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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）;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

13.6

2e.85

皿号

tn号

02号

V7^6.92

8.45

03-t

图4基础（圆沉井）

|150.mm

号墩地质线标高（米）

尺寸图

19J0,13000.CO

leaij1T300,oc

iseo,ibooo,oc

isei,00303,00

09307,OC

02316,OC

1S64,0ST&4,00

0342LOO

isee,05S7s,oo

1507,11300,00

ISeSi05700,00

lees,03216,00

1S70,oiaii,00

1S71|06750,oc

1572,02231,00

05Q43,00

lS74j01300,OC

1575,02311.0003421,00

lS77jO30SO,OQ

流量系列年份及流量（立方米

/秒）

图53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（P」11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（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R3I2

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:

QiiVi

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）

560011200

16800224000Q（m^/s）

3.6

7.2

10.8

14.4

rv（m⑸

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:

NT2T1148

其中特大洪水考证

经验频率估算为：

对于a项特大洪水：

Pm-^（M

MN1

对于其余（n-l）项观测洪水为：

Pm—J（1

mN1

具体计算结果见下表：

1,2,3）

a）m1l

N1）nI1

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）

193

.04

1931

17800

4.08

196

.12

1961

908

11900

11.34

1962

9807

16.55

1963

2316

8690

21.77

1964

6754

26.98

1965

3421

6750

32.2

1966

5678

5700

37.41

678

42.63

该桥的年最大洪峰流量

1968

5700

5643

47.85

1969

3216

4300

53.06

197

.49

1971

6750

3421

63.49

216

68.7

1973

5643

2316

73.92

1974

4300

2311

79.14

1975

2311

2231

84.35

1976

3421

1811

89.57

94.78

2.2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，根据经验点的计

算，分别选取Cs1.4、Cs1.6、Cs

1.8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（%）

曲线号

Q5783m3/s

3.5

2.85

1.98

0.64

-0.28

-0.94

-1.02

Cv0.72

3.52

3.052

2.4256

1.4608

0.7984

0.3232

0.2625

Cs1.8

20197.8

17512.4

13918.1

8382.1

4581.2

1854.5

1524

—3

Q5783m/s

3.27

2.71

1.94

0.71

-0.22

-1.04

-1.17

Cv0.72

3.3544

2.9512

2.3968

1.5112

0.8416

0.2512

0.1576

Cs1.4

19247.6

16934

13752.8

8671.3

4829.1

1441.4

904.3

Q5783m3/s

3.39

2.78

1.96

0.68

-0.25

-0.99

-1.1

Cv0.72

3.4408

3.0016

2.4112

1.4896

0.82

0.2872

0.208

Cs1.6

19743.3

17223.2

13835.5

8547.3

4705.2

1648

1193.5

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Q20197.8m3/s，形态断面的设计水位为:

Hx36.958m，

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：

6.9171117.274124.1911m2

桥下主槽:

桥下右槽:

过水面积

13.948m

水力半径R-

湿周x7.5507m

13.948,c"

1.847m7.5507

j117.2741240.6366.38656.42518.7211276.38m2

桥下流速为

vm^0^15.824m/s

mj1276.38

建桥前从桥孔部分通过的流量为

117.2743.9441240.63611.41414623.2m3/s

117.2741240.6361357.91m2

0宓1.4694

V0m10.769

查表6-2得KsO.1，得桥前最大壅水高度

hj37.60937.310.5m

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Q2

Q2Q^Qp489.82"爲為37.120197.819473.2后/s

（2）计算单宽流量集中系数Ad

按平滩水位计算河宽

Bz289.36137.49151.87m

按平滩水位计算平均水深

549.958CCC一3.6211m

151.87

JBz015J151.87015

（）1.2017

Hz3.6211

151.872.1532.14143.28m

桥下河槽断面上的最大水深

hem

36.35827.618.748m

heq

（6）

（7）

桥下河槽断面上的平均水深

1240.636C

8.169m

151.87

与汛期含沙量有关的系数E0.66计算桥墩水流侧向压缩系数卩

河槽流速为设计速度Vp15.824m/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hp

35/35

AQ2hem

Bejheq

—1/6

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d150mm

19473.2

5/3

8.748

1.20170.955143.288.169

0.66501/6

20.32m

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d150mm

19473.2

5/3

8.748

1.20170.955143.288.169

___.lc1/6

0.66150

18.204m

假设正确。

一般冲刷线标高=36.358-18.204=18.154m>5m,

（9）计算桥下河槽的一般冲刷发生后，墩前行近流速为

vEd1/6hp/30.661501/618.2042/310.528m/s

4.2、局部冲刷计算

（1）计算河床泥沙启动流速

（6）指数n1

0.251500.19

0.5417

_0.19

0.25d

Vo4.086

门1—

V10.528

（7）桥墩局部冲刷

hbKK1BT（V0

V0V0

0.5417

1.13850.46123.1060.6

一CCCCccc\10.5282.383“

（4.0862.382）4.122m

4.0862.382

最低冲刷线标高36.35818.2044.12214.032m5m，说明假设正确。

4.3、检查基础埋置深度

冲刷总深度18.2044.12222.326m

最低冲刷线标高36.35822.32614.032m

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14.032410.032m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。

Hs0.537.6090.538.109m，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

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，14.032410.032m即取标高为10m>

5.3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）

0.000

28.87

121.352

117.571

0.969

3.462

406.996

29.87

128.634

242.144

1.882

5.390

1305.186

30.87

135.916

373.718

2.750

6.939

2593.269

31.87

161.262

516.372

3.202

7.681

3966.172

32.87

175.972

683.277

3.883

8.734

5967.892

33.87

175.972

863.820

4.909

10.212

8821.281

34.87

175.972

1038.680

5.903

11.547

11993.956

35.87

175.972

1213.540

6.896

12.809

15544.722

36.87

175.972

1388.400

7.890

14.012

19454.368

37.87

175.972

1563.260

8.884

15.165

23707.083

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）

0.000

28.87

0.000

29.87

0.000

30.87

0.000

31.87

0.000

32.87

0.9231

0.319

0.345

0.870

0.277

33.87

2.8228

1.911

0.677

1.363

2.604

34.87

4.4931

4.841

1.077

1.858

8.992

35.87

6.1634

9.108

1.478

2.294

20.890

36.87

7.8337

14.714

1.878

2.691

39.598

37.87

9.504

21.658

2.279

3.061

66.299

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）

0.000

28.87

0.000

29.87

0.000

30.87

0.000

31.87

0.000

32.87

11.4932

3.965

0.345

0.870

3.448

33.87

18.0427

20.307

1.125

1.913

38.841

34.87

19.5683

38.645

1.975

2.783

107.533

35.87

21.0939

58.135

2.756

3.475

202.014

36.87

22.6195

78.777

3.483

4.062

319.965

37.87

24.1451

100.571

4.165

4.576

460.253

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）

0.000

28.87

3.462

117.571

406.996

29.87

5.390

242.144

1305.186

30.87

6.939

373.718

2593.269

31.87

7.681

516.372

3966.172

32.87

8.685

687.561

5971.617

33.87

10.003

886.038

8862.726

34.87

11.191

1082.166

12110.481

35.87

12.311

1280.783

15767.626

36.87

13.371

1481.891

19813.930

37.87

14.378

1685.489

24233.635

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