桥涵水文课程大作业

页 文课程大作业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，2)汛期含沙量ρ=2.5kg/m3；ncntp.1)**江桥位断面测量资料(见本题表二)；3)河床土质状况河床土壤为松软土壤(中砂)；下层：d2=0.35mm，h2=0.80m。中值粒径d50=25mm，平均粒径d=23mm计计算要求2)确定桥长及布孔(1:500)；页 3)确定桥面最低标高；4)确定墩台基底标高；表一年最大流量和相应水位表相应最高水位H(m)50.2QQ河床标高(河床标高(m)15经经验频率P(%)(采用2342864762流量(m3/s)2 054804916961页页年，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 (1)试取ᵃ=0.30，ᵅ=4，ᵃ=0.96ᵆᵆᵄᵄᵅᵄ12页 (2)根据上一次拟合的结果，适当增大ᵃᵆ，并且增大ᵅ，使得ᵃᵆ增大的更多，所以试取ᵃᵆ=0.34，ᵅ=3.21，ᵃᵆ=1.09ᵄᵄᵄ12ᵅ页 据《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)表5.0.2可知，该桥总跨径应在——L>150xL(m)40≤L<150x20≤L<40x5≤L<20xL<5xx页 路公路级公路页 000i2000000000000Q=wC√ᵄᵃC=C=ᵅᵄ6页 水力参数表面积(m2)关系近似满足如下函数：y=68.85ᵆ2−3628.23ᵆ+48547.45，当y=12860.92时，x=39.61。即当设计流量为12860.92ᵅ3/ᵆ时，设计水位前面已经求出设计水位hᵆ=39.61m，设计流量Qᵆ=12860.92ᵅ3/s，按内插法求得桥下过水断面面积为A=5330.10m2，桥下平均流速39.61−38.95ᵆ=2.36+×(2.80−2.36)=2.44ᵅ/ᵆᵆ42.81−38.95页 设计资料中给出了容许冲刷系数p=1.1，这里选用冲刷系数法计算桥下过水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h=39.61m时，天然河槽平均ᵆ=ᵆ=ᵆ=2.44m/sᵄᵅᵃ=ᵃᵆᵃᵅᵅᵄᵅᵅᵃᵅ——最小桥孔净长度(m)；ᵄᵆ——设计洪水流量(m3/s)；ᵄᵅ——设计洪水的河槽流量(m3/s)；ᵃᵅ——河槽宽度(m)；12860.920.87ᵅ12249.9ᵃ=0.95××380ᵅ12249.9mᵆ2.44ᵅμ=1−0.375ᵅᵆ=1−0.375×98=0.99ᵅᵄ2100λ===100 ᵄ12860.92ᵃ=ᵆ==4840.10ᵅ2ᵅᵰᵅᵆ0.99×1.1×2.44ᵆᵃ4840.10ᵃ=ᵅ==4938.88ᵅ2ᵅᵃ=ᵅ==4938.88ᵅ2桥下过水断面实际面积A=5330.10ᵅ2，大于上述计算的ᵃ=4938.88ᵅ2，ᵅᵅ说明布设方案符合需要的桥下最小过水面积。桥孔净长ᵃ=520−2∗11=ᵅ桥前壅水高度∆z和桥下壅水高度∆ᵆᵅᵄ12860.92ᵄᵃ4840.10ᵆ/=ᵆ=ᵄᵃ4840.10ᵅ天然桥下平均流速ᵆᵅᵄ，计算得：ᵆᵅᵄ=ᵆᵅ=2.44ᵅ/ᵆᵄᵆ=ᵄ=−1=2.61ᵅ/ᵆ′2.662.44ᵅ1+0.5ᵅᵄᵆ=ᵄ=−1=2.61ᵅ/ᵆ′2.662.44ᵅ1+0.5ᵅ−0.2522ᵃ===7.580.50.5ᵃᵆ=−0.1==0.68ᵃᵃ7.58×0.682ᵅᵄᵅᵄ2×9.8∆z=ᵄᵆᵆᵃᵃ7.58×0.682ᵅᵄᵅᵄ2×9.8桥下壅水高度∆ᵆ取0.5∆ᵆ，则∆ᵆ=0.5×0.2258=0.11ᵅᵅᵅᵅ浪高∆ℎ2ᵅ9.8ᵆ214.92==0.04414，ᵆ==22.65408ᵆ214.92ᵅ9.8ᵆ==30.89951，==0.52971ᵅᵃ9.8ᵆ==30.89951，==0.52971ᵆᵆ页页 所以̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅0̅̅0∆ℎ= ̅∆ℎ=ᵆᵅᵆ====0.0441412∆ℎ=12∆ℎ=ᵃ∆=2.42×0.189=0.46ᵅᵆ==0.016<0.1应取ᵃᵃ=2.42，则波浪高度为ᵆᵃᵆᵆ近似取壅高值为0.2∆ℎ。这样，静水面以上的波浪高度为波浪全高∆ℎ的ᵆᵆ0.86倍，即0.86∆ℎ=0.86×0.46=0.40mᵆ(1)主桥建筑高度为1.2m，桥面铺装厚度为0.12m。按设计洪水通过要ᵃᵅᵅᵅ=ᵃᵆ+∑∆ℎ+∆ℎᵅ+∆ℎ0=39.61+0.11+0.40+0.50+1.32=41.94ᵅ(2)按二级三类航道通航标准，要求的桥面最低高程通航频率p=5%，对应的流量Q20%=7876.58ᵅ3/s。通航净空高度为ᵃ20%=36.52ᵅᵃ=ᵃ+ᵃ+∆ℎ=36.52+10+1.32=47.84ᵅᵅᵅᵅ20%ᵄ0页380 ᵃᵅᵅᵅ=47.84m380[ᵰ11ᵰᵃ2]0.66ℎᵅᵅᵄᵆ=1.04×[]0.66×39.61−22.95=18.89ᵅℎ——一般冲刷后最大水深(m)；ᵅℎ——桥下河槽最大水深；ᵅᵅᵄᵆᵃ=ᵃ√ᵃ0.15=ᵃ=1.06≤1.8ᵃ——造床流量下的河槽宽度(m)，一般为河槽宽度B；ᵅQ1——计算断面的天然河槽流量ᵄᵅ(m3/s)；Q2——桥下河槽通过的流量(m3/s)；利用65-2修正公式计算0ℎ=ᵃᵃᵃ0.600ℎ=ᵃᵃᵃ0.60ℎ0.15ᵅ−0.068ᵄᵰ100ᵆ00ℎᵄ——桥墩局部冲刷深度(m)，从一般冲刷后河床算起；K——系数，ℎᵄ取回归值(出现几率最大)，K=0.46；ℎᵄ取上限值(外包线，置信区间上界)，K=0.60；ᵃ1——桥墩计算宽度(m)，以垂直于水流方向桥墩的投影宽度计算，反ℎ——墩前行进水深(m)，以一般冲刷后水深ℎ代入；ᵅᵅ——冲刷层内泥沙平均粒径(m)；页ᵃ ᵆ——墩前行进流速(m/s)，以一般冲刷完成时流速记；ᵃᵆ0——床沙启动流速(m/s)，以张瑞瑾公式计算ℎ0.1410+ℎ0.5ᵆ0=ᵅ29ᵅ+0.000000605ᵅ0.72ℎ——水深(m)；ᵅ——粒径(m);ᵆ′0——桥墩起冲速度(m/s)，以下式计算ᵅ0.053ᵅᵅ=ᵅᵆ09.35+2.23ᵅᵅᵅᵆ查墩形系数表得Kᵰ=1.0，计算墩宽ᵃ1=2.0ᵅ，行进水流ℎᵅ=18.89ᵅ，ᵆ=ᵆᵄ=2.66ᵅ/ᵆℎ0.1410+ℎ0.5ᵆ0=ᵅ29ᵅ+0.000000605ᵅ0.7218.890.1410+18.890.50.000350.000350.72=29×0.000350.000350.000350.72=0.57ᵅ/ᵆᵆ′0=0.645又ᵅ0.053ᵅ1ᵆ0=0.645×10.000350.0532×0.57=0.23ᵅ/ᵆᵅ=ᵆ09.35+2.23ᵅᵅᵅᵆ=0.579.35+2.23ᵅᵅ0.00035=0.080(1)ℎᵄ取回归值，ᵃ=0.46ᵆℎ=0.46ᵃᵃ0.60ℎ=0.46ᵃᵃ0.60ℎ0.15ᵅ0.0680=0.46×20.6×18.890.15×0.000350.068=2.18ᵅ2.660.230.0820.570.23页 (2)ℎᵄ取上限值，ᵃ=0.60ᵆᵆ′0)ᵅ0.068(ᵆℎᵄ(ᵆ)=0.46ᵃᵆᵆ′0)ᵅ0.068(ᵆ000=0.60×20.6×18.890.15=0.60×20.6×18.890.15×0.000350.570.23=2.84ᵅᵃᵅᵅᵅ=ᵃᵆℎᵅℎᵄ=39.6118.892.84=17.88ᵅℎℎᵆ=1.950.20ᵃᵃᵯᵃᵃ=ᵆ2ᵅℎ某公路跨越一小河，设计流量ᵄᵆ=22ᵅ3/ᵆ，河床比降ᵅ=0.009，河槽粗糙系数ᵅ=0.033，设计水位ᵃ=101.50ᵅ，河槽横断面和设计流量下的水力计m小桥孔径和相应的最页 平均平均水深水宽过水面积01200设计流量ᵄᵆ=22ᵅ3/ᵆ，设计水位ᵃᵆ=101.50ᵅ，河槽最低点高程ᵃᵅ=100.00ᵅ，天然最大水深ℎ=1.5ᵅ。河槽过水面积ᵃ=7.47ᵅ2，河槽宽度ᵃ=7.32ᵅ，平均水深ℎ=1.02ᵅ，河槽流速ᵆ=2.91ᵅ/ᵆ若小桥进出口取单孔、带锥坡，流速系数ᵱ=0.90，收缩系数ε=0.90。河床加固选用碎石层上铺砌厚度20cm的单层片石，取加固允容流速ᵆ=ᵅ3.5ᵅ/ᵆ，桥下断面为矩形断面，桥下临界水深ℎ为：ᵅᵆ23.52ℎ=ᵅ==1.25ᵅᵅᵅ9.8ᵅᵆ1.3ℎ=1.3×1.25=1.63>ℎ=ᵅᵆᵅᵄ9.8×22ᵃ=ᵃ=ᵆ==5.59ᵅᵆᵰᵆ30.9×3.53ᵅᵆ23.52ᵃ=ℎ+ᵅ=1.25+=2.02ᵅᵅ2ᵅᵱ22×9.8×0.92ᵃᵅᵅᵅᵅ=ᵃ+ᵃ+ᵃ+ᵃ=100+2.02+0.8+0.5ᵃᵅᵅᵅᵅ页 ᵅᵅᵅᵅᵃ=ᵃ−∆−ᵅ−ᵃ=104.2−0.5−0.8−100ᵅᵅᵅᵅℎᵅ=ᵃ×()=2.9×()=1.79ᵅᵆᵅ=√ᵅℎᵅ=√9.8×1.79=4.19ᵅ/ᵆᵄ22ᵃ=ᵆ==2.93ᵅᵅᵅ√ᵅℎ3√9.8×1.793ᵅ流速。设计流量ᵄᵆ=8ᵅ3/ᵆ，因路基高程限制，涵前水深H不得超过2.50m。根据当小于10cm，进行涵，计算涵内临界水深ℎᵅ，涵前水深ᵃ和相应的孔径ᵃᵅ。2.1无压力式盖板涵任意形状断面的平均临界水深̅为：页 =1.25ᵅ式中：̅——平均临界水深(m)ᵆᵅ——临界流速(m/s)，计算时可采用河床的容许(不冲刷)流速。这里根据实际情况，再参照课本表9-3-3，假设涵洞内临界水深ℎᵅ=1.25ᵅ，选取涵洞净高ℎᵄ=1.8ᵅ，∆=0.10ᵅ。则进水水深ᵃ′=ℎᵄ−∆=1.7ᵅ，临界断面过水面积ᵃᵅ==2.286ᵅ2，涵前总水头按下式求解ᵃ0=ℎᵅ+22ᵅᵱ2=1.943ᵅ涵前水深ᵃ=ᵃ′=1.954ᵅ，ε=1，ϕ=0.95，此时计算出的过涵流量为：0.87ᵄ=εϕᵃᵅ√2ᵅ(ᵃ0−ℎᵅ)=8.004ᵅ3/ᵆ该计算值与已知条件ᵄᵆ=8ᵅ3/ᵆ相差很小，所示计算结果较有代表性，涵洞孔径ᵃᵅ=1.58ᵃ1.5=1.853ᵅ86m2εϕ过水流量ᵄᵆ临界水深ℎᵅ涵洞净高ℎᵄ进口水深ᵃ′过水面积ᵃᵅ涵前总水头ᵃ0涵前水深ᵃ涵洞孔径ᵃᵅ2.2无压力式拱涵=1.25ᵅ式中：̅——平均临界水深(m)ᵆᵅ——临界流速(m/s)，计算时可采用河床的容许(不冲刷)流速。这里根据实际情况，再参照课本表9-3-3，假设涵洞内临界水深ℎ