桥渡设计课程设计任务书-黄河的某座中桥.doc

华东交通大学理工学院桥渡设计课程设计任务书题 目： 桥渡课程设计 专 业： 道路桥梁与渡河工程 班 级： （1） 学 号： 20130110100118 姓 名： 李小虎 起止日期： 2016.6.12016.6.10 指导教师： 岳文霞 说 明1、课程设计任务书由指导教师填写，并经分院审定，下达到学生。2、学生根据指导教师下达的任务书独立完成。3、本任务书在课程设计完成后，与成果一起交指导教师，作为论文评阅主要档案资料。一、 课程设计的要求和内容（包括原始数据、技术要求、工作要求）工程名称：黄河的某座中桥工程地点：兰州市工程性质及内容：由实测的资料设计黄河的某座二级公路上的中桥，确定其桥孔长度、桥面高度和桥墩桥台冲刷等。地质、水文资料：实测的地质、水文等资料见附表。设计要求：运用所学知识处理实测数据；掌握中桥的桥孔长度、桥面高程、桥墩冲刷等的计算过程；了解设计工程中所运用的公式及其适用条件。设计主要内容：1 整理水文资料；2 根据给定的原始资料，利用相关分析方法延长插补水文资料；3 根据延长插补后的水文站资料，用适线法推求设计流量；4 通过文献考证和调查历史洪水，用特大洪水处理法推求设计流量；5 绘制水位与流量、过水面积、流速关系曲线图，根据所推求的设计流量，采用形态法推算相应的设计水文；6 根据设计流量和设计水位，结合规范、标准，计算桥孔长度和桥面标高；7 进行冲刷计算，确定该桥墩台的最低冲刷线标高和埋置深度。二、时间分配内 容各环节时间分配讲授实验上机习题讨论课外小计 设计目的要求介绍1天1天 水文资料整理1天1天推求设计流量 1天1天 推算设计水位 1天天1天 计算桥孔长度和桥面标高 1天天1天 确定最低冲刷线标高和埋置深度1天天1天合计1天5天6天三、相关资料1 洪水流量资料黄河兰州某站，有1939-1978年不连续40年的实测资料，而在靠近兰州站附近有上诠站有1939-1978年40年的连续40年年径流资料（如下表）。兰州站自1860年以来历史文献对洪旱灾害记载详细，通过多次调查和考证，认定1860年以来特大洪水年有（按大小顺序排列）1924年（3690m3/s）、1860年（3500m3/s）、1892年（3320m3/s）、1905年（3190m3/s）、1928年（2940m3/s）、1966年（实测系列中提出1966年作为特大洪水处理）共6年，其中1924年，1860年洪痕有刻字，其余年份洪痕高程有记载，通过再三调查 考证确认1860年以来120年内不会漏掉象1966年级的洪水。并且考证认为1924年、1860年洪水可以延长到1644年以来的洪水进行考证。所以这两年洪水的重现期给予336-120年的范围。年份兰州站年径流流量（m3/s）上诠站年径流流量（m3/s）年份兰州站年径流量（m3/s）上诠站年径流流量（m3/s）年份兰州站年径流流量（m3/s）上诠站年径流流量（m3/s）19391540195418702010196916401880194014601955143016401970129015001941204019562030222019712070237019421300195713601530197216801740194317901958185019301973121014001944121019591290145019741990221019452580196020902340197514101790194617801961107012601976147017301947144019621440165019771190138019482000196315601990197825502600194989011701964144013501950126013401965115011201951167017601966264029001952166016001967137015101953204022801968215022002 桥位横断面图桥位河段基本顺直，上游有河湾，河床平坦，两岸较为整齐，无坍塌现，水流与桥位斜交角度。河床土质如图所示，河内无通航。实测桥位处河流横断面如图，可作为形态断面进行流量计算，进行冲刷计算时，桥位断面可作为计算断面，经过调查确定，桥位河段历年汛期平均含沙量为，桩号为河槽与河滩的分界。选定粗糙系数为：河槽，谢才系数，河滩，谢才系数。图1 桥位横断面表1 桩号与河床标高表桩号河床标高(m)桩号河床标高(m)桩号河床标高(m)47068.2622.661.4274465476.567645.3551.96751.666.2482.366.1661.3551.26757.867.1491.465.2681.3551.95758.76850064702.3552.35761.269.2509.660.7715.3553.75769.470546.560.42725.9763.03575.460.61730.0763.32582.261.7474064.38一：相关分析(1)计算两系列中对应流量的均值：(2)由图表一数据计算相关系数r及其机误4Ex： 4Er2.698 = =相关系数r较大，非常接近于1,而且 ,表明两系列的流量之间存在直线相关，相关程度也较为密切。（3）计算x和y =17980.243=438 =16240.274=445则得： y1624=0.988445/438(x - 1798) y=1.004x -181年兰州站流量Qy（m3/s）上诠站流量Qx（m3/s）KxKy KxK2yKxKy份19391365 154019401285 146019411867 204019421124 130019431616 179019441034 121019452409 258019461606 178019471265 144019481857 2030194979010700.595 0.486 0.354 0.236 0.289 1950126013400.745 0.775 0.555 0.601 0.578 1951167017600.979 1.028 0.958 1.056 1.006 1952146016000.890 0.898 0.792 0.807 0.800 1953214022801.268 1.317 1.608 1.734 1.670 1954187020101.118 1.151 1.250 1.324 1.286 1955143016400.912 0.880 0.832 0.774 0.803 1956203022201.235 1.249 1.524 1.561 1.542 1957136015300.851 0.837 0.724 0.700 0.712 1958175019301.073 1.077 1.152 1.160 1.156 1959129014500.806 0.794 0.650 0.630 0.640 1960209022401.246 1.286 1.552 1.654 1.602 1961107012600.701 0.658 0.491 0.434 0.461 1962154017500.973 0.948 0.947 0.898 0.922 1963176018901.051 1.083 1.105 1.173 1.138 1964124013500.751 0.763 0.564 0.582 0.573 1965105011200.623 0.646 0.388 0.418 0.402 1966264029001.613 1.625 2.601 2.639 2.620 1967137017100.951 0.843 0.905 0.711 0.802 1968205022001.224 1.262 1.497 1.591 1.544 1969164018801.046 1.009 1.093 1.019 1.055 1970129015000.834 0.794 0.696 0.630 0.662 1971227023701.318 1.397 1.737 1.951 1.841 1972168017400.968 1.034 0.937 1.069 1.000 1973121014000.779 0.745 0.606 0.554 0.580 1974206022101.229 1.2681.511 1.609 1.559 1975141016900.940 0.868 0.883 0.753 0.816 1976167018301.018 1.028 1.036 1.056 1.046 1977119014800.823 0.732 0.678 0.536 0.603 1978245026001.446 1.508 2.091 2.273 2.180 合计487305395030.006 30.006 31.719 32.174 31.910 表一顺序号 按流量大小排列经验频率（%）Ki（Ki-1）2（Ki-1）3Ki2年份流量p=（m/n+1）x100%123456781196626402.41.646 0.417 0.269 2.709 2197824504.91.527 0.278 0.147 2.333 3194524097.31.502 0.252 0.126 2.256 4197122709.81.415 0.172 0.072 2.003 51953214012.21.334 0.112 0.037 1.780 61960209014.61.303 0.092 0.028 1.698 71974209017.11.284 0.081 0.023 1.649 81968205019.51.278 0.077 0.021 1.633 919562030221.266 0.071 0.019 1.602 101954187024.41.166 0.028 0.005 1.359 111941186726.81.164 0.027 0.004 1.355 121948185729.31.158 0.025 0.004 1.340 131963176031.71.097 0.009 0.001 1.204 141958175034.11.091 0.008 0.001 1.190 151972168036.61.047 0.002 0.000 1.097 1619511670391.041 0.002 0.000 1.084 171976167041.51.041 0.002 0.000 1.084 181969164043.91.022 0.001 0.000 1.045 191943161646.31.007 0.000 0.000 1.015 201946160648.81.001 0.000 0.000 1.002 211962154051.20.960 0.002 0.000 0.922 221952146053.70.910 0.008 -0.001 0.829 231955143056.10.892 0.012 -0.001 0.795 241975141058.50.879 0.015 -0.002 0.773 2519671370610.854 0.021 -0.003 0.730 261939136563.40.851 0.022 -0.003 0.724 271957136065.90.848 0.023 -0.004 0.719 281959129068.30.804 0.038 -0.008 0.647 291970129070.70.804 0.038 -0.008 0.647 301940128573.20.801 0.040 -0.008 0.642 311947126575.60.789 0.045 -0.009 0.622 3219501260780.786 0.046 -0.010 0.617 331964124080.50.773 0.051 -0.012 0.598 341973121082.90.754 0.060 -0.015 0.569 351977119085.40.742 0.067 -0.017 0.550 361942112487.80.701 0.090 -0.027 0.491 371961107090.20.667 0.111 -0.037 0.445 381965105092.70.655 0.119 -0.041 0.429 391944103395.10.644 0.127 -0.045 0.415 40194979097.60.493 0.258 -0.131 0.243 合计6415739.998 2.847 0.377 42.843 表二二绘制经验频率曲线列表二数据三：绘制理论曲线（1）理论频率曲线计算Q(即Qy): Q=1604（m/s）计算Ki，并计算(Ki-1)及(Ki-1)，列入图表二中.计算Cv ， Cs Cv= Cs= 表三 ：皮尔逊型曲线P(%)51020507590951.781.320.81-0.08-0.71-1.22-1.48Kp1.48 1.36 1.22 0.98 0.81 0.67 0.60 Qp(m3/s)2375 2176 1955 1569 1297 1076 963 （2）三点适线法在该曲线上，取频率组合P 1-2-3 =5%50%95%，读取三个点的流量值Q 1=2440（m/s）, Q 2 =1573（m/s）,Q 3 =1020（m/s）则： S= = 查表得：S=0.22时，Cs=0.80又查表得Cs=0.80，P 1-2-3 =5%50%95%时，1 =1.84，2 =-0.13，3 =-1.38则： = = Cv= = P(%)550951.84-0.13-1.38Kp1.50 0.96 0.63 Qp(m3)2438 1572 1022 表四(3)求矩适线法：Q(平均)=1629（m/s）Ki2列入图表二中Cv=P（%）5102050759095统计参数Q=16291.781.320.81-0.09-0.71-1.21-1.47Cv=0.27Kp1.48 1.36 1.22 0.98 0.81 0.67 0.60 Cs=0.54Qp(m3)2412 2210 1985 1589 1317 1097 982 表五(4)调整曲线：由Cv=0.27，Q=1629（m/s）2CvCs3690196636900.30 0.300.3 219243690192436900.600.83 0.600.6 318603500186035000.891.67 0.891.0 418923320189233202.50 1.731.7 519053190190531903.332.57 2.6 619282940192829404.17 3.413.4 719391366196626405.002.44 4.254.3819401286197824504.884.25 4.9 919411868 19452410 7.32 6.746.8 1019421125197122709.76 9.23 9.2 11194316171953214012.2011.62 11.6 12194410351960209014.63 14.21 14.2 13194524101974209017.0716.7016.7 14194616071968205019.51 19.19 19.2 15194712661956203021.95 21.6821.7 16194818581954187024.39 24.17 24.2 17194979019411868 26.83 26.65 26.7 181950126019481858 29.27 29.14 29.1 19195116701963176031.71 31.63 31.6 20195214601958175034.15 34.12 34.1 21195321401972168036.59 36.61 36.6 22195418701951167039.02 39.10 39.123195514301976167041.46 41.59 41.624195620301969164043.90 44.0844.1 251957136019431617 46.34 46.57 46.6 261958175019461607 48.78 49.06 49.1 27195912901962154051.22 51.5551.628196020901952146053.66 54.04 54.0 29196110701955143056.10 56.53 56.5 30196215401975141058.54 59.0259.0 31196317601967137060.98 61.51 61.5321964124019391366 63.41 64.0064.0 33196510501957136065.8566.48 66.534196626401959129068.29 68.97 69.0 35196713701970129070.73 71.4671.5361968205019401286 73.17 73.9574.0371969164019471266 75.61 76.4476.438197012901950126078.05 78.9378.9 39197122701964124080.49 81.42 81.440197216801973121082.93 83.91 83.9 41197312101977119085.37 86.40 86.4 421974206019421125 87.80 88.8988.943197514101961107090.24 91.38 91.444197616701965105092.68 93.87 93.9451977119019441035 95.12 96.3696.44619782450194979097.56 98.8598.9 四：总结l 如图所示，综上所述取Cs=0.60， Q=1629（m/s）最接近经验频率曲线。五. 制水位与流量，过水面积 ，流速的关系曲线。过水断面面积和水面宽度B，可根据河流横断面（题中图）列表计算，得出下表。由河流横断面图可知，其水面宽度大于平均水深的10倍，可以用平均水深h代替水力半径计算流速（符号的下脚c和t分别表示河槽和河滩）。计算不同水位高度时的流量、过水面积和流速。当水位时桩 号河床标高（m)水深（m)平均水深（m)水面宽度（m)过水面积（m2)累计面积（m2)合计KO+500.5863.80 0.00 1.55 9.02 13.98 0.00 河滩wt=336.19m2 Bt=122.02m +509.6060.70 3.10 3.24 36.90 119.56 13.98 +546.5060.42 3.38 3.29 28.90 95.08 133.54 +575.4060.61 3.19 2.63 6.80 17.88 228.62 +582.2061.74 2.06 2.22 40.40 86.69 246.50 +622.6061.42 2.38 7.11 22.75 161.75 336.19 +645.3551.96 11.84 12.19 16.00 195.04 497.94 河槽=1045.31m2 =108.81m+661.3551.26 12.54 12.20 20.00 244.00 692.98 +681.3551.95 11.85 11.65 21.00 244.65 936.98 +702.3552.35 11.45 10.75 13.00 139.62 1181.63 +715.3553.78 10.02 5.40 10.62 57.35 1321.25 +725.9763.03 0.77 0.63 4.10 2.58 1378.60 +730.0763.32 0.48 0.24 1.34 0.32 1381.18 +731.4163.80 0.00 合计230.83 1381.50 1381.50 河滩部分： 河槽部分: 全断面总流量： 全断面平均流速： 当水位为H=63.32m时桩号河床标高（m)水深（m)平均水深（m）水面宽度（m）过水面积累计面积合计K0+501.9763.3200河滩Wt=277.79m2 Bt=120.63m1.317.6310+509.6060.72.62102.7636.9101.84+546.5060.422.9111.842.8128.981.06+575.4060.612.71192.92.156.814.59+582.2061.741.58207.491.7440.470.3+622.6061.421.9277.796.6322.75150.83河槽Wc=993.17m2 Bc=107.47m+645.3551.9611.36428.6211.7116187.36+661.3551.2612.06615.9811.7220234.3+681.3551.9511.37850.2811.1721234.57+702.3552.3510.971084.8510.2613133.32+715.3553.789.541218.164.9210.6252.2+725.9763.030.291270.360.154.10.59+730.0763.3201270.96合计228.11270.96当水位为H=63m时桩号河床标高水深（m）平均水深（m）水面宽度（m）过水面积（）累计面积（）合计K0+502.963.00 0.00 0 河滩t=239.34 Bt=119.7m1.156.70 7.70 509.60 60.70 2.30 7.70 2.4436.90 90.04 546.50 60.42 2.58 97.74 2.48528.90 71.82 575.40 60.61 2.39 169.56 1.8256.80 12.41 582.20 61.74 1.26 181.97 1.4240.40 57.37 622.60 61.42 1.58 239.34 6.3122.75 143.55 河槽c=959.56 Bc=103.35m645.35 51.96 11.04 382.89 11.3916.00 182.24 661.35 51.26 11.74 565.13 11.39520.00 227.90 681.35 51.95 11.05 793.03 10.8521.00 227.85 702.35 52.35 10.65 1020.88 9.93513.00 129.16 715.35 53.78 9.22 1150.03 4.6110.60 48.87 725.95 63.00 0.00 1198.90 04.10 0.00 730.07 63.32 0.00 1198.90 01.34 0.00 731.41 63.80 0.00 1198.90 合计228.49 1198.90 当水位H=62m时桩号河床标高水深（m）平均水深（m）水面宽度（m）过水面积（）累计面积（）合计K0+505.862.00 0.00 0 河滩t=121.10 Bt=116.8m0.653.80 2.47 509.60 60.70 1.30 2.47 1.4436.90 53.14 546.50 60.42 1.58 55.61 1.48528.90 42.92 575.40 60.61 1.39 98.52 0.8256.80 5.61 582.20 61.74 0.26 104.13 0.4240.40 16.97 622.60 61.42 0.58 121.10 5.3122.75 120.80 河槽c=856.75 Bc=102.19m645.35 51.96 10.04 241.90 10.3916.00 166.24 661.35 51.26 10.74 408.14 10.39520.00 207.90 681.35 51.95 10.05 616.04 9.8521.00 206.85 702.35 52.35 9.65 822.89 8.93513.00 116.16 715.35 53.78 8.22 939.05 4.119.44 38.80 724.79 62.00 0.00 977.85 04.10 0.00 730.07 63.32 0.00 977.85 01.34 0.00 731.41 63.80 0.00 977.85 合计224.43 977.85 当水位为H=61.42m时桩号河床标高（m)水深（m)平均水深（m）水面宽度（m）过水面积累计面积合计KO+507.4861.42 0.00 0.00 河滩Wt=61.41m2 Bt=115.12m 0.36 2.12 0.76 +509.6060.70 0.72 0.76 0.86 36.90 31.73 +546.5060.42 1.00 32.50 0.91 28.90 26.15 +575.4060.61 0.81 58.65 0.41 6.80 2.75 +582.2061.74 0.00 61.41 0.00 40.40 0.00 +622.6061.42 0.00 61.41 4.73 22.75 107.61 河槽Wc=797.65m2 Bc=101.52m+645.3551.96 9.46 169.01 9.81 16.00 156.96 +661.3551.26 10.16 325.97 9.82 20.00 196.30 +681.3551.95 9.47 522.27 9.27 21.00 194.67 +702.3552.35 9.07 716.94 8.36 13.00 108.62 +715.3553.78 7.64 825.56 3.82 8.77 33.50 +724.1261.42 0.00 859.06 合计216.64 859.06 水位为H=58.00m时：桩号河床标高（m)水深（m)平均水深（m）水面宽度（m）过水面积累计面积合计KO+630.8258.00 0.00 0.00 河槽Wc=471.11m2 Bc=89.31m3.02 14.53 43.88 +645.3551.96 6.04 43.88 6.39 16.00 102.24 +661.3551.26 6.74 146.12 6.40 20.00 127.90 +681.3551.95 6.05 274.02 5.85 21.00 122.85 +702.3552.35 5.65 396.87 4.94 13.00 64.16 +715.3553.78 4.22 461.03 2.11 4.78 10.09 +720.1358.00 0.00 471.11 合计89.31 471.11 水位为H=56m时：桩号河床标高水深（m）平均水深（m）水面宽度（m）过水面积（）累计面积（）合计56K0+505.862.00 0.00 0 00.00 0.00 509.60 60.70 0.00 0.00 00.00 0.00 546.50 60.42 0.00 0.00 00.00 0.00 575.40 60.61 0.00 0.00 00.00 0.00 582.20 61.74 0.00 0.00 00.00 0.00 640.28 56.00 0.00 0.00 2.025.07 10.24 河槽c=290.67 Bc=78.03m645.35 51.96 4.04 10.24 4.3916.00 70.24 661.35 51.26 4.74 80.48 4.39520.00 87.90 681.35 51.95 4.05 168.38 3.8521.00 80.85 702