桥涵水文设计

1、1. 基本资料 a 水文资料：该桥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；汛期含沙量=2.5kg / m3；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；河槽糙率为41，河滩糙率为30；河床比降i =0.14 ；容许冲刷系数p=1.1。 b 桥梁断面及地质资料：桥位断面测量资料见表2；河床土壤为松软土壤（中砂），中值粒径为25mm，平均粒径为23mm。 c 通航要求：二级三类航道，通航频率p=5%。主桥建筑高度为3.0m，桥面铺装厚度为0.20m。表1年份年最大流量Q相应最高水位H（m41967345034.

2、381968830037.251969790037.131970580035.61971630036.181972665036.61973670036.6519741010037.919751140038.551976560035.541977380034.671978592035.71979590035.681980270033.751981570035.561982600036.11983330034.11984550035.519854500351986605036.2表2桩号河床标高（m）桩号河床标高（m）94K+79542.814925.3179641.5511925.579838.

3、9516628.680035.9918531.2896122.9523534.6598923.5328535.9695K+02624.830145.112. 设计流量的推求 由表1可得知其中有几组流量明显大于其它观测流量，所以应该按特大值处理。 a 特大值处理：把流量从小到大排列，并求出经验频率。表3年份年最大流量Q（m3/s）经验频率(%)(Qj/Q平-1)218871300011.602076444 19751140020.578054804 19741010030.973916961 1968830014.285714290.199435905 1969790019.047619050.

4、142029229 1973670023.809523810.028131072 1972665028.57142857 0.025283814 1971630033.33333333 0.009605643 1986605038.0952381 0.002963346 1982600042.85714286 0.002090526 1978592047.61904762 0.001009924 1979590052.38095238 0.000800526 1970580057.14285714 0.000118045 1981570061.90476194.3084E-05 1976560

5、066.66666667 0.0005756421984550071.42857143 0.00171572 1985450076.19047619 0.04653007 1977380080.95238095 0.1140475231967345085.71428571 0.1589694211983330090.47619048 0.1804998611980270095.23809524 0.280290808 b 用适线法推求理论频率曲线当取用CV=0.38 CS=3.5X0.38=1.33 理论频率曲线（初步适线）当取用CV=0.35 CS=4X0.35=1.4理论频率曲线（调整后）

6、 c 推求设计流量这里可以算出河床总宽度为506m，根据公路工程技术标准（JTG B01-2003）可知，该桥总跨径应在1001000m之间，属于大桥的范畴。由表可知二级公路大桥设计洪水频率为1%。从下表4可以发现，当P=1%时，Q=12307.11m3/s表4 频率（%）设计流量(m3/s)至P=50%的距离X轴Y轴112307.1101-2.326351.39266912307.11211170.9069-2.053751.66526811170.91310495.5157-1.880791.83822310495.52410010.4228-1.750691.9683310010.425

7、9630.24255-1.644852.0741639630.24369316.74405-1.554772.1642439316.74479049.44743-1.475792.2432259049.44788816.08368-1.405072.3139458816.08498608.71364-1.340762.3139458816.084108421.90078-1.281552.4374658431.901207153.67894-0.841622.8773957153.679306366.37641-0.52443.1946166366.376405774.29588-0.2533

8、53.4656695774.296505285.1286803.7190165285.129604855.085930.2533473.9723644855.086704456.854350.5244014.2434174456.854804066.385390.8416214.5606384066.385903646.250831.2815525.0005683656.251953391.561711.6448545.363873391.562983187.286232.0537495.7727653187.286993090.586482.3263486.0453643090.5863.

9、设计水位的推求过水断面 利用CAD软件，分别查询并计算出主槽、左滩、右滩在各个高程的水力参数值，汇总于表5，表6，表7表5（主槽水力参数计算表）河床标高过水面积湿周水力半径河床比降l流速流量31.281692.179327.5075.166850.000141.4498792453.45535.5853213.668380.83348.4385130.000142.0107526461.88835.993367.567380.83338.8426290.000142.0744466985.83738.954492.366380.833311.796150.000142.51386211293.

10、1942.815959.165380.833415.647690.000143.03492618085.62表6（左滩水力参数计算表）河床标高过水面积湿周水力半径河床比降l流速流量31.280000.000140035.5850000.000140035.991.01265.01680.2018420.000140.122140.12367938.9518.77378.58912.1857590.000140.59784211.2237142.8151.545213.47793.8244240.000140.86808644.74565表7（右滩水力参数计算表）河床标高过水面积湿周水力半径河床

11、比降l流速流量31.280000.000140.50976875.2844335.585147.683785.81271.7210010.000140.50976875.2844335.99185.5008100.1911.8514720.000140.53521799.283238.95489.3165106.15364.6095140.000140.983155481.07442.81908.5251113.92917.9744780.000141.4168381287.233 将上面三表汇总于洪水断面水力参数详表，如表8表8（洪水断面水力参数详表）河床标高过水面积流量流速31.28169

12、2.17942453.4553361.44987935.5853361.35136537.1727071.94480535.993554.08087085.243511.99355238.955000.456511785.485032.35688242.816919.235119417.6032.806322 绘出桥位断面Q-h关系曲线图如下图所示，经过三次抛物线拟合可以发现，Q与h的关系近似满足下述函数：y = 70.179x2 - 3723x + 50216。在1.2节中已求出的设计流量为12307.11m3/s，从上表可以发现其设计水位位于38.95m42.81m之间，按照内插法求得设计

13、水位： h=38.95+（42.81-38.95）/(19417.603-11785.485)*(12307.11-11785.485)=39.214m4. 确定桥长及布孔 当设计水位h=39.214m时，天然河槽平均流速Vc=2.514+（3.035-2.514）/（42.81-38.95）*（39.214-38.95）=2.550m/s 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1:0.9:0.65。这里选用5孔连续梁，各孔跨径为65+90+100+90+65=410m，中间3

14、孔均能满足通航需求，选用双柱式桥墩，墩径取2.0m，右桥台桩号为95K+210。 设计流速Vs采用天然河槽平均流速Vc，则有： U=1-0.375*2.550/98=0.99 =2/100=0.02 Aj=Qs/upVs=4431.88m2 Aq=Aj/（1- ）=4522.33m2 桥下过水断面实际面积为A=5131.69m2 大于计算面积Aq ，说明布设方案符合需要的桥下最小过水面积。桥孔净长Lj=410-2*11=458m即为所求。桥孔布置5. 确定桥面最低标高 a 按设计洪水通过要求的最低高程，主桥建筑高度为3.0m，桥面铺装厚度为0.20m。 Hmin=Hs+h+hj+hD=39.2

15、1+(0.10+0.40)+0.50+3.20=43.41m b 按二级三类航道设计，通航净空高度为10.0m。 通航频率p=5%，该频率对应的流量Q20%=7153.68m3/s。推算设计水位H20%=35.99+0.043=36.03m。 Hmin=H20%+Hm+HD=36.03+10+3.2=49.23m以上计算结果表明，应当按通航净空要求控制桥面高程，其值为Hmin=49.23m6. 确定桥梁墩、台基底标高 a 桥下断面一般冲刷后水深 A=(B/H)0.15=1.0566 Hp=1.04*（AQ2/Qc）0.90Bc/u(1-)B20.66hmc=19.16m b 起动流速 V0=(h/d)0.1429d+0.000000605*(10+h)/d0.720.5=0.575m/s 桥墩起冲流速 V0=0.645（d/B1）0.053V0=0.2345m/s K=1.0 B1=2.0m n=(v0/v)9.35+2.33lgd=0.079hb(H)=0.46KB10.6hp0.15d-0.068(v-v0)/(v