桥渡课程设计

1、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： 09桥梁工程 班 级： 桥梁3班 学 号： 20090110010434 姓 名： 付 强 起止日期：2012.5.27 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：黄河兰州站某座公路桥工程地点：兰州工程性质及内容：由实测的资料设计金沙江的某座中桥，确定桥孔长度、桥面高度等。地质、水

2、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、

3、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   1天计算桥孔长度和桥面标高  1天   1天 确定最低冲刷线标高和埋置深度  1天 

4、0; 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

5、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）193915401954187020101969164018801940146019551430164019701290150019412040195620302220197122702370194213

6、001957136015301972168017401943179019581750193019731210140019441210195912901450197420902210194525801960209022401975141016901946178019611070126019761670183019471440196215401750197711901480194820301963176018901978245026001949790107019641240135019501260134019651050112019511670176019662640290019521460160

7、01967137017101953214022801968205022002 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。河床土质为粗沙、砾石，河槽部分在河底以下内均为沙砾层，平均粒径为，河滩部分在地面以下内为中沙，表层为疏松耕地。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=1/45,河滩=1/35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)50064622.661.42715

8、.3553.75509.660.7645.3551.96725.9763.03546.560.42661.3551.26730.0763.32575.460.61681.3551.9574064.38582.261.74702.3552.35一相关分析：（1）计算两系列中对应流量的均值：（2）由图表数据计算相关系数r及其机误：相关系数较大，非常接近于1(或),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。二、 用直线相关进行流量的插补和延长,按计算公式计算，：按式可求得y倚x的回归方程式：根据上式即可插补和延长兰州站的流量资料，计算结果见表（一）中的数值：顺序号年份上诠站年径流流

9、量（m3/s）兰州站年径流流量（m3/s）1193915401366 2194014601286 3194120401868 4194213001125 5194317901617 6194412101035 7194525802410 8194617801607 9194714401266 10194820301858 11194910707900.5950.4860.3540.2360.289121950134012600.7450.7750.5550.6010.578131951176016700.9791.0280.9581.0561.006141952160014600.8900.8

10、980.7920.8070.800151953228021401.2681.3171.6081.7341.670161954201018701.1181.1511.2501.3241.286171955164014300.9120.8800.8320.7740.803181956222020301.2351.2491.5241.5601.542191957153013600.8510.8370.7240.7000.712201958193017501.0731.0771.1521.1591.156211959145012900.8060.7940.6500.6300.6402219602240

11、20901.2461.2861.5521.6541.602231961126010700.7010.6580.4910.4340.461241962175015400.9730.9480.9470.8980.922251963189017601.0511.0831.1051.1731.138261964135012400.7510.7630.5640.5820.573271965112010500.6230.6460.3880.4180.402281966290026401.6131.6252.6012.6392.620291967171013700.9510.8430.9050.7110.8

12、02301968220020501.2241.2621.4971.5911.544311969188016401.0461.0091.0931.0191.055321970150012900.8340.7940.6960.6300.662331971237022701.3181.3971.7371.9511.841341972174016800.9681.0340.9371.0671.000351973140012100.7790.7450.6060.5540.580361974221020901.2291.2861.5111.6541.581371975169014100.9400.8680

13、.8830.7530.816381976183016701.0181.0281.0361.0561.046391977148011900.8230.7320.6780.5360.603401978260024501.4461.5082.0912.2732.180求 和539504876030.00630.00631.71932.18131.913表（一）2. 设计流量:把已有的年最大流量资料按大小次序排列，如表（二）中。 若按第一种方法计算经验频率，应分为三个系列分别计算：考证期为335年（1644年到1978年），（m取1，2, 3）；调查期为119年（1860年到1978年），（m取1，2

14、，3，4，5，6）；实测期为40年（1939年到1978年），（m取1，2，340），计算结果列于表（二）中。 若按第二种方法计算经验频率，应在考证期335年内统一排位，用公式计算，其中在年中一次取1,2,3；在年中一次取3,4,5,6；n=40,在n年中m 一次取2，340，计算结果列于表（二）中。根据第一种方法和第二种方法求的的经验频率值去经验频率的采用值，列于表（二）中。顺序号 按年份顺 序排列 按流量大 小排列经验频率P(%)第一 种方法经验频率P(%)第二种方法经验频率P（%）（采取值）年份流量年份流量考证期调查期实测期11966>36901966>36900.30 0.

15、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 111943161

16、71953214012.2011.62 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

17、.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

18、.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 73.9574.0371969164019

19、471266 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 421974209019421125 87.80 88.8988.943197514101961107090.24 91.38 91.444197616701965105092.68 93.87 93.9451977119019441035 95.12 96.3696.44619

20、782450194979097.56 98.8598.9 表（二）确定经验频率以后，根据表（二）的数据绘制出经验频率曲线图，如下图所示： 然后，采用三点适线法计算设计流量，可取频率为，得出三个流量值：，。 计算S值： 由表查得时,。 又表可得，时，。 计算： 统计参数的初试值可采用：，按式计算各个指定频率的流量值，列于下表三（一）中，根据表中数值绘制出图（一）；根据图分析可把值调大，假定，计算结果列于下表三（二）中，根据数值绘制出图（二）；再根据图分析可把调小，假定，计算结果列于下表三（三）中，根据数值绘制出图（三）。图中理论频率曲线与经验频率曲线符合得较好。因而可以确定三个统计参数采用值为：

21、， 表（三）统计参数 P（%）0.20.51251020507595(一)16413.903.352.922.471.851.340.78-0.14-0.73-1.370.272.051.901.79 1.671.50 1.36 1.21 0.96 0.800.630.84336931252935 273524612235 19871579 13181034(二)16413.903.352.922.471.851.340.78-0.14-0.73-1.370.332.292.111.96 1.821.611.44 1.260.95 0.76 0.550.84375334553222 29792

22、643 2367 20631565 1246 899(三)16413.823.292.882.441.841.340.78-0.13-0.72-1.390.332.262.091.951.811.61 1.44 1.260.960.76 0.540.78371034233201 29622637 236720631571 1251 888表（三）图（一）表（三）图（二）表（三）图（三）根据公路工程技术标准的规定，一级公路的大桥，设计洪水频率采用1/100（即1%）。计算结果=3222，该桥的设计流量可采用3230。三.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

23、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）。当水位为H=63.80m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+500.5863.800.000.00河滩=336.19m²=122.02m1.559.0213.98 +509.6060.703.1013.98 3.2436.90 119.56 +546.5060.423.38133.543.2928.90 95.08 +575.4060.613.19228.62 2.63

24、6.8017.88 +582.2061.742.06246.502.22 40.4089.69 +622.6061.422.38336.197.1122.75 161.75 河槽=1045.55m²=108.81m +645.3551.9611.84497.94 12.1916.00 195.04 +661.3551.2612.54692.9812.2020.00 244.00 +681.3551.9511.85936.9811.6521.00 244.65 +702.3552.3511.451181.63 10.7513.00 139.75 +715.3553.7510.05132

25、1.385.4110.62 57.45 +725.9763.030.771378.830.634.10 2.58 +730.0763.320.481381.42 0.241.34 0.32 +731.4163.800.001381.74合计230.831381.74表（四）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KO+501.9863.320.000.00河滩=277.95m²=120.62m1.317.629.98 +509.6060.702.629.982.7636.90 101.84 +546.5060.422.9

26、0111.822.8128.9081.21 +575.4060.612.71193.032.156.80 14.62 +582.2061.741.58207.651.7440.4070.30 +622.6061.421.90277.95 6.6322.75 150.83 河槽=993.65m²=104.14m +645.3551.9611.36428.7811.7116.00 187.36 +661.3551.2612.06616.1411.7220.00234.40 +681.3551.9511.37850.5411.1721.00 234.57 +702.3552.3510.97

27、1085.1110.2713.00 133.51 +715.3553.759.571218.624.9310.62 52.36 +725.9763.030.291270.98 0.154.10 0.62 +730.0763.320.001271.60 合计224.76 1271.60 表（五）当水位为H=62.00m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+505.8262.000.000.00河滩=138.24m²=116.78m0.653.782.46 +509.6060.701.302.461.4436.90 53.14 +546.5

28、060.421.5855.601.4928.9043.06 +575.4060.611.3998.660.836.80 5.64 +582.2061.740.26104.300.8440.4033.94 +622.6061.420.58138.24 5.3122.75 120.80 河槽 =857.23m²=102.19m +645.3551.9610.04259.0410.3916.00 166.24 +661.3551.2610.74425.2810.4020.00208.00 +681.3551.9510.05633.289.8521.00 206.85 +702.3552.3

29、59.65840.138.9513.00 116.35 +715.3553.758.25956.484.139.44 38.99 +724.7962.000.00995.47 合计218.97 995.47 表（六）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+507.5961.420.000.00河滩=72.84m²=115.01m0.652.011.31 +509.6060.701.301.311.1536.90 42.44 +546.5060.421.0043.750.9128.9026.30 +575.4060.

30、610.8170.050.416.80 2.79 +582.2061.740.0072.840.0040.400.00 +622.6061.420.0072.84 4.7322.75 107.61 河槽 =798.13m²=101.52m +645.3551.969.46180.459.8116.00 156.96 +661.3551.2610.16337.419.8220.00196.40 +681.3551.959.47533.819.2721.00 194.67 +702.3552.359.07728.488.3713.00 108.81 +715.3553.757.67837

31、.293.848.77 33.68 +724.1261.420.00870.97合计216.53 870.97 表（七）当水位为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+630.7458.00 0.00 0.00 河槽 3.02 14.61 44.12 +645.3551.96 6.04 44.12 6.39 16.00 102.24 +661.3551.26 6.74 146.36 6.40 20.00 128.00 +681.3551.95 6.05 274.36 5.85 21.00 122.85 +702.3552.35 5.

32、65 397.21 4.95 13.00 64.35 +715.3553.75 4.25 461.56 2.13 4.84 10.31 +720.1958.00 0.00 471.87 合计89.45 471.87 表（八）当水位为H=56.00m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+635.5056.00 0.00 0.00 河槽 2.02 9.85 19.90 +645.3551.96 4.04 19.90 4.39 16.00 70.24 +661.3551.26 4.74 90.14 4.40 20.00 88.00 +681.3551.

33、95 4.05 178.14 3.85 21.00 80.85 +702.3552.35 3.65 259.00 2.95 13.00 38.35 +715.3553.75 2.25 297.34 1.13 2.54 2.87 +717.8956.00 0.00 300.21 合计82.39 300.21表（九）当水位为H=54.00m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+640.2754.00 0.00 0.00 河槽 1.02 5.08 5.18 +645.3551.96 2.04 5.182.39 16.00 38.24 +661.3551

34、.26 2.74 43.42 2.40 20.00 48.00 +681.3551.95 2.05 91.42 1.85 21.00 38.85 +702.3552.35 1.65 130.27 1.45 13.00 18.85 +715.3553.75 1.25 149.12 0.63 0.24 0.15 +715.5954.00 0.00 149.27 合计75.32 149.27表（十）当水位为H=52.00m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+644.9852.00 0.00 0.00 河槽 0.02 0.37 0.01 +645.35

35、51.96 0.04 0.010.3916.00 6.24 +661.3551.26 0.74 6.25 0.40 20.00 8.00 +681.3551.95 0.05 14.25 0.032.58 0.08 +683.9352.000.00 14.33 合计38.9514.33表（十一）分别计算出水位为63.8、63.32、62、61.42、58、56、54、52时的流速，流量和过水面积的数据记入表（十二）计算表（四）：河滩部分：河槽部分:全断面总流量：全断面平均流速：表（五）：河滩部分：河槽部分:全断面总流量：全断面平均流速：表（六）：河滩部分：河槽部分:全断面总流量：全断面平均流速：

36、表（七）：河滩部分：河槽部分:全断面总流量：全断面平均流速：表（八）：河槽部分:全断面总流量：全断面平均流速：表（九）：河槽部分:全断面总流量：全断面平均流速：表（十）：河槽部分:全断面总流量：全断面平均流速：表（十一）：河槽部分:全断面总流量：全断面平均流速：水位（m）河滩河槽河滩河槽总流量Q（m³/s）平均流速63.80336.191045.55122.02108.811381.7440802.9663.32 277.95993.65120.62104.141271.6037502.9562.00 138.24857.23116.78102.19995.4728542.8761.

37、4272.84798.13115.01101.52870.9724912.8658.00471.8789.45471.8711142.3656.00 300.2182.39300.215521.8454.00 149.2775.32149.271841.2352.00 14.3338.9514.3360.4051.960.000.000.000.000.000.000.00表（十二）四、确定桥孔长度和桥面标高（1）据上述数据绘制相关关系曲线见上面水位与流量、过水面积、流速三图（2）根据绘制的关系曲线查出相关的水文资料： 设计流量按大桥考虑，设计洪水频率为1%，采用，并由Q=f(H)曲线查的设计

38、水位H=62.56m 有Q=f(H)曲线图可得设计水位时的河槽流量，则河滩的流量。 由V=f(H)河槽平均流速，全断面平均流速，河槽过水面积，设计水位时的总过水面积，则河滩的过水面积 设计最高通航水位，按公路桥位勘测设计规范的要求应采用频率为10%的洪水位，由曲线可查得相应水位（3）确定桥孔长度 用经验公式计算，稳定河段可采用公式计算。由桥位断面图可得 取，则： 用过水面积计算 初步拟定上部构造采用预应力钢筋混凝土简支梁，选用标准跨径30m（桥墩中心间距），并假定墩宽1m。设计流速采用天然河槽平均流速，即，冲刷系数选用，则， 参照桥位处的河流横断面和现场勘查的意见，确定将一岸桥台前缘至于桩号KO+730.07处，采用4孔30m，则另一桥台前缘位于桩号KO+611.07处。 根据桥位断面图计算，桥下实有的毛