浙江省涉河桥梁水利技术规定
(试行)
浙 江 省 水 利 厅
浙江省发展 和改革委员会
二 ΟО八年一月
前
言
随着涉河桥梁建设的增多,建桥不当引起河道行洪不畅的情况时有发生,但国家有关部门尚未制定涉河桥梁的水利技术规定, 为防止建桥不当对水利的负面影响, 统一我省涉河桥梁的有关技术参数标准,特制定本规定。
本规定共 5 章和 1 个附录,主要内容包括:总则、术语、涉河桥梁布置、涉河桥梁控制参数、其它。
本规定对涉河桥梁布置、涉河桥梁控制参数作了技术规定。本规定批准部门: 浙江省水利厅、浙江省发展和改革委员会
本规定主编单位: 浙江省河道管理总站、浙江省水利河口研究院
本规定主要起草人:郑月芳、黄世昌、李若华、郜会彩、何斐、周骥、王敏、
纪生花、许志良
目
录
1 总则 .................................................................. 1 2 术语 .................................................................. 2 3 涉河桥梁布置 ..........................................................
3
3 3 3.1 3.2 桥位 ...............................................................................................................................
桥梁防洪标准 ...............................................................................................................
3.3 桥轴线 ........................................................................................................................... 3.4 梁底标高 ....................................................................................................................... 3.5 桥墩布置 ........................................................................................................................ 3.6 桥梁承台 .......................................................................................................................
3.7
桥面集中排水 ...............................................................................................................4 涉河桥梁控制参数 ...................................................... 4.1 阻水面积百分比 ............................................................................................................ 4.2 最大壅水高度 ............................................................................................................... 4.3 壅水叠加 ........................................................................................................................ 4.4 流态变化 ....................................................................................................................... 4.5 堤脚冲刷 ........................................................................................................................
4.6
观测设施 .......................................................................................................................5 其它 ..................................................................附录 A ..................................................................1 桥前壅水 ............................................................... 1.1 最大壅水高度计算 ........................................................................................................ 1.2 桥下壅水高度 .............................................................................................................
1.3
壅水曲线 .....................................................................................................................2 冲刷计算 .............................................................. 2.1 一般冲刷计算 .............................................................................................................. 2.2 墩台局部冲刷计算 .....................................................................................................
2.3
一般冲刷后墩前行进流速计算公式 .........................................................................附件 1:条文说明 ........................................................附件 2:浙江省省级河道一览表 . ............................................57 8 8
3 3 4 4 4
5 5 6 6 6 6
8 10 10 11 11 15 16 18 26
1 总则
1.0.1 为统一规范 涉河桥梁审批的水利技术参数和标准,结合
浙江省已建涉河桥梁的实践,特制定本规定。
1.0.2 涉河桥梁的水利技术规定主要包括涉河桥梁布置、涉河桥梁控制参数及其它。
1.0.3 本规定的涉河桥梁布置及其它作为通用性条款适用我省
所有涉河桥梁的新建与改造;
1.0.4 本规定的涉河桥梁控制参数作为特别性条款适用于省级
河道上特大桥和跨径 300 米(含)以上的大桥的新建与改建,市级河道以及其它河道参照执行。
1.0.5 涉河桥梁的建设应符合所在河流的综合规划、防洪规划等水利规划。
1.0.6 涉河桥梁建设除符合本规定外,尚应符合国家现行颁发的有关标准的规定。
1
2 术语
2.0.1 自然冲刷
河流自然演变引起的冲刷。
2.0.2 一般冲刷
由于桥梁墩台压缩水流, 导致桥下流速增大而引起桥下河床断面
的冲刷。
2.0.3 桥墩局部冲刷
由于桥墩的阻碍, 水流在桥墩周围产生强烈涡流而引起局部范围
的冲刷。
2.0.4 壅水高度、最大壅水高度和影响范围
建桥后,水流受到桥孔压缩,桥前上游形成壅水,其壅起的水面
高度称为壅水高度, 其最大值称最大壅水高度, 水面线抬升的范围称
影响范围。
2.0.5 阻水面积百分比
设计水位条件下, 桥梁阻水结构在垂直于水流方向上的投影面积
与河道过水断面面积之比。
2.0.6 主槽
主要的过水河槽。
2
3 涉河桥梁布置
3.1 桥位
3.1.1 桥位应选择河道顺直稳定、河床地质良好、河槽能通过大部分设 计流量的地段。桥位不宜选择在河汊、沙洲、古河道、急湾、汇合口等 河段。
3.1.2 桥位布置不得影响水文测验,应避开水文观测断面,以免影
响水文资料的连续性。
3.1.3 桥位布置应避开治涝、灌溉、供水等工程设施,以保证工程
设施的安全运行。
3.2 桥梁防洪标准
桥梁防洪标准应不低于堤防规划的防洪标准。
3.3 桥轴线
桥梁墩台顺水流方向的轴线 宜与洪水主流流向一致。
3.4 梁底标高
桥梁梁底标高需应考虑堤防防汛抢险、管理维修、今后加高加固的需要。
桥梁施工前,对桥梁覆盖范围的堤防,应按堤防的规划标准进行建
设。
防汛通道与梁底的净高应满足防汛抢险车辆通行的净高要求。
3
当桥梁梁底与堤顶的净高不能满足防汛抢险车辆通行的净高要求时,应在堤背坡设置防汛通道及上下堤的交通坡道。
3.5 桥墩布置
桥梁的桥跨布设应顺应河势,桥墩布设应避开主槽,在主槽摆动剧烈的河段,应根据主槽摆动范围布设桥孔,尽可能使得主槽在桥孔内。
桥梁桥墩不应布置在堤身设计断面以内。当桥墩需要布置在堤身背水坡时,必须满足堤身抗滑和渗流稳定的要求。
3.6 桥梁承台
主槽处承台顶高程宜在平均低潮(水)位以下,边滩的承台顶高程宜在滩面以下。
在规划中需要疏浚的河段,承台顶高程应相应降低。
承台及墩柱形式宜采用流线形,使桥墩附近水流流态顺畅。
3.7 桥面集中排水
桥面集中排水应避开堤身(岸),以免雨水排放造成堤身(岸)冲刷,影响堤防(岸)安全。
4
4 涉河桥梁控制参数
4.1 阻水面积百分比
跨越 I 、II
级堤防桥梁的阻水面积百分比不宜大于 5%,不得超过
7%。跨越 III 级及以下堤防以及无堤防河道的桥梁的阻水面积百分比不 宜大于 6%,不得超过 8%。
堤防工程等级划分见表 4.1 。
表 4.1
防洪标准
[重现期(年) ]
堤防工程 的级别
≥ 100
堤防工程的等级
<100, 且≥ 50
II
<50, 且≥ 30
III
<30, 且≥ 20
Ⅳ
<20, 且≥ 10
I
Ⅴ
4.2 最大壅水高度
对于不允许越浪的河道江(海)堤,桥墩阻水引起的最大壅水高
度应控制在堤顶安全超高值的
10%以内;对于允许越浪的江(海)堤
20%以内。
最大壅水高度应在堤顶安全超高值的
江(海)塘安全超高值见表 4.2 。
表 4.2
堤防工程等级 不允许越浪 允许部分越浪
江(海)堤安全超高值 I 1.0 0.5
II 0.8 0.4
III 0.7 0.4
( 单位: m)
IV 0.6 0.3
V 0.5 0.3
5
4.3 壅水叠加
新建桥梁的沿程壅水与已建桥梁等建筑物的壅水叠加后的壅水
值, 对于不允许越浪的河道江(海)堤,该值应控制在堤顶安全超高值的 10%以内;对于允许越浪的江(海)堤最大壅水高度应在堤顶安全超高值的 20%以内。
4.4 流态变化
建桥后洪水下泄时堤脚前沿流速增幅应控制在
5%以内。
建在分汊河段上的涉河桥梁不得影响分汊河道分流比性质的变化,应维持原河段泄洪能力主次的分配特点。
4.5 堤脚冲刷
边墩离堤脚距离宜为边墩宽度(直径)的 3~4 倍,以减少桥墩冲刷坑对堤防稳定的影响。
设计洪水条件下建桥引起的堤脚冲刷 ( 一般冲刷和桥墩局部冲刷坑造成的冲刷 ) ,应控制在 0.5m 以内。
4.6 观测设施
对于跨越 I 、II 级堤防的桥梁, 宜在桥梁上下游一定范围内设置观测设施,进行近岸冲淤变化、堤身垂直和水平位移、洪水时的壅水等观测。
6
5 其它
5.1 涉河桥梁除满足上述规定外,还应对壅水、冲刷、流态变化等造
成的影响采取补救措施,以消除不利影响。
5.2 涉河桥梁施工栈桥及围堰等临时建筑物, 应在汛前拆除。 如不能
拆除,应采取度汛措施,并征得水利主管部门同意,以确保河道防洪
安全。
5.3 桥梁建设不得影响第三方的合法水事权益。
7
附录 A
1 桥前壅水
1.1 最大壅水高度计算
1.1.1
式中:
zv
K vM 2 oM
2 (1.1.1)
2g
K K y K N
(1.1.2)
K y
0.5
( H 1 1 m)
(1.1.3)
vM
0.1
gH 1
K
N2
(1.1.4)
v
M
v1
oM
v vM/
M
(1.1.5)
1 0.5d 500.25 vM/
1
vc
z ——桥前最大壅水高度( m);
K ——壅水系数;
K y ——修正系数,当桥下河床为岩石或有铺砌时,取 1.0 ;
K N ——定床壅水系数;
vM ——冲刷后桥下平均流速 (m/s) ,当桥下河床为岩石或有铺砌时,即为 vM/ ;
vM/ ——冲刷前桥下平均流速 (m/s) ,为设计流量除以桥下净过水面积;
v0M ——建桥前桥孔部分的平均流速( m/s);
vc ——建桥前河槽平均流速( m/s);
8
d50 ——河床质中值粒径,即按质量计 50%都较它为小的粒
径( mm),对粘性土河床,可按表 1.1.1 换算; 表 1.1.1
天然空隙比 e 换算粒径 d50 (mm)
>1.2 0.15
粘性土换算粒径 d50
1.2 ~0.6
3
0.6 ~0.3
10
0.3 ~0.2
50
(注:该公式引自高冬光编著的《桥涵水文》。土的空隙比是指土中空隙的体积与土粒的体积之比。)
1.1.2 z (v2
Mv 2
c
)
(1.1.6)
式中: ——系数,见表 1.1.2 ;
vM ——冲刷后桥下平均流速 (m/s) ,可按表 1.1.3 v0M ——建桥前桥孔部分的平均流速( vc ——建桥前河槽平均流速( m/s);
采用;
m/s);
QP ——设计流量( m/s );
3
j ——冲刷前桥下净过水面积(
2
m),即去除桥墩等所占面积
后的过水面积;
表 1.1.2
河滩路基阻断流量与设 计流量的比值 (%)
值表
11~30
<10
31~50
> 50
0.05 0.07 0.10 0.15
9
表 1.1.3
桥下平均流速 vM
土壤类别
桥下平均流速
土质 松软土 中等土
淤泥、细砂、中砂、淤泥质亚粘土 粗砂、砾石、小卵石、亚粘土和粘土
vM
vM
v
0M
1 QP 2
j
v
0M
密实土
大卵石、大漂石、粘土
vM
QP
j
(注:该公式引自 2005 年《公路桥位勘测设计规范》 (JTJ 062-91 ),该规范已由《公路工程水文勘测设计规范》 ( JTG C30-2002 )替代。鉴于该公式计算简便,结果基本合理,仍将它列在此处。 )
1.2 桥下壅水高度
桥下壅水高度 z / 是指桥下断面处的壅水高度, 可根据洪水情势和
土质易冲程度参照表 1.2.1 取值。
表 1.2.1
序号 1 2
桥下壅水高度
z/ 取值
z/ 取值 z/ / 2 z/
洪水和河床土质条件
一般情况
洪水暴涨暴落,土壤坚实,不易冲刷时 洪水涨落缓慢,土壤松,软易冲刷时
3 不计
1.3 壅水曲线
壅水曲线的全长 L 和任意断面 A 处壅水高度 zA 可按下列公式计算:
2 z L
i
(1.3.1)
zA
1
iL A 2 z
2
z
(1.3.2)
L
式中: ——壅水曲线的全长 (m) ;
10
z
——桥前最大壅水高度 (m); i
——河床比降 ( 以小数计 ) ;
A
zA ——任意断面 处的壅水高度 (m) ;
A
L A ——任意断面 至最大壅水断面的距离 (m) 。
2 冲刷计算
建桥后,由于过水断面积减小,桥址断面附近流速增大,水流挟
沙力增大,引起桥址断面附近发生冲刷。 桥址断面附近的冲刷除自然冲刷外,还包括一般冲刷和局部冲刷两部分, 目前国内一般冲刷和局部冲刷主要采用《公路工程水文勘测设计规范》 ( JTG C30-2002)上的公式进行计算。
2.1 一般冲刷计算
2.1.1 非粘性土一般冲刷公式:
(1) 河槽部分
0. 90
0 .66
Q2
Bc (1 ) Bcg
①
h1.04 APd Qc
h
cm
(2.1.1)
Q2
Qc Q
P
Qc
Ad
BZ
Q
(2.1.2)
t 1
0. 15
H Z
(2.1.3)
m);
式中: hp ——桥下一般冲刷后的最大水深(
3
QP ——频率为 P%的设计流量( m/s );
Q2 ——桥下河槽部分通过的设计流量(
3
m/s ),当河槽能扩宽
至全桥时取用 QP ;
11
Qc ——天然状态下河槽部分设计流量(
3
m/s );
3
Qt 1 ——天然状态下桥下河滩部分设计流量( m/s );
Bcg ——桥长范围内的河槽宽度( m),当河槽能扩宽至全桥时
取用桥孔总长度;
BZ ——造床流量下的河槽宽度(
m),对复式河床可取平滩水
位时河槽宽度;
——设计水位下, 在 Bcg 宽度范围内,桥墩阻水总面积与过水
面积比值;
——桥墩水流侧向压缩系数,应按表 2.1.1 确定;
hcm ——河槽最大水深( m);
Ad ——单宽流量集中系数, 山前变迁、游荡、宽滩河段当 Ad ﹥
1.8 时, Ad 值可采用 1.8 ;
H Z ——造床流量下的河槽平均水深( m),对复式河床可取平
滩水位时河槽平均水深;
表 2.1.1
桥墩水流测向压缩系数值
单孔净跨径 L0 (m)
表
设计流速
<1 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 ≥ 4.0
Vs( m/s) ≤10
1.00 0.96 0.96 0.93 0.90 0.89 0.87 0.85
13 1.00 0.97 0.96 0.94 0.93 0.91 0.90 0.88
16 1.00 0.98 0.97 0.95 0.95 0.93 0.92 0.91
20 1.00 0.99 0.97 0.97 0.96 0.95 0.94 0.93
25 1.00 0.99 0.98 0.97 0.96 0.96 0.95 0.94
30 1.00 0.99 0.98 0.98 0.97 0.96 0.96 0.95
35 1.00 0.99 0.98 0.98 0.97 0.97 0.96 0.96
40 1.00 0.99 0.99 0.98 0.98 0.97 0.97 0.96
45 1.00 0.99 0.99 0.98 0.98 0.98 0.97 0.97
注: (1) 系数
是指墩台侧面因漩涡形成滞流区而减少过水面积的折减系数。
12
(2) 当单孔净跨径 L0>45m时,可按 =1-0.375
Vs
计算。对不等跨的桥孔可 L0
采用各孔
值的平均值。单孔净跨径大于
Ad
200m时,取 ≈1.0 。
Q 2 Bcj Ed
h
5 / 3
3/ 5
cm
②
hp
hcq
1/ 6
(2.1.4)
式中: Bcj ——河槽部分桥孔过水净宽(
m),当桥下河槽能扩宽至
全桥时,即为全桥桥孔过水净宽;
hcq ——桥下河槽平均水深( m);
d ——河槽泥沙平均粒径( mm);
E
——与汛期含沙量有关的系数,可按表 2.1.2 选用。
表 2.1.2 E
值
表
0.66
含沙量
( kg/m3)
﹤ 1.0 0.46
1 ~ 10
﹥ 10
E
注:含沙量
0.86
采用历年汛期月最大含沙量平均值。
(2) 河滩部分
Ad
Q1
B
tj
h
5 / 3
5 / 6
h
tm tq
hp
(2.1.5)
V
H 1
Q
Q1
t 1
Qc
QQP
t1
(2.1.6)
式中: Q1 ——桥下河滩部分通过的设计流量( m/s );
htm ——桥下河滩最大水深( m);
3
htq ——桥下河滩平均水深( m);
13
Btj ——河滩部分桥孔净长( m);
VH 1 ——河滩水深 1m时非粘性土不冲刷流速( m/s),可按
表 2.1.3 选用。
表 2.1.3 水深 1m时非粘性土不冲刷流速表
河床泥沙
d ( ) V
H 1
细 中 粗 小 中 大
mm
0.05 ~0.25 0.25 ~0.50 0.50 ~2.00 2.00 ~5.00 5.00 ~10.00
10~20
0.35 ~0.32 0.32 ~0.40 0.40 ~0.60 0.60 ~0.90 0.90 ~1.20 1.20 ~1.50
砂
河床泥
沙
小
卵
中
石
大 漂 石
小 中 大
d (mm)
V
H 1
20~ 40 40~ 60 60~200 200~ 400 400~ 800
>800
1.50 ~2.00
2.00 ~2.30 2.30 ~3.60
3.60 ~4.70
圆 砾
4.70 ~6.00
>6.00
2.1.2 粘性土一般冲刷公式:
(1) 河槽部分
Ad
Q2
B
cj
h
5 / 3
5 / 8
h
cm
cq
hp
0.33 1
I L
(2.1.7)
式中: Ad ——单宽流量集中系数,取
1.0 ~1.2 ;
0.16 ~
I L ——冲刷坑范围内粘性土液性系数,适用范围为
1.19 。
(2) 河滩部分
5 / 3
6/ 7
Q1 htm Btj htq
hp
0.33 1
(2.1.8)
I L
14
2.2 墩台局部冲刷计算
2.2.1 非粘性土河床桥墩局部冲刷公式: (1)
当 V V0
hb
KK2B1
0.60 hp 0.15 'VV0(
)
(2.2.1)
V0
0.15
当 V V0 hb
KK2B1
2
0.60
hp (
VV'0 ) n2
(2.2.2) (2.2.3)
(2.2.4)
(2.2.5) (2.2.6)
V0
K
0.0023
0.375d 0.24
d 2. 2
0.28(d
V0 V ' 0
n2
0.7)0.5
0.12( d 0.5)0.55
( V0 ) 0.23 0.19 lg d
V
式中: hb——桥墩局部冲刷深度( m),为冲刷坑的最大深度;
Kξ ——墩形系数;
B1——桥墩计算宽度( m);
hp——一般冲刷后最大水深(
m);
d ——河床泥沙平均粒径( mm);
V——一般冲刷后墩前行近流速( m/s); V
Ed 1/ 6 h2p / 3
V0——河床泥沙起动流速( m/s);
V0 ——墩前泥沙始冲流速( m/s);
n2 ——指数。
’
(2)
当 V V0 当 V V0
hb K K 1B10.60 (V V0' )
V
(2.2.7)
V
hb K K 2 B10.60 (V V0' )(
'
0n1' ) (2.2.8)
15
h 0 .14
10h
V0
p 0.0246
332d p
(2.2.9)
d
d
0.72
0.8
11
K 1
(2.2.10)
d 0.45
d 0.15
0.06
V '
0
0.462
d V0
(2.2.11)
B1
n1
(V0 ) 0.25 d 0.19
(2.2.12)
V
式中: K 1 ——河床颗粒影响系数;
n1 ——指数。
2.2.2 粘性土河床桥墩局部冲刷公式:
当 hp
2.5时, hb 0.83K B1 0.6I L 1.25V
(2.2.13)
B 1
当 hp
2.5时,
hb
0.55K B1 0.6 hp 0.1I L 1.0V
(2.2.14)
B1
式中:I L——冲刷坑范围内粘性土液性指数, 适用范围为 0.16 ~1.48 2.3 一般冲刷后墩前行进流速计算公式
(1)当采用式( 2.1.1 )计算一般冲刷深度时:
0.1
2
3
VAd
Q0.12
B0.34
c
h
cm
Vc
(2.3.1)
1.04 Qc 1Bcg hc
式中: Vc——河槽平均流速( m/s);
h c——河槽平均水深( m);
(2)当采用式 (2.1.4) 计算一般冲刷深度时:
1 / 6
V Ed hp 2/ 3
(2.3.2)
16
。
(3)当采用式 (2.1.5) 计算一般冲刷深度时:
V VH 1 hp 1/ 5 (2.3.3)
(4)当采用式 (2.1.7) 计算一般冲刷深度时:
(5)当采用式
V
0.33 hp 3 / 5 I L
计算一般冲刷深度时:
V
0.33 hp 1/ 6 I L
17
(2.3.4)
(2.1.8)
(2.3.5)
附件 1:
条文说明
1 总则
1.0.1 本条文主要阐明了制定本规定的目的和作用。
1.0.3 条文中改造的含义包括桥梁拼宽,其对河道的影响应该与原桥
梁一并考虑。
1.0.4 本条文主要阐明了本规定涉河桥梁控制参数的适用范围。
1.0.5 本条文是对涉河桥梁建设提出一般性的规定,既要考虑建桥对
现状河道的影响, 还要分析对规划河道的影响, 应符合河流综合规划
和防洪规划等水利规划。
2 术语
本章仅将本规定中出现的、 重要的术语列出。 术语的解释是概括
性的涵义。部分术语的补充说明如下:
2.0.6 对于 2.0.6 条主槽的定义,受潮汐影响的河道,一般将低水位以下的河槽定义为主槽, 不受潮汐影响的河道, 一般将常水位以下的河槽定义为主槽,如图 2.1 所示。
图 2.1 河床断面
3 涉河桥梁布置
3.1 桥位
条文 3.1.1 选自《公路桥涵设计通用规范(
JTG D60—2004)》第
18
3.1.1 条,该条文符合河道防洪的总体要求,因此录入本规定,并做
了局部修改。水文观测断面和观测设施一般已有较长的连续观测记
录,这些资料是分析河道特性的基本参数, 为维持记录的连续性和代表性,涉河桥梁应避开观测区域,否则应进行专门的论证,重新设置观测区域。另外,也应避开治涝、灌溉、供水等工程设施,保证工程设施的安全运行。
3.2 桥梁防洪标准
从防洪安全来看,桥梁建设的标准应不低于河道防洪的标准。
3.3 桥轴线
该条文参考《公路桥涵设计通用规范 (JTG D60—2004)》第 3.1.3
条,原先是从航行安全来考虑的,如夹角较大,宜增加通航孔净宽。
从防洪角度来看,夹角越小,在主流方向的投影面积减少,阻水面积
降低,有利于洪水的下泄,因此,该条文选入本规定。但从众多的桥
梁建设实际来看,在感潮河段,不同的地形条件,甚至在一个潮过程
中,要保证墩台沿水流方向的轴线与洪水主流流向一致十分困难,
因
此,在以下条文中对桥梁阻水作进一步的明确要求。
3.4 梁底标高
梁底标高是为了满足防汛抢险以及堤防加高加固的需要来确定
的,与梁堤净高有关。 桥梁施工前,应按堤防的规划标准对桥梁覆盖范围的堤防进行加高加固。原则上桥梁与堤防应为立交,若不能避免时,如桥梁与堤防平交,此时应在施工前按堤防的规划标准对堤防进行加高加固。
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防汛通道与梁底的净高应满足防汛抢险车辆通行的净高要求。当桥梁梁底与堤顶的净高不能满足防汛抢险车辆通行的净高要求时,应在堤背坡设置防汛通道及上下堤的交通坡道。
3.5 桥墩布置
桥墩在河道中的布设应考虑桥墩对堤脚冲刷的影响以及与主流
的关系。建桥以后,水流有以下的变化: (1)水流出现向主跨集中的现象,集中的程度随桥墩布设的疏密程度而异; (2)桥墩导流使得水流流向偏转;(3)桥墩间流速增大,并延伸一段距离,桥墩背流侧流速减少。因此,桥墩布设应避开主槽,既有利于通航,也有利于河势的稳定。
《堤防工程设计规范》(GB50286-98)中 9.3.1 条规定桥梁、渡槽、管道等跨堤建筑物、构筑物,其支墩不应布置在堤身设计断面以内。
当需要布置在堤身背水坡时, 必须满足堤身设计抗滑和渗流稳定的要求。本规定中引入该条文。
对有涌潮的河道,还应考虑由于桥墩引起堤防迎水面的受压增加。 3.6 桥梁承台
大多数桥梁设有承台, 承台的迎水面宽度大于桥墩, 把承台埋设在床面下,实际施工上有一定的困难。由于近底水流流速较小,允许主槽处承台出露河床,但宜在平均低潮(水)位以下,从目前已建大型桥梁的可行性研究报告中这一条基本上能够做到。 对于冲淤变化幅度非常大的河段特别是钱塘江河口, 应参考河床冲淤的下包络线, 选取冲刷较深的断面作为承台布设的基础。
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3.7 桥面排水
对桥面排水布置方式的一般要求。
4 涉河桥梁控制参数
4.1 阻水面积百分比
涉河桥梁由于桥墩占用过水面积引起水流收缩和扩散, 相应引起来流上游的水位壅高,壅水高度与桥梁阻水面积百分比、流速、桥墩形状、河床底质等有关,阻水面积百分比是比较明确的参数,也易于控制。根据钱塘江、浦阳江、曹娥江、飞云江、瓯江、甬江等河道上
30 座已建桥梁阻水面积的调查(根据桥梁建设工程可行性及初步设计报告摘录相关资料),阻水面积基本在 5%左右,依据这些建桥对周边的影响专题研究成果, 这样的阻水面积对河道的影响不大, 从实际运行情况来看, 也未对泄洪和防汛以及河势造成明显不利的影响。 但调查中大多是跨越 I 、II 级堤防的桥梁,河流上游山溪性河道以及平原河网上建桥的相关资料较少,这些河道的堤防级别较低,防洪重要性相对降低,借鉴跨越 I 、II 级堤防桥梁的阻水面积百分比的控制标准,对跨越Ⅲ级及Ⅲ级以下堤防以及无堤防河道的桥梁的阻水面积百分比适当放宽要求,提高 1%。
4.2 最大壅水高度
在堤防工程设计中, 由于水文观测资料系列的局限性、 河流冲淤变化、主流位置改变、堤顶磨损和风雨侵蚀等,设计堤顶高程需有一定的安全加高值。安全加高值中并不包含由于建桥引起的水位壅高,因此,水位壅高引起的防洪能力降低必须进行补偿。
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最大壅水高度是指壅水沿程分布中的最大值,受潮汐影响的河
道,壅水高度随涨落潮发生变化, 对堤顶高程影响最大的壅水往往出
现在高水位,而过程最大壅水则出现在急流时刻。
最大壅水高度的控
制值指高水位时的壅水值。
补偿工程一般有加高加固、切滩、退堤等,由于河流两岸往往是
人口密集、岸线利用密度高,切滩和退堤虽能使水位降低,多数情况
下不切实际。补偿工程往往采用堤防加高加固方法,其主要缺点是,
不易对堤防基础进行加固处理,随水位壅高值的大小增加堤身高度,
水位抬高增加堤防损坏的风险, 溃决后造成的危害也有所加大, 对周
边的景观也造成不利的影响。 由于浙江省绝大多数河道已建有标准海
塘,堤防加高加固可考虑在下一轮堤防建设中进行, 或者维护整修时
一并考虑,在加固加高补偿工程实施之前, 涉河桥梁建设引起的壅水
降低了堤防的安全加高值, 因此,壅水高度应该控制在安全加高值的
一定幅度内。根据钱塘江、浦阳江、曹娥江、飞云江、瓯江、甬江等
河道上 30 座已建桥梁引起的壅水高度定床物理模拟和数值模拟研
究,当桥梁阻水面积基本在 5%左右时,不同河道在设计流量条件下最大壅水高度可控制在 12cm 以内。等级越高的江堤,其设计流量也大,同样桥梁的阻水面积,壅水高度增高,随着等级降低,壅水高度相应有所减少。
河口段下游段和口外滨海段的设计高潮位往往受天文潮与风暴
潮的耦合作用引起, 壅水高度因潮汐过程而变, 过程最大壅水高度往往出现在高潮位前, 中潮位近旁,而对堤防有影响的是高潮位时的壅
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水,其值相对较小。
对于河口段小于 1000m河宽的河道,据《浙江省海塘工程技术规定(上册)》第 5.1.3 条,并未指出堤防安全超高值,仅提出堤顶超高值,对于一般堤防,取 1.5 ~2.0m,城市堤防取上限。由浙江省设计风速和河道水深以及常见的断面形式来看, 多数情况下百分十三的爬高值在 1m左右,若换算到安全加高值也在 0.5 ~1.0m。因此,这类堤防可按不允许越浪条款执行。
本条文缺少动床条件下的试验值, 当河床易于冲刷时, 实际壅水高度则要小于定床试验结果。
4.3 壅水叠加
由于设计洪水时水面线平缓, 壅水范围大, 易造成不同桥梁间以及与其它涉水工程间的壅水叠加, 叠加后的最大壅水高度应不超过单个桥梁允许的最大壅水高度。
4.4 流态变化
建桥以后,由于桥墩阻水缩窄水流, 有可能使堤脚前沿流速增加。
根据钱塘江、浦阳江、曹娥江、飞云江、瓯江、甬江等河道上 30 座已建桥梁引起的流速变化定床物理模拟和数值模拟研究, 堤脚前的流速增大值可以控制在 5%以内。
4.5 堤脚冲刷
根据以往经验,冲刷坑的横向尺度约为桩柱迎水宽度的 4~5 倍,单侧宽度约 2 倍,在此规定边墩离堤脚距离宜为边墩宽度(直径)的3~4 倍,边墩有承台的宜为承台的 3~4 倍。
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当流速变化 5%以内时,动床试验和经验公式计算表明,多数情
况下,边滩的冲刷在 0.3m 以内,一般不超过 0.5m。而且堤脚防护块
体的厚度一般在 0.3 ~1m,冲刷深度不得超过块体的厚度,以免影响
堤防的稳定。
5 其它
5.1 依据涉河桥梁的影响程度,采取补救措施,以消除不利影响。
5.2 由于桥梁施工过程中会设置栈桥、围堰、施工便道等,若不能在
汛前拆除,应采取度汛措施,并征得水利主管部门同意。
5.3 涉河桥梁对于第三人合法水事权益的影响程度是否在允许的范围
内,则需参看其它相关的规定或另行研究。
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附录 A
在河流的上游河段或平原小型河道等重要性相对较低的河段,
建桥后的水位壅高及冲刷可采用经验公式进行计算。 但这些公式是在
有限认识和经验的基础上建立起来的, 不可能把所有的影响因素都考
虑进去,只能考虑一些主要的影响因素,加之浙江省河道条件复杂,
因此计算成果必须结合当地的实际情况分析核对,作合理性论证。
在经验公式选择中, 编者查阅了众多国内文献, 但由于各地河流差异较大,且针对本省河流的计算公式较少, 编者以省内部分桥梁为
例,用数学模型或物理模型成果对公式计算结果校核后,选定附录 A 所列公式。
设防标准较高的重要河段,堤防保护的面积大、人口多,岸线的开发利用程度高, 相关涉水工程密集, 而水文现象和河床演变都是比较复杂的自然现象, 为了能够准确把握建桥的影响, 应开展数学模型或物理模型进行试验研究。
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附件 2:
浙江省省级河道一览表
河流
河段名称 起讫地点
衢州市至富春江水电站
干河段
富春江水电站以下
钱
常山港 江山港
主
乌溪江
开化县华埠以下
江山市峡口水库以下
乌溪江水电站以下
塘
要 支 流
江
金华江 新安江 分水江
东阳市横锦水库、武义县莲塘口以下
新安江水电站以下
桐庐县分水镇以下
诸暨市安华水库至临浦镇
浦阳江
临浦镇以下
东苕溪 导流港 西苕溪 龙溪港 环城河 旄儿港 长兜港
临安县青山水库至德清大闸
东
德清大闸至城西大桥
安吉县赋石、老石坎水库至霅水桥
西
霅水桥至城西大桥 城西大桥至白雀塘桥
苕
霅水桥至白雀塘桥 白雀塘桥至太湖长兜口
溪
小梅港 白雀塘桥至太湖小梅口
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河流 曹 娥 江 甬
河段名称
起讫地点
嵊州市东桥至百官老公路桥
干河段
百官老公路桥以下
干河段 主要
姚
宁波市三江口以下
江 余姚市余姚镇以下
江
支流 干
奉化江 河
段
亭下水库以下
临海市始丰溪、永安溪汇合口以下
灵
始丰溪
主要
里石门水库以下
永安溪
江
仙居县城以下
支流
永宁江
干河段
长潭水库以下
青田县大溪、小溪汇合口以下
瓯
小溪
主要
景宁县沙湾以下
大溪
支流
石塘水库以下
江
楠溪江
永嘉县石柱以下
飞 云 江 鳌
干河段
文成县峃口以下
平阳县埭头(北港)、
干河段
江
苍南县桥墩(南港)以下
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