调治构造物

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《公路工程水文助测设计规范》推荐 导流堤堤头冲刷深度按下式计算：
式中：
hs
3.37(
L )0.42 B
Fr 0.38hCm
hs—— 堤头冲刷深度 L—— 上游堤端至河岸距离
ห้องสมุดไป่ตู้B—— 当另一侧河滩设导流堤时，为设计水位时水面总宽度；当两侧均设导
流堤，为设计水位线至河槽中泓线的距离。
Fr——堤头行近水流弗若德数
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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。
导流堤
常见的调治构造物
导流堤
调治构造物
丁坝
顺水坝
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• 调治构造物的布设原则：
➢ 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。
概述
• 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。
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1.导流构造物 调治构造物 2.挑流构造物
3.防护构造物
①导流堤 ②梨形堤 ③锥坡体 ①丁坝 ②顺坝 ③挑水坝 ①堤岸防护 ②坡面防护 ③路基防护与加固
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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。
E —— 桥孔偏置率
R1=0.50R0, R2=0.25R0, Rd=R2,
圆心角θ1=45° 圆心角θ2=45°~ 60° 圆心角θd=45°~ 60
上游堤长度
Sst
( 30 180
) R0
( 45 180
) R0
( 2 180
) R0
( R0 6
R1 ) ( 2 4 180
) R0
下游堤长度
改进圆曲线组合堤： • 其平面轴线是由三种不同半径的
圆曲线构成。基本半径为：
B/h >1000 k 30
1000~500 25
500~200 20
<200 15
R0=
Btd k
(1+ 1-E 10
)(
Qte Qtd
)7/8
E 1 Qxi Qda
• 式中：
Btd、Qtd—— 导流堤所在一侧河滩宽度 和天然状态的河滩流量。
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。
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梨形堤的布设
圆曲线组合堤（1985年 陆浩改进） 美国联邦公路总署标准1/4椭圆 a/b=2.5
Qte—— 导流堤所在一侧的路堤拦阻流量 Qxi —— 被阻挡较小一侧的天然流量
Sxt
(5 180
) R0
( d 180
) R2
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R0
( d 180
) R2
Qda—— 被阻挡较大一侧的天然流量
K —— 与桥位河段水流宽深比有关的系数
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三、导流堤冲刷
导流堤附近的流速分布和冲刷地形图
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。
➢ 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。
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顺应水势、因势利导、因地制宜
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第一节 导流堤
• 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。
适用条件:河滩流量较大时
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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。
导流堤
• 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。
• 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。
导流堤绕流的流线
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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
Fr= v2/gh
H——堤头天然水深
Cm—— 边坡减冲系数
Cm=e-0.07m
m——边坡系数
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四、导流堤的横断面和坝顶高程
❖ 导流堤横断面尺度按下表采用：
❖ 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