动床河工模型试验，从保持河势稳定，尽量减少工程对防洪、泄洪影响的专业角度，结合通航论证，提出桥渡设计的初步建议。为桥梁的选址、孔跨布置、基础埋深提供科学依据；提出更加经济合理的桥型方案，从而达到节约工程投资的目的。,桥渡设计中的基础性研究,水文分析计算。提供桥梁设计中所需相关水动力条件参数。定、动床河工模型试验。通过定床河工模型试验研究，分析工程方案对大
10、江行洪及航行水动力条件的影响。动床模型主要研究在一定的水沙条件下，建桥对河势稳定性的影响；桥墩冲刷及发展变化对河床的影响；河床冲淤变化对防洪的影响等。通过上述试验，对桥位比选、孔跨布置、墩位布设提出建议，并为“防洪影响评价”、“通航论证”提供相关的技术支持。,船舶通航实船试验与数值模拟。船舶通航实船试验与数值模拟的目的是为桥区船舶通航研究提供有关数据，并分析建桥对船舶通航环境的影响，计算各代表船舶(队)在典型风、流作用下通过桥址河段所需航宽，验证桥通航净空尺度，提出桥轴线、桥墩进行优化布置的建议意见；并提出保障桥梁和船舶通航安全的措施与建议。属船舶航行风险性评估的范畴。,桥渡设计的发展趋势,跨
11、海大桥波浪力研究 由于海上波浪、水流等动力条件较强，波浪及水流力是大桥基础的重要荷载因素。大桥基础结构的设计需要准确计算作用于结构上的波浪及水流力，而现有“桥渡、桥位设计规范”基本没有涉及桥墩波浪力的计算标准、计算方法、计算公式，只能依据“海港水文规范”中码头波浪力计算公式进行估算，为此需要将有关波浪力的计算标准、计算方法、计算公式，编入“桥渡水文设计规范”。,桥墩局部冲刷及可能的防护措施跨海大桥往往较长，而影响跨海大桥工期及造价的主要因素是桥梁的基础部分，桥墩局部冲刷又决定基础的选型，承台顶高程的确定、桥墩周围漩涡影响范围。同时现有“桥渡、桥位设计规范”并不适应海洋桥墩冲刷计算，只能参考使用
12、。因此需要深入研究海洋桥墩局部冲刷问题，除了有目的地搜集有关海洋工程冲刷资料外，通过模型试验探讨海流冲刷机理及起动流速，应用于生产实践。,河道(桥墩)三维水流泥沙数值模型研究 二维水沙运动的模拟只能反映平面上水沙因子的变化，而河流的弯曲和分汊是自然现象，其环流结构及其泥沙输移是河流水沙运动的主要特征，工程建筑物(如丁坝、桥墩等)附近水流三维运动特征明显。为此，对三维水沙运动的模拟是水流泥沙数值模型的发展方向。目前国内河流三维水沙数值模型尚不多见，而国外近期开发的三维水流泥沙数值模型的泥沙输移大都为平衡输沙模式，当前国内外水流泥沙数值模型主要研究开发的方向，是研制适应天然河道水沙运动的三维水流泥沙数值模型。,
