大工13秋《桥涵水文》辅导资料十七.docVIP

大连理工大学网络教育学院 第 PAGE 7页 共 NUMPAGES 7页 桥涵水文辅导资料十七 主 题：第七章 调治构造物 学习时间：2014年1月20日－1月26日 内 容： 一、学习要求 1、掌握调制构造物的结构及相关计算。 二、主要内容及案例分析 什么是调治构造物？ 导流堤、丁坝、顺坝、挑水坝、其他桥头防护工程 调治构造物的功能：调节水流使其均匀、顺畅地流过桥孔，防治桥下断面和上下游附近的河床、河岸发生不利变形，确保桥梁安全。 调治构造物的布设原则：顺应水势、因势利导、因地制宜 结合河段特性，水文、地形和地质等自然条件，桥头路堤位置，通航要求，水利设施等因素综合考虑，兼顾两岸、上下游、洪水枯水位，确定总体布置方案。 水文及河床变形复杂的河段，桥孔和调治构造物布设应做水工模型实验，进行分析验证。 导流堤的设计洪水频率与桥梁设计洪水频率相同。丁坝等其他调治构造物的设计洪水频率应与所依托的工程设计洪水频率相同。 导流堤的作用： 导流堤的主要作用是引导水流平顺通过桥孔，提高桥孔泄洪能力，减少对桥下河床的集中冲刷，减缓冲刷进程，减少对墩台的冲刷威胁。无导流堤时，被桥头路堤阻断的河滩水流将斜向流入桥孔，可引起桥台附近的严重冲刷；设置导流堤后，桥下河床的冲刷分布趋于均匀，并扩散到桥梁上下游的较大范围，减缓了冲刷进程。 如何设置导流堤？ 河滩流量较大时，桥上游应修建导流堤，引导上游水流和河滩水流逐渐改变方向，形成平行水流，平顺地通过桥孔，使桥下断面的流速、水深及输沙等分布都较为均匀，避免桥下和桥头出现集中冲刷。 根据河滩流量占总流量的比例来确定， 一般认为，被河滩路堤阻断的河滩流显占总流量的15％(单侧河滩)或25％(双侧河滩)以上时，需设置导流堤；小于上述数值时，可设置梨形堤；小于5％时，加固桥头维坡即可。当河滩水深小于1m，或桥下冲刷前的平均流速小于1m/s时，则不必设置导流堤。 一、导流堤的绕流 导流堤水流的绕流决定了导流堤合理的平面线形，以与绕流流线配合较好、堤长适当、设计施工简便的线型为佳。 河滩水流弯曲绕过A点，这里水流集中，流速大，水面雍高。然后，水流转向沿导流堤流向桥孔。在B点附近，水流相遇，形成第二个高速区。这样在AB范围内，形成坝头冲刷区。 水流通过B点后，若导流堤平面线型合理，将平顺的流到桥轴断面C点，在桥下平顺的流出桥孔。 二、导流堤的平面线形 椭圆堤 仍是美国联邦公路总署推荐的桥梁导流堤标准形式。前苏联1972年规范推荐的导流堤形式，上游为椭圆形，下游为圆弧和直线的组合线型。 圆曲线组合堤 我国应用最多，1985年铁道部科院研究员陆浩等提出改进的，长度较短的圆曲线组合堤。 梨形堤 主要用于河滩流量不大或桥头引道凹向上游的桥位上。梨形堤的平面尺寸，邻桥孔一侧可按一般曲线导流堤的尺寸采用，邻河岸的后侧部分用反向圆弧连接，或再插一段直线与桥头引道连接。 封闭式长导流堤 修建在山前冲积扇和山前变迁性河段上。长堤使河槽逐渐缩窄引导水流和泥沙平顺地通过桥孔。 三、导流堤冲刷 从上游堤段开始，沿堤的迎水面坡脚有一条冲沟，延伸到桥下，再向桥梁下游发展。导流堤迎水面坡脚最大冲刷深度范围，在从上游堤头开始到上游大约三分之一堤长的一段附近，若导流堤平面线形不好，冲刷范围还要扩大。洪水退水过程中，导流堤上游端背水面也将出现冲刷；同时，堤背水面水位高，迎水面水位低，形成堤身内渗透压力，也会引起导流堤破坏。坝顶高程，上游堤头的高程应考虑设计水位沿堤长向上游的升高、桥前壅水高度、波浪爬坡高度、床面淤积等水面升高，还应加0.25m的安全值。 导流堤各断面的坝顶高程，可从上游端堤顶高程按水面比降来推算 第二节 丁坝 丁坝：一种与河岸或路堤成一定角度，深入水中的构造物。是一种广泛使用的河道整治和维护水工构筑物。 丁坝常设置在桥头引道的一侧或桥梁附近的河岸一侧，特别是在凹岸的一侧，将水流挑离桥头引道或河岸，并使泥沙在丁坝后部淤积，形成新的水边线，以达到对凹岸及桥台保护的目的 丁坝对上下游水流，甚至对岸都有一定影响，适合修建在较宽的河段，在山区狭窄急流河段应慎用。 若需要防护的路堤或河岸较长，可采用数个丁坝组成的丁坝群进行水流调治和河岸防护。 导治线：将各个坝头的连线设计成一条平滑的曲线或直线。导治线是设计的水边线或弯道凹岸的深沿线。导治线两端应与河岸平顺连接。 1、漫水丁坝：坝顶高程低于设计洪水位。 坝顶高程常取在相当于常水位或平均洪水位上下。洪水位时为漫水丁坝，常水位及枯水位时为不漫水丁坝。这样，除洪水期以外的大部分时间，丁坝工作在不漫水丁坝状态，有较大的调治水流和稳定河床的作用。大洪水期间，丁坝坝顶淹没，不会过多阻挡水流，避免坝头过深冲刷。被淹没的丁坝之间河底流速仍然很小，仍可发挥其护岸作用。因此，桥头防护