1、學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計工作任務一工作任務一 橋涵設計流量推算及河道沖刷深度計算橋涵設計流量推算及河道沖刷深度計算學習目標：學習目標：1.了解設計流量的含義； 2.熟悉推求設

2、計流量的基本原理及計算方法； 3.理解沖刷計算的目的及沖刷過程； 4.熟悉河道沖刷深度的計算方法。任務描述：任務描述：根據所學知識及公路橋涵有關設計標準及規范的相關內容，完成橋位的設計洪水流量 及設計洪水位、河道沖刷深度計算，并上交橋梁設計洪水流量及設計洪水位、 河道沖刷深度計算說明書。學習引導：學習引導：本工作任務沿著以下脈絡進行學習:學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 一、橋涵設計流量推算 設計洪水流量：對應于某一設計洪水頻率

3、的洪峰流量，簡稱設計流量。 設計洪水位：橋位設計計算斷面上通過設計流量相應的水位，簡稱設計水位。 設計流速：設計流量通過時橋位斷面的河槽平均流速。 因此，應根據工程實際情況，按國家頒發的有關規范選定合適的設計標準，依此推算設計洪水。 公路工程技術標準（JTG B01）學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施

4、工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 橋涵所在地區、河流等情況不同，推求設計流量的方法也不同，盡量搜集多的橋位水文資料，采用不同方法推算設計洪水流量。一般來說，中等以上河流上的橋梁可搜集到橋梁附近水文站歷年來的年最大洪水流量觀測資料，甚至能調查到觀測資料以前發生的特大洪水資料，可應用水文統計的分析方法推算設計流量。較小流域的中小河流難以搜集到水文站實測洪水資料，但可以搜集到降雨資料或地區性水文資料，則可應用地區性公式、暴雨徑流的推理公式等方法推算設計流量。橋位附近資料較少，但相鄰地區或河段有較多資料，可應用相關分析插補、延長水文資料系列。學習情境三學習情境三

5、橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 水文統計法水文統計法經驗公式或推理公式經驗公式或推理公式相關分析相關分析資料多，中等以上流域資料多，中等以上流域小流域小流域資料較少資料較少地區經驗公式地區經驗公式無水文站觀測資料無水文站觀測資料學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （一）利用實測流量資料

6、推算設計流量1.資料的審查 資料的一致性 資料的代表性 資料的獨立性 資料的可靠性學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （一）利用實測流量資料推算設計流量2.資料的插補和延長 流域面積比擬法 相關分析法 過程線疊加法 學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （一）利用實測流

7、量資料推算設計流量3.資料中的特大值 1）流域面積比擬法 2）相關分析法 3）過程線疊加法學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 實測資料累計頻率統計參數經驗頻率曲線理論頻率曲線 但是但是，由于洪水觀測年限與總體相比差之甚遠，經驗頻率點群分布并不是一條光滑的連續曲線；而由三個參數確定的皮爾遜型理論頻率曲線，抽樣誤差也比較大，從而使由計算參數得到的皮爾遜皮爾遜理論頻率曲線理論頻率曲線，與經驗頻率點群偏離較大與經驗頻率點群偏離較大，即兩者

8、配合不是很好，因此必須采用某種方法來確定合適的統計參數，使兩者擬合最好。 通過調整統計參數CS、CV，選擇一條與經驗頻率曲線點群擬合最好的理論頻率曲線，這種方法叫適線法。（一）利用實測流量資料推算設計流量4.設計流量的推算方法學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （一）利用實測流量資料推算設計流量（一）利用實測流量資料推算設計流量4.設計流量的推算方法 選取樣本 繪制經驗頻率曲線 計算水文統計的三個參數Q、Cv和Cs的初始值 繪制理

9、論頻率曲線，用適線法選定Q 、Cv和Cs值 計算設計流量 審查計算結果 學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （二）利用洪水調查資料推算設計流量（二）利用洪水調查資料推算設計流量1.實測洪水流量實測洪水流量1）水文斷面的選擇）水文斷面的選擇計算流量所依據的河流橫斷面稱為水文斷面，應選在近似于均勻流的河段上。水文斷面必須垂直于洪水流向。水文斷面應盡量靠近調查的歷史洪水位，但距橋位也不宜過遠。水文斷面與橋位斷面之間，應無支流匯入，無分流

10、或壅水現象。水文斷面的數量應結合實際需要而定，一般可在橋位上下游各選一個，符合條件的橋位斷面，也可以作為水文斷面使用。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 2）水文斷面的流速和流量計算）水文斷面的流速和流量計算 式中：V斷面平均流速，m/s，對于復式斷面，河槽與河 灘的斷面平 均流速應分別計算； n粗糙系數（糙率）； R 水力半徑，m； i 洪水比降，以小數計。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國

11、家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （二）利用洪水調查資料推算設計流量 1.實測洪水流量 2）水文斷面的流速和流量計算 對于寬淺河段，當水面寬度大于斷面平均水深的10倍以上時，濕周可近似地用水面寬度代替，即水力半徑R近似等于斷面平均水深。水文斷面的流量則為： 單式斷面時 復式斷面時 學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （二）利用洪水調查資

12、料推算設計流量 1.實測洪水流量 3）洪水比降的確定 河流中出現洪峰時的水面比降，稱為洪水比降。 由于天然河流中水流并不完全符合均勻流的條件，其水面比降隨水位而變化，應盡量采用與歷史洪水位相對應的洪水比降。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （二）利用洪水調查資料推算設計流量 1.實測洪水流量 4）河床粗糙系數的選擇 河床的粗糙系數反映水流所受河床阻力的大小，直接影響流速和流量，應根據河流類型及河床特征綜合考慮選定。 河床的粗糙系

13、數最好采用水文斷面所在河段的實測值，或根據水文站的觀測資料確定。如無實測資料，則可參照有關規范中的粗糙系數表（糙率表）或手冊中推薦的粗糙系數表（糙率表），結合實際情況選定。 河槽與河灘的粗糙系數應分別確定。 學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （二）利用洪水調查資料推算設計流量 2.根據洪水流量的混合資料推算設計流量 不連續系列（有特大值）的經驗頻率計算 不連續系列的統計參數 Q、Cv和Cs的確定 設計頻率的推算學習情境三學習情境

14、三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （二）利用洪水調查資料推算設計流量 2.根據洪水流量的混合資料推算設計流量 不連續系列（有特大值）的經驗頻率計算 混合資料構成一個不連續系列（總體），其中實測資料為樣本。通常經驗頻率計算有以下兩種方法。 第一種方法。從數理統計中總體和樣本的關系可知，可以把一個不連續系列劃分為幾個連續系列，作為從總體年抽取的幾個獨立樣本，隨機變量（年最大流量等）在每個相應的獨立樣本中分別排位，每一個獨立樣本都可以按連續系列來處理，

15、分別計算經驗頻率。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （二）利用洪水調查資料推算設計流量 2.根據洪水流量的混合資料推算設計流量 不連續系列（有特大值）的經驗頻率計算 無論是水文站的實測流量資料，還是洪水調查和文獻考證的流量資料，往往都會存在一些比一般年洪峰流量大得多的特大洪峰流量。在水文計算中不能把這些特大值與其他值等同對待，而需要進行適當地調整和處理，這就稱為特大洪水處理。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五

16、十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （二）利用洪水調查資料推算設計流量 2.根據洪水流量的混合資料推算設計流量 不連續系列（有特大值）的經驗頻率計算 具有特大洪水的混合資料，確定其主要三參數的思路是在同一公式中分兩類計算：a個特大洪峰流量考慮其特殊性，單獨作一類處理計算；剩下的（N a）個一般洪峰流量其分布規律，認為以剩下的實測和調查（nl）個資料的分布規律為代表，作另一類處理計算。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材

17、 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （二）利用洪水調查資料推算設計流量 2.根據洪水流量的混合資料推算設計流量 不連續系列的統計參數 Q、Cv和Cs的確定 Cs采用適線法或參考地區經驗選定Cs/Cv值后求得。nliiajjQlnanQNQ111ajnlijjvQQlNaNQQNC11221111學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （二）利用洪水調查資料推算設計流量 2

18、.根據洪水流量的混合資料推算設計流量、 設計頻率的推算 當確定了3個主要參數Q、Cv和Cs的初選值后，混合資料不連續系列的設計流量推算方法，與連續觀測資料的推算方法相同。及最終的Q、Cv和Cs仍采用適線法確定。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （三）根據暴雨資料推算設計流量 1.推理公式 公式形式 推理公式中兩個參數的計算學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁

19、橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （三）根據暴雨資料推算設計流量 1.推理公式 推理公式中兩個參數的計算 損失參數的計算 北方多采用 南方多采用 學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （三）根據暴雨資料推算設計流量 1.推理公式 推理公式中兩個參數的計算 匯流時間的計算 北方多采用 南方多采用 學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教

20、材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （三）根據暴雨資料推算設計流量 2.經驗公式 經驗公式 經驗公式學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 二、河道沖刷深度計算 河床自然演變沖刷的四種類型河流發育成長過程中河床縱斷面的變形河槽橫向移動所引起的變形河段深泓線擺動引起的沖刷變形河槽周期性變形學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職

21、業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 一般沖刷的基本概念 建橋后，由于橋孔壓縮河床，橋下過水面積減小，從而引起橋下流速的增大，水流挾沙能力也隨之增大，造成整個斷面的河床沖刷。這一沖刷過程，稱為橋下斷面的一般沖刷。 隨著一般沖刷的發展，橋下過水斷面逐漸增大，流速逐漸降低，沖刷速率逐漸減小。當橋下河槽各點泥沙的沖刷及淤積達到平衡時，一般沖刷趨于停止，一般沖刷的深度達到最大。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部

22、施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （一）橋下一般沖刷計算 1非粘性土河床的一般沖刷 1）河槽部分 64-2簡化式 64-2簡化式是根據我國實測觀測資料，依據橋下河槽輸沙平衡原理建立的，比較符合我國河流橋下一般沖刷的實際情況，僅適用于有推移質運動的非粘性土河床。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （一）橋下一般沖刷計算 1非粘性土河床的一般沖刷 1）河槽部分 64-1修正式 64-1修正式是根

23、據我國各類河段實測洪水沖刷資料，參照國內外同類公式，根據水力學的連續性原理建立的。 學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （一）橋下一般沖刷計算 1非粘性土河床的一般沖刷 2）河灘部分學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （一）橋下一般沖刷計算 2. 粘性土河床的一般沖刷

24、 粘土粘結力越大，抗沖刷能力越強，沖止速度越大。 1）河槽部分學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （一）橋下一般沖刷計算 2. 粘性土河床的一般沖刷 2）河灘部分學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （一）橋下一般沖刷計算 3.橋臺偏斜沖刷 當橋前無導流堤，而河灘引道路

25、堤阻擋流量較大時，河灘水流在橋臺附近集中，形成偏斜沖刷。 學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （二）橋墩局部沖刷計算 水流流向橋墩時，受橋墩阻擋水流結構發生急劇變化，圍著橋墩發生繞流，在橋墩附近床面形成螺旋形漩渦體系，橋墩周圍發生劇烈沖刷，形成橋墩周圍局部沖刷坑的現象，稱為局部沖刷，引起局部沖刷的水流結構如圖3-1-7所示。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁

26、橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （二）橋墩局部沖刷計算 局部沖刷時，沖刷坑內會發生土壤粗化現象，留下粗粒泥沙，覆蓋在沖刷坑表面上，增大了抗沖能力和粗糙度，一直到水流對河床泥沙的沖刷作用與河床泥沙抗沖作用達到平衡時，沖刷就停止。這時沖刷坑外緣與坑底的最大高差，就是該次水流最大局部沖刷深度。 影響局部沖刷的主要因素有流速、墩形、墩寬、水深和床沙粒徑等。局部沖刷深度hb通常是以一般沖刷hp完成后的標高起算，所表示的是橋墩垂線上的沖刷坑深度。 現規范對橋墩局部沖刷計算有兩類計算公式：一類是用于非粘土河床的65-2修正式和65-1修正式；另一

27、類是粘性土河床的橋墩局部沖刷公式。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （二）橋墩局部沖刷計算 1.非粘性土河床的橋墩局部沖刷 （1）65-2式當v v 0時：當v v 0時：學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （二）橋墩局部沖刷計算 1.非粘性土河床的橋墩局部沖刷 （

28、1）65-1修正式當v v 0時：當v v 0時：學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （二）橋墩局部沖刷計算 2. 粘性土河床的橋墩局部沖刷學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （二）橋墩局部沖刷計算 3.一般沖刷后墩前行近流速的計算 1）當采用式（3-1-11a）（6

29、4-2簡化式）計算一般沖刷深度時： 2）當采用式（3-1-12）（64-1修正式）計算一般沖刷深度時：學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （二）橋墩局部沖刷計算 3.一般沖刷后墩前行近流速的計算 3）當采用式（3-1-13a）式計算一般沖刷深度時： 4）當采用式（3-1-14）式計算一般沖刷深度時： 5）當采用式（3-1-15）式計算一般沖刷深度時：學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材

30、職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （三）橋梁墩臺基礎最小埋置深度 橋梁墩臺處橋下河床自然演變等因素沖刷深度h、一般沖刷深度hp及局部沖刷深度hb三部分沖刷全部完成后的最大水深線，稱為橋下河槽最低沖刷線。全部沖刷完成后的做大水深，稱為總沖刷深度hs。 確定橋梁墩臺基礎埋置深度時，應根據橋位河段具體情況，取河床自然演變沖刷、一般沖刷和局部沖刷深度的不利組合，作為確定橋梁墩臺基礎埋深的依據。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下

31、部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （三）橋梁墩臺基礎最小埋置深度 計算公式學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 三、案例 南方地區某橋位地處開闊河段，河道基本順直，上游有河灣，河床平坦，兩岸較為整齊，無坍塌現象。實測橋位河流橫斷面如圖所示，可作為水文斷面進行流量計算。據形態調查得：河灘部分表土為粗砂，nt=0.025，河槽部分表土為礫石， nc=0.032 。調查的歷史洪水位為135.00m

32、，洪水比降為0.5，沿橋軸向斷面資料如表。試求其相應的歷史洪水流量。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 解：（1）列表計算水力三要素 過水面積A和水面寬度，可根據圖3-1-8所示河流橫斷面列表計算，如表3-1-16所示。學習情境三學

33、習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 （2）計算流速和流量 河槽部分：學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7

34、-114-12206-4 河灘部分： 左灘 右灘 學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 全斷面總流量： 全斷面平均流速：學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計工作任務二工作任務二 剛性擴大基礎設計剛性擴大基礎設計學習目標：學習

35、目標：1.了解橋梁基礎埋置深度的確定要求； 2.理解剛性擴大基礎的作用效應計算； 3.掌握剛性擴大基礎的設計驗算內容和方法。任務描述：任務描述：根據所學知識及公路橋涵有關設計標準及規范的相關內容，完成橋梁基礎的施工圖設計， 并上交 橋梁基礎設計說明書和基礎施工圖。學習引導：學習引導：本工作任務沿著以下脈絡進行學習:學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 剛性擴大基礎設計計算的一般步驟和內容為： (1) 確定結構物主要方案，包括基礎類型

36、與材料等； (2) 初步選定基礎的埋置深度； (3) 初步擬定基礎的形狀和尺寸； (4) 驗算地基強度（持力層和軟弱下臥層）； (5) 驗算基底的合力偏心距； (6) 驗算基礎抗滑動和抗傾覆穩定性； (7) 必要時驗算基礎的沉降。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 一、基礎的作用及作用效應組合1.基礎的作用 基礎底面位于透水性地基上的橋梁墩臺，當驗算穩定時，應考慮設計水位的浮力，當驗算地基應力時可僅考慮低水位的浮力，或不考慮水的浮

37、力。 基礎嵌入不透水性地基的橋梁墩臺不考慮水的浮力。 作用在樁基承臺底面的浮力應考慮全部底面積。對嵌入不透水地基并灌注混凝土封閉者不應考慮樁的浮力，在計算承臺底面浮力時應扣除樁的截面面積。 當不能確定地基是否透水時應以透水或不透水兩種情況與其他作用組合取其最不利者作用效應。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 2.作用效應組合 公路橋涵結構設計應按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態進行作用效應組合，取其最不利效應組合進行設計。 橋梁

38、基礎的作用效應組合與墩臺的作用效應組合基本相同。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 二、基礎埋置深度的選擇 基礎的埋置深度是指從設計地面到基礎底面的距離。選擇基礎的埋置深度是地基基礎設計中的重要步驟，實質上就是選擇合適的地基持力層。 下臥層持力層（受力層）持力層（受力層）FG學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） I

39、SBN 978-7-114-12206-4 1. 地基的工程地質條件 地基的地質條件是確定基礎埋置深度的重要因素之一。 基礎應盡量埋置在良好的持力層上。 當上層土的承載力低，而下層土的承載力高時，應將基礎埋置在下層較好的土層中。 當地基受力范圍內存在軟弱下臥層時，軟弱下臥層的承載力和地基變形也應滿足要求。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 2.水文條件 地下水的情況與基礎埋深也有密切關系。 基礎盡量做在地下水位以上，便于施工，如必

40、須將基礎埋在地下水位以下時，則應采取施工排水措施，保護地基不受擾動。 學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 3.上部結構的形式 上部結構的形式不同，對基礎產生的位移要求也不同。 對中小跨度的簡支梁來說，這項因素對確定基礎的埋置深度影響不大。 對超靜定結構，即基礎發生較小的不均勻沉降也會使內力產生一定變化，這樣上部結構的形式也會影響基礎埋置深度的選擇。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職

41、業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 4. 作用在地基上的荷載大小和性質 作用在地基上的荷載大小和性質是一個涉及結構物安全、穩定的問題。跨度大的橋梁，傳至基礎的荷載就大，因此基礎埋置就深。 結構物荷載的性質對基礎埋置深度的影響也很明顯。如對于承受水平荷載的基礎，必須有足夠的埋置深度來獲得土的側向抗力，以保證基礎的穩定性，減少結構物的整體傾斜，防止傾覆及滑移。 學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） I

42、SBN 978-7-114-12206-4 5. 當地的凍結深度 在寒冷地區，應該考慮由于季節性的凍結和融化對地基土引起的凍脹影響。 為了保證結構物不受地基土季節性凍脹的影響，除持力層選擇在非凍脹性土層外，基礎底面應埋置在天然最大凍結線以下深度。 學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 6. 最小埋置深度 規范規定：涵洞基礎，在無沖刷處（巖石地基除外），應設在地面或河床以下埋置不小于1m處；若有沖刷，基底埋深應在局部沖刷線以下不小于1

43、m；如河床上有鋪砌層時，基礎底面宜設置在鋪砌層頂面以下不小于1m。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 三、基礎尺寸的擬定 基礎尺寸包括平面尺寸和立面尺寸兩方面，擬定時一般要考慮上部結構的型式、荷載大小、基礎埋置深度、地基允許承載力及墩臺底面的形狀和尺寸等因素。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-

44、7-114-12206-4 1.基礎立面尺寸 考慮整個建筑物的美觀，并保護基礎不受外力破壞，基礎一般要求不外露。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 1.基礎立面尺寸 規范規定墩臺基礎頂面不宜高于最低水位或地面的標高。在基礎埋置深度也即基礎底面標高己選定的情況下，基礎頂面標高己確定，基礎總高度即為頂面和底面標高之差。 基礎較厚（超過1m）時，可將基礎的剖面澆（砌）筑成臺階形，如圖所示。混凝土基礎每級臺階高度一般不小于 50cm，砌石

45、基礎每級臺階高度一般不小于 75cm。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 2.基礎平面尺寸 基礎平面尺寸主要是基礎頂面和底面尺寸。基礎頂面的形狀應與墩臺底部形狀相適應，考慮到施工的方便性，橋墩底部形狀以圓端形居多，但一般基礎仍采用矩形。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-

46、4 2.基礎平面尺寸 基礎頂面的尺寸應大于墩臺底部的尺寸。基礎頂面邊緣到墩臺底部邊緣的距離，稱為基礎的襟邊寬度，如圖中的 c。 學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 2.基礎平面尺寸 基礎頂面的最小尺寸應為： 式中：bmin 基礎頂面的最小寬度或長度； b0 墩臺底部的寬度或長度； c 襟邊寬度，一般不小于 1530cm。cbb20min學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規

47、劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 2.基礎平面尺寸 基礎底面尺寸不得小于基礎頂面的最小尺寸。 從墩臺底部外緣到基礎底面外緣的連線與豎線的夾角，稱為基礎擴展角，如圖3-2-2b) 中的，為了保證剛性基礎本身有足夠的強度和剛度，通常限制擴展角不超過一定的極限值，該擴展角的極限值常稱為基礎的剛性角，用max 表示，它與基礎所采用的材料有關。因此，必須使基礎的擴展角max，這樣基礎底面的最大尺寸應為：max0maxtan2Hbb學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材

48、橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 2.基礎平面尺寸 基礎底面形狀應與頂面相配合，其合理的尺寸，一般要通過試算最后確定。 先應根據荷載大小和地基強度，參照上述最小襟邊寬度和剛性角所要求的最小和最大尺寸，從中初選一個底 面尺寸，然后進行各項驗算，根據驗算結果，再作適當修改。 如果采用最大尺寸還不能滿足驗算要求，那就應改用強度較大的均工材料或加大基礎的埋置深度。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-

49、114-12206-4 四、地基承載力四、地基承載力 地基設計采用正常使用極限狀態，所選定的地基承載力為地基承載力容許值。 確定地基容許承載力，有以下幾種途徑： （1）借鑒鄰近結構物的經驗； （2）利用理論公式計算； （3）利用現場荷載試驗成果或觸探試驗資料確定； （4）按設計規范確定。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 公路橋涵地基與基礎設計規范（JTG D63-2007）提供的經驗公式和數據確定地基容許承載力的步驟。 1）確定

50、土的分類名稱 2）確定土的狀態 3）確定地基承載力基本容許值 4）確定修正后的地基承載力容許值 5）軟土地基承載力容許值 6）地基承載力容許值的提高學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 五、地基與基礎的驗算 基礎埋置深度和尺寸初步擬定后，是否符合各項設計要求，還必須通過具體驗算加以確認。 每一個驗算項目均分縱向和橫向驗算兩部分，不予疊加。 地基承載力驗算，主要是使基底應力和下臥各土層中的應力不超過地基土的容許承載力，以保證基礎不因其

51、地基的承載力不足而危及到橋跨結構的安全和使用，其驗算包括基礎底面下地基持力層承載力和受壓層范圍內軟弱下臥層承載力驗算。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 1.持力層承載力驗算 持力層是直接與基底相接觸的土層。持力層承載力驗算的目的是保證基底壓應力不超過地基的容許承載力，以保證持力層地基不發生破壞。學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術

52、(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 1.持力層承載力驗算 1）當基底只承受軸心荷載時： 式中: p基底平均壓應力，kPa； N 作用短期效應組合在基底產生的豎向力，kN； A 基礎底面面積，m2； fa修正后的地基承載力容許值，kPa。afANp學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 1.持力層承載力驗算 2）基底單向偏心受壓 承受豎向力N和彎矩M共同作用時，當基底合力偏心距e0時，應符合下列條件:aRm

53、axfWMANp學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 1.持力層承載力驗算 2）基底單向偏心受壓 對設置在基巖上的墩臺基礎，當基底合力偏心距超出核心半徑時，可僅按受壓區計算基底最大壓應力，不考慮基底承受拉力。基底為矩形截面的最大壓應力按下式計算：aebNdaNp0max23232學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版）

54、ISBN 978-7-114-12206-4 1.持力層承載力驗算 3）當基底雙向偏心受壓 承受豎向力N和繞x軸彎矩Mx與繞y軸彎矩My共同作用時，應符合下列條件:ayyxxmaxfWMWMANpR學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISBN 978-7-114-12206-4 2.軟臥下臥層承載力驗算 當受壓層范圍內地基為多層土組成，且持力層以下有軟弱下臥層（容許承載力小于持力層容許承載力的土層）時，還應驗算軟弱下臥層的承載力。zhaRzfhPzhP)()(21學習情境三學習情境三 橋梁基礎設計橋梁基礎設計“十二五十二五”職業教育國家規劃教材職業教育國家規劃教材 橋梁橋梁下部施工技術下部施工技術(第二版）第二版） ISB