橋渡設(shè)計(jì)論文.docx

論橋渡設(shè)計(jì)的影響因素摘要：橋渡是跨越河流的橋涵建筑物和為了引導(dǎo)水流順暢通過(guò)橋涵而修建的導(dǎo)治建筑物以及與橋涵一起受水流沖擊的河灘路堤，不僅在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活中發(fā)揮著積極的交通功能，在防洪、搶險(xiǎn)與救災(zāi)的緊要關(guān)頭也顯示強(qiáng)大的支撐作用。在跨河橋梁的工程設(shè)計(jì)、維護(hù)、管理中，需要研究橋梁結(jié)構(gòu)與河流的相互作用關(guān)系，以保證橋梁設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)用的安全性。在另外各種情況下也有各種情況對(duì)于橋渡設(shè)計(jì)產(chǎn)生了很多不能忽略的影響。橋渡設(shè)計(jì)內(nèi)容：橋位選擇,計(jì)算橋位河段的設(shè)計(jì)流量,最合理的橋梁孔徑和分跨布設(shè),墩臺(tái)最小埋置深度,布設(shè)橋位上下游合理的導(dǎo)治建筑物。橋渡設(shè)計(jì)的必要性：水害事故的發(fā)生不僅使橋渡本身遭受到直接的損失，而且由于道路中斷停運(yùn)，是國(guó)家在政治經(jīng)濟(jì)各方面所蒙受的損失往往更為驚人。對(duì)這些水害事故的分析，不難看出，若能充分重視并處理好橋渡設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，一些事故可以避免，或可以減輕災(zāi)情。因此，從事道路及橋梁設(shè)計(jì)施工養(yǎng)護(hù)的技術(shù)人員都應(yīng)具備有關(guān)橋渡設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，在設(shè)計(jì)施工養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，充分重視河流及洪水的變化規(guī)律，做到精心設(shè)計(jì)施工養(yǎng)護(hù)維修，使橋梁始終在正常狀態(tài)下工作。首先橋位選擇可從以下三方面考慮橋位選擇和線路設(shè)計(jì)的關(guān)系。一般橋梁的橋位應(yīng)服從線路的走向，使線路順直，節(jié)省運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。但由于重大橋梁的工程數(shù)量、造價(jià)、工期以及建成后是否易遭水害等，往往同橋位有關(guān)，所以在選線設(shè)計(jì)中必須選擇良好橋位。為此，往往要為不同橋位編制不同的選線方案，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，從中選擇最佳方案。河流水文及地形條件。橋位應(yīng)選擇在河岸、河灘、主槽位置較為穩(wěn)定的地段，使橋在建成后少受水害。在作決定前應(yīng)充分聽(tīng)取各方意見(jiàn)。對(duì)于通航河流，橋位應(yīng)選在上下游均有稍長(zhǎng)的直段航道處，且洪水位和常水位流向要基本一致;在有鄰橋處，須使兩橋不要太靠近,且橋墩位置須彼此對(duì)齊；在有流冰、流木或可能有飄浮物的河流中，不可在河灣處設(shè)橋，以免堵積壅水，將橋推倒;在兩河交會(huì)處，流向易變，沖淤難料，不宜設(shè)橋;在河中有沙洲處，河水總流量在各河叉內(nèi)的分配常有變化，每河叉均需按可能分配到的最大流量設(shè)置橋梁孔徑，與無(wú)分叉河段相比，設(shè)計(jì)孔徑加大；在水庫(kù)區(qū)內(nèi)設(shè)橋，將因水過(guò)深過(guò)大而增加造價(jià)，在水庫(kù)下游不遠(yuǎn)處設(shè)橋，應(yīng)注意清水所造成的沖刷，有時(shí)還應(yīng)考慮潰壩可能造成的災(zāi)害。為降低造價(jià)，避免水害，橋位應(yīng)選在河道較順直，主槽水深變化不大而位置穩(wěn)定，河灘較窄較高（使引線或引橋工程量較?。?，河岸較高，且較平坦（使橋的總長(zhǎng)不致加大，線路工程較省，施工場(chǎng)地容易安排，且不受汛期洪水威脅）之處；橋軸和河的主要流向應(yīng)成正交。地質(zhì)條件。在滿足最大沖刷深度的前提下，若在離地表不深處就有可靠的持力層，則可使墩臺(tái)基礎(chǔ)工程數(shù)量較省，且使橋抗御洪水沖刷的潛力較大。應(yīng)盡量避免在各種不良地質(zhì)如斷層、滑坡、泥石流、軟土、溶洞等處設(shè)橋；在地震區(qū)，橋位應(yīng)選在地基土不易液化處?？讖接?jì)算為避免橋梁被汛期洪水沖毀，需要對(duì)橋位處的洪水流量、流速、水流斷面積等進(jìn)行推算，以確定橋梁孔徑。按照中國(guó)通例，重要線路上的橋梁孔徑，一般按百年一遇的洪水流量作為設(shè)計(jì)流量來(lái)計(jì)算。這需要搜集橋位所在河段的水文資料，進(jìn)行水文計(jì)算，先將設(shè)計(jì)流量和主槽相應(yīng)的平均流速算出。假定在橋建成后的橋下水流斷面內(nèi)的平均流速，能等于河流天然狀態(tài)時(shí)的主槽平均流速，則可以從設(shè)計(jì)流量推算出所需要的橋下水流斷面積。如果允許河床稍有沖刷以擴(kuò)大水流斷面積，或允許橋下平均流速稍大于天然狀態(tài)主槽平均流速，則所需的（在沖刷之前）橋下水流斷面積小于上述推算值。所謂橋下水流斷面積，是指沿橋軸線的天然河道斷面水流面積中,扣除被橋頭引線、橋墩臺(tái)所占的部分后所余留的面積。按此面積沿著設(shè)計(jì)洪水位的長(zhǎng)度就是橋梁孔徑。在橋渡設(shè)計(jì)中,在按上述原理將泄洪所需的水流斷面積算出后,將橋墩臺(tái)等所擋的面積考慮進(jìn)去，即可從天然河道斷面圖上將所需的孔徑算出。進(jìn)行橋式方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使橋梁實(shí)際提供的孔徑不小于這一數(shù)值。確定通航凈空及橋面高程 在通航的河流上設(shè)橋,橋下應(yīng)具有一定的高度和寬度（即所謂橋下凈空）以利通航，按河流通航級(jí)別的不同，橋下必須按航運(yùn)主管部門(mén)的規(guī)定，選定一較高的水位做為通航水位，并應(yīng)使橋梁在航道上的橋跨跨度不小于航運(yùn)部門(mén)對(duì)凈空寬度的規(guī)定；從通航水位到橋梁上部結(jié)構(gòu)底緣的凈高度應(yīng)不小于航運(yùn)部門(mén)對(duì)凈空高度的規(guī)定。此外，橋下凈空還應(yīng)考慮木筏、船隊(duì)通過(guò)的要求。橋梁的通航水位及凈空高度確定后再將橋梁的建筑高度加上，即可確定橋面高程。對(duì)于非通航河流的橋面高程，或由設(shè)計(jì)洪水位，或由流冰水位各加規(guī)定的余量。此外，由于橋頭引線的路肩高程是和橋面高程緊密相連，一般還需在橋面高程確定后,將相應(yīng)的路肩高程算出,并要求路肩高程高出設(shè)計(jì)洪水位一規(guī)定值。上述推算中，對(duì)河流因設(shè)橋而引起的壅水，以及風(fēng)浪等高度，都應(yīng)考慮。河流對(duì)于橋渡設(shè)計(jì)的影響極大：河流對(duì)橋渡的影響主要表現(xiàn)在以下三方面：指定頻率的洪水大小、河型及河床演變的幅度和速度。由于流域內(nèi)降雨或融雪，短時(shí)間內(nèi)大量徑流匯入河道，導(dǎo)致流量激增、水位上漲的水文現(xiàn)象，稱為洪水。洪水多發(fā)生在每年的夏秋季，常以洪峰流量表示洪水的大小，它是年序列中的一個(gè)隨機(jī)變量，年際間變化很大。例如，長(zhǎng)江中游的宜昌水文站過(guò)流斷面，2003年最大洪峰流量為2999m3/s，而歷史上的1870年為105000m3/s。每條河流的各斷面流量在年內(nèi)也是變化的，例如宜昌水文站年內(nèi)最小流量為20003000m3/s，而汛期流量可達(dá)數(shù)萬(wàn)立方米每秒。洪水的大小對(duì)橋渡的影響完全不同，大洪水的動(dòng)力作用強(qiáng)，在橋墩、橋臺(tái)等結(jié)構(gòu)周?chē)纬珊軓?qiáng)的繞流阻力，引起周?chē)哟驳膹?qiáng)烈沖刷，對(duì)橋梁基礎(chǔ)穩(wěn)定性造成威脅。洪水對(duì)橋墩的沖刷作用由于橋梁及其附屬建筑改變了原有河道的局部形態(tài)，使橋梁所在河道局部變窄，河床由于橋梁建筑的修建開(kāi)挖有所擾動(dòng)。當(dāng)遭遇洪水季節(jié)，大量洪水?dāng)y帶相當(dāng)量的泥沙以較快的速度自上而下，在橋梁所在處由于河道的突然變窄，過(guò)水?dāng)嗝娴拿娣e減小，一方面會(huì)在距橋址上游一定距離內(nèi)發(fā)生整體橫段面的壅水，橋前壅水隨來(lái)流量的增大而增加，且流量越大，比降越陡，壅水的影響范圍就越小；不同的橋型在相同流量下，橋墩阻水面積比越大，水位變化就越大；在壅水的始發(fā)部位即臨界過(guò)渡區(qū)，由于水流速的減小一部分泥沙會(huì)在重力作用下沉降，而在橋墩部位水流速增大，形成漩渦對(duì)橋墩基礎(chǔ)造成很大沖刷，帶走基石，久而久之使橋墩基礎(chǔ)不穩(wěn)固，有可能使橋墩受力不均或者下沉從而使橋梁橋面板受拉，由于鋼筋混凝土抗拉能力小，造成橋面有裂隙甚至開(kāi)裂斷開(kāi)造成嚴(yán)重危害。因此對(duì)于橋梁的維護(hù)就顯得至關(guān)重要，如武漢長(zhǎng)江大橋，建成至今有五十多年，每年都需對(duì)橋墩的加固，向橋墩周?chē)鷴佁顜装賴嵉膸r石。除此之外，洪水還會(huì)對(duì)鋼筋混凝土的產(chǎn)生氣蝕。當(dāng)很大的水流流速通過(guò)橋墩時(shí)，在橋墩表面處會(huì)產(chǎn)生真空壓使水體有一部分汽化產(chǎn)生氣泡與橋墩粗糙面接觸時(shí)破裂巨大瞬間氣壓使表面水泥剝落，減弱了橋墩的抗?jié)B性與抗侵蝕性，還會(huì)有一部分水體中有害物質(zhì)進(jìn)入橋墩與其內(nèi)部的鋼筋反應(yīng)，從而破壞橋墩。洪水漂浮物對(duì)橋梁的沖撞在有流水、漂木、泥石流等漂浮物的河流中，會(huì)增加橋墩額外的負(fù)擔(dān)，對(duì)橋梁產(chǎn)生不利影響。在設(shè)計(jì)橋孔和布置橋墩時(shí)應(yīng)特別慎重，在橋墩上游端設(shè)破冰凌或其他防護(hù)設(shè)施，有時(shí)還應(yīng)考慮小型水庫(kù)潰決造成的影響。河型橫跨河流的橋渡或者渡槽等過(guò)河建筑物，由于臺(tái)墩和引堤對(duì)水流的束狹作用，使河道中的水流情況發(fā)生變化促使河床發(fā)生相應(yīng)的淤積變形。這種沖淤在許多情況下會(huì)嚴(yán)重影響橋渡的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，橋渡設(shè)計(jì)時(shí)，必須事先作出預(yù)測(cè)，對(duì)附近河段的自然演變特點(diǎn)以及建橋后可能發(fā)生的變化必須有明確的認(rèn)識(shí)，并在經(jīng)濟(jì)