桥涵水文课程设计桥渡课程设计.docx

1、桥涵水文课程设计桥渡课程设计中南大学渡课程设计学生姓名:指导老师:文雨松日期：2011年1月3日桥渡课程设计指导书1.桥梁状况1。桥梁位于I级干线，桥址轴线及梁底标高见图桥下河床断面见图2,桥下河床的左滩主槽分界点为(137.49, 31.81 );桥下河床的右滩 主槽分界点为(289.36, 31.60 );左滩、主槽、右滩的糙率系数分别为 25、40、25。桥梁轴线 与水流交角为90度。0号台的墩台线的X坐标为105.14米桥址轴线及梁底标高2.形态断面25、50、形态断面位于桥址上游120米处。形态断面处左滩、主槽、右滩的糙率系数分别为25。其左滩主槽分界点为(107.01, 32.18

2、 );右滩主槽分界点为(281.87, 32.18桥址与形态断面间的水面坡度为 0.005弧度。形态断面桥下河底线图2桥下河底线及形态断面坐标Z75T 13.63Eif2e. 85ps皿号tn号02号V 76.92T58.4503-t图4基础（圆沉井）|150. mm号墩地质线标高（米）尺寸图19J0, 13000.COleaij 1T300, ociseo, ibooo, ocisei, 00303,0009307, OC02316, OC1S64, 0ST&4, 000342LOOisee, 05S7s,oo1507, 11300, 00ISeSi 05700,00lees, 03216,

3、001S70, oiaii,001S71| 06750, oc1572, 02231,0005Q43, 00lS74j 01300, OC1575, 02311.00 03421,00lS77j O30SO, OQ流量系列年份及流量（立方米/ 秒）图5 3 号墩地质及流量系列3.实测其他资料桥型为一般河流的一般大桥；洪水期没有漂浮物和泥石流; 特征为5公斤/立方米。桥下表层土为砂卵石。4.要求（1）（2）（3）（4）（5）测得浪高为0.27米。含砂量计算形态断面水位关系曲线，并画图。计算设计流量，画出流量统计（P11曲线）图形。 检算梁底水位。检算3号桥墩的基础埋置深度。按水文计算要求修改设计

4、（主槽内桥墩基础底标高都按3号墩处理），画出新的设计图。1、形态断面水位关系曲线计算1.1形态断面形状根据设计资料，画出形态断面形状如下图:形态断面图（单位:由于桥梁可认为位于稳定均匀流河段上，可以利用水利学中的谢才一满宁公式计算各过水 断面对应的的流速：Vi丄R3I2n由于断面可能包括左滩，右滩、主槽，各部分的参数相差较大，故需要分别计算，即先计算各个部分面积的流量Qi ,部分流量等于部分面积i与部分平均流速Vi的乘积:Qi iVi数值见附表一），根据形态断面水位计算总和表可以画出形态断面水位关系图，如下图所示:H(m)05600 1120016800 22400 0 Q(m /s)3.67

5、.210.814.4r v(m18形态断面水位关系曲线2、设计流量计算2.1经验频率计算 根据给出的流量系列年份及流量，可知为含特大洪水系列的频率分析,期 N : N T2 T1 1 48其中特大洪水考证经验频率估算为：对于a项特大洪水：Pm -(MM N 1对于其余(n-l )项观测洪水为：Pm J (1m N 1具体计算结果见下表：1,2,3)a ) m1 lN 1)n I 1顺序号按年份顺序排列按大小排 列经验频率(%)年份流量(m3/s)流量(m3/s)1193.042193117800178004.083196.12419619081190011.34519629807980716.

6、55619632316869021.77719646754675426.98819653421675032.2919665678570037.41167842.63该桥的年最大洪峰流量1119685700564347.851219693216430053.0614197.491419716750342163.4921668.71619735643231673.921719744300231179.141819752311223184.351919763421181189.572894.782.2统计参数估算2.3设计流量通过适线法确定一条和经验点群吻合较好的理论曲线以求得设计流量值，根据经验点

7、的计算，分别选取Cs 1.4、Cs 1.6、Cs1.8而保持Q、Cv不变的这3条理论曲线进行比较，计算结果见下表。3条理论曲线计算值P (%)12520509095曲线 号Q 5783m3 / s3.52.851.980.64-0.28-0.94-1.021Cv 0.72Kp3.523.0522.42561.46080.79840.32320.2625Cs 1.8Qp20197.817512.413918.18382.14581.21854.51524 3Q 5783m /s3.272.711.940.71-0.22-1.04-1.172Cv 0.72Kp3.35442.95122.39681

8、.51120.84160.25120.1576Cs 1.4Qp19247.61693413752.88671.34829.11441.4904.3Q 5783m3 / s3.392.781.960.68-0.25-0.99-1.13Cv 0.72Kp3.44083.00162.41121.48960.820.28720.208Cs 1.6Qp19743.317223.213835.58547.34705.216481193.5将经验点群和理论曲线均描绘在海森几率格纸上，如下图所示:3、梁底水位标咼检算3.1确定设计流量通过时桥址断面水位标高根据形态断面的水位关 系曲线可知当Q 20197.8m

9、3/s，形态断面的设计水位为:H x 36.958m，桥下过水断面如下图所示:桥下过水断面3.2计算桥下河床断面（水位36.358m）根据桥下过水断面图及设计流量通过时的桥下水位高可得: 桥下左滩：6.9171 117.274 124.1911m2桥下主槽:桥下右槽:过水面积213.948m水力半径R -x湿周 x 7.5507m13.948 , c 1.847m 7.55070mj 117.274 1240.636 6.386 56.425 18.721 1276.38m2桥下流速为vm 0 15.824m/sm j 1276.38建桥前从桥孔部分通过的流量为3117.274 3.944 1

10、240.636 11.414 14623.2m3 / s117.274 1240.636 1357.91m20 宓 1.4694V0m 10.769查表6-2得Ks O.1，得桥前最大壅水高度hj 37.609 37.31 0.5m严重不满足水位净高要求，且已高出梁底,故梁底水位不满足要求，检算结果不合格4、基础埋置深度检算4.1计算一般冲刷14160.6(1)计算桥下河槽部分通过的设计流量 Q2Q2 QQp 489.82 爲為 37.1 20197.8 19473.2后 /s(2)计算单宽流量集中系数Ad按平滩水位计算河宽Bz 289.36 137.49 151.87m按平滩水位计算平均水深

11、Hz549.958 CCC 一 3.6211m151.87J Bz 0 15 J151.87 0 15( ) 1.2017H z 3.6211151.87 2.15 3 2.14 143.28m桥下河槽断面上的最大水深hem36.358 27.61 8.748mheq(6)(7)桥下河槽断面上的平均水深1240.636 C 8.169m151.87与汛期含沙量有关的系数E 0.66 计算桥墩水流侧向压缩系数卩河槽流速为设计速度Vp 15.824m/s，单孔跨径I。32.75m，查表6-12 ,0.955。(8)计算桥下一般冲刷后的最大水深hp3 5/3 5A Q2 hemBej heqhp 1

12、/6Ed假设一般冲刷深度为与22.7m以上、25.2m以下，即一般冲刷线位于中卵石，取取 d 150mm19473.25/38.748hP1.2017 0.955 143.28 8.1690.66 501/620.32m故假设不正确。一般冲刷线标高=36.358-20.32=16.038v22.7m.假设一般冲刷深度为与22.7m以下、5m以上,即取d 150mmhp19473.25/38.7481.2017 0.955 143.28 8.169_ _ _ . lc1/60.66 15018.204m假设正确。一般冲刷线标高=36.358-18.204=18.154m5m,(9)计算桥下河槽的

13、一般冲刷发生后，墩前行近流速为v Ed1/6hp/3 0.66 1501/6 18.2042/3 10.528m/s4.2、局部冲刷计算 (1)计算河床泥沙启动流速(6)指数n10.25 1500.190.5417_0.190.25dVo 4.086门1 V 10.528(7)桥墩局部冲刷nihb K K 1BT(V0V0V0 V00.54171.1385 0.4612 3.1060.6一 CCC C ccc 10.528 2.383 “(4.086 2.382) 4.122m4.086 2.382最低冲刷线标高 36.358 18.204 4.122 14.032m 5m，说明假设正确。4.

14、3、检查基础埋置深度冲刷总深度 18.204 4.122 22.326m最低冲刷线标高 36.358 22.326 14.032m对于一般铁路大桥，当总冲刷深度超过 20m时，基底埋置安全值为4m即基底至少应位于 总冲刷线以下4m处的地基下。故基础底面必须埋置在标高 14.032 4 10.032m以下，而基础底面实际埋置深度标高 19.92m，所以基础埋置深度不满足规范要求的。经计算，水位和基础都不满足要求，故需要加大梁下净空和增大基础埋置深度。Hs 0.5 37.609 0.5 38.109m，约取为38.2m,所以可以通过换梁、抬道等方法调整梁底标高，使其满足规定要求。5.2基础埋深设计

15、对于总冲刷线超过20m的一般铁路大桥，基底埋置安全值为 4m即基底至少应位于总冲刷 线以下4m处的地基下，所以对3号桥墩有，墩台基底设计标高应为，14.032 4 10.032m即取 标高为10m5.3修改后的设计图附表一根据下图所示形态断面图可以计算得到水位关系中的、v与水位高度H的关系,具体计算数值见下表1。表1水位关系值主槽水位咼度(m)27.87湿周(m) 0过水面积 (m2)0.000水力半径(m)0.000流速(m/s)0.000流量(m3/s)0.00028.87121.352117.5710.9693.462406.99629.87128.634242.1441.8825.39

16、01305.18630.87135.916373.7182.7506.9392593.26931.87161.262516.3723.2027.6813966.17232.87175.972683.2773.8838.7345967.89233.87175.972863.8204.90910.2128821.28134.87175.9721038.6805.90311.54711993.95635.87175.9721213.5406.89612.80915544.72236.87175.9721388.4007.89014.01219454.36837.87175.9721563.2608.

17、88415.16523707.083左滩水位咼度(m)27.87湿周(m) 0过水面积(m2)0.000水力半径(m)0.000流速(m/s)0.000流量(m3/s)0.00028.8700.0000.0000.0000.00029.8700.0000.0000.0000.00030.8700.0000.0000.0000.00031.8700.0000.0000.0000.00032.870.92310.3190.3450.8700.27733.872.82281.9110.6771.3632.60434.874.49314.8411.0771.8588.99235.876.16349.1

18、081.4782.29420.89036.877.833714.7141.8782.69139.59837.879.50421.6582.2793.06166.299右滩水位高度(m)27.87湿周(m) 0过水面积(m2)0.000水力半径(m)0.000流速(m/s)0.000流量(m3/s)0.00028.8700.0000.0000.0000.00029.8700.0000.0000.0000.00030.870 10.0000.0000.0000.00031.8700.0000.0000.0000.00032.8711.49323.9650.3450.8703.44833.8718.

19、042720.3071.1251.91338.84134.8719.568338.6451.9752.783107.53335.8721.093958.1352.7563.475202.01436.8722.619578.7773.4834.062319.96537.8724.1451100.5714.1654.576460.253形态断面水位计算总和水位高度(m)27.87流速(m/s)0.000过水面积(m2)0.000流量(m3/s)0.00028.873.462117.571406.99629.875.390242.1441305.18630.876.939373.7182593.26931.877.681516.3723966.17232.878.685687.5615971.61733.8710.003886.0388862.72634.8711.1911082.16612110.48135.8712.3111280.78315767.62636.8713.3711481.89119813.93037.8714.3781685.48924233.635