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桥涵水文课程大作业

桥涵水文课程大作业

习题一

一、基本资料

某二级公路跨越某平原次稳定河段，基本资料如下：

1.水文资料

1）桥位附近水文站历年最大流量及相应水位资料（见本题表1）。1887年，1974年和1975年的流量是由调查到的历史洪水位推求得到，其中，1974年、1975年亦在实测期内；

2）汛期含沙量；

3）河段基本顺直，桥位轴线与河道正交，属狭窄水面的河流，河槽内天然冲淤比较明显，主流在河槽内摆动，汛期多为6~7级风，平均风速为13.9m/s，沿浪程方向平均水深为12m，计算浪程为700m；

4）河槽糙率、；

5）河床比降i=0.14‰；

6）容许冲刷系数p=1.1.

2.桥梁断面及地质资料

1）**江桥位断面测量资料（见本题表二）；

2）桩号94K+805、95K+185为滩槽分界点；

3）河床土质状况

河床土壤为松软土壤（中砂）；

表层：，；

下层：，。

中值粒径，平均粒径

3.通航要求：二级三类航道，通航频率P=5%。

桥位T型梁，结构高度为1.2m，桥面铺装厚度为0.12m

4.设计计算要求

1）设计流量和设计水位的推求；

2）确定桥长及布孔（1:500）；

3）确定桥面最低标高；

4）确定墩台基底标高；

5）设计计算说明书、Q~H关系曲线图、和桥孔布置图。

表一年最大流量和相应水位表

表二里程桩号及标高

二、设计流量

1、将流量按大小值排列，并计算出经验频率，列于表三。

表三洪水资料

即n=20；实测期内有两个特大值（1974年和1975年），即l=2；特大洪水最早出现年份是1887年，而实测期最后年份是1986年，则考证（调查）期N=(1986-1887)+1=100年。

2、用适线法推求理论频率曲线

计算系列平均流量

计算系列变差系数

应用矩适线法确定采用的统计参数和理论频率曲线。

（1）试取，，

（2）根据上一次拟合的结果，适当增大，并且增大，使得增大的更多，所以试取，，

3、推求设计流量

河床起始桩号为94K+795，终点桩号为95K+301，算出河床总宽度为506m，根据《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）表5.0.2可知，该桥总跨径应在

1001000m之间，属于大桥的范围。由表5.0.4可知，二级公路大桥设计洪水频率为1%。从上表可以发现，当设计洪水频率为1%时，。

表5.0.2桥涵分类

表5.0.4桥涵设计洪水频率

三、设计水位的推求

1、典型点的水力参数

用EXCEL表格绘出的过水断面图如下图所示：

2、推求设计水位

在CAD中绘出过水断面图，计算出的主槽、左滩、右滩在各个高程的水力参数值：

水力参数计算表

式中：——过水断面面积

——谢才系数

——水力半径

——水力梯度

——糙率

桥位断面水力参数表

系近似满足如下函数：，当

时，。即当设计流量为时，设计水位为m。

四、确定桥长及布孔

前面已经求出设计水位，设计流量，按内插法求得桥下过水断面面积为，桥下平均流速

设计资料中给出了容许冲刷系数，这里选用冲刷系数法计算桥下过水面积。

根据别列柳博斯基假定，当桥下过水面积扩大到使桥下（平均）流速等于天然河槽流速时，桥下冲刷即停止。当设计水位时，天然河槽平均流速为

采用桥孔净长公式计算最小桥孔净长度：

式中：

——最小桥孔净长度（m）；

——设计洪水流量（m3/s）；

——设计洪水的河槽流量（m3/s）；

——河槽宽度（m）；

对于次稳定性河段，式中的取0.95，取0.87；则算出最小桥孔净长度为：

根据桥位河床横断面形态，将左岸桥台桩号布置在94K+800处，根据通航要求，按二级三类航道设计，通航净宽应不小于75.0m。根据经验和受力条件，经济跨径比为1:1:0.6。这里选用6孔连续梁，各孔跨径为

60+100+100+100+100+60=520m，中间3孔均能满足通航要求，选用双柱式桥墩，墩径取2.0m，右桥台桩号为95K+320，这样桥孔布置如下图所示：

设计流速采用天然河槽平均流速，则

桥下过水断面实际面积，大于上述计算的，说明布设方案符合需要的桥下最小过水面积。桥孔净长

，即为所求。

五、确定桥面最低标高

1、桥前壅水高度和桥下壅水高度

冲刷前桥下流速

天然桥下平均流速，计算得：

冲刷后桥下平均流速：

系数：

桥前最大壅水高度：

桥下壅水高度取，则

2、浪高

由实测风速换算得到的计算风速为,沿浪程方向平均水深

为，计算浪程为。其中：

，

，

所以

因为

应取，则波浪高度为

按《公路工程水文勘测设计规范》，静水面以上波浪高度取2/3的波浪高度计；另外，波浪在桥墩前被阻挡时，墩前波浪高度将会壅高，近似取壅高值为。这样，静水面以上的波浪高度为波浪全高的0.86倍，即

3、波浪坡面爬高

桥头路堤和导流堤顶面高程应计入波浪坡面爬高。

4、桥面最低高程计算

（1）主桥建筑