大橋水文計(jì)算書(shū)1

1、某大橋新建工程橋梁水文計(jì)算一、概況1.我們?cè)谕鈽I(yè)測(cè)量期間,收集了以下資料1.1沿線地形圖（1：10000和1：50000）；1.2計(jì)算流量所需的要的資料（如多年平均降雨量、與設(shè)計(jì)洪水頻率相對(duì)應(yīng)的24h降雨量及雨力）；1.3地區(qū)性洪水計(jì)算方法、歷史洪水資料、各河溝已經(jīng)有洪水成果；1.4現(xiàn)有河流的設(shè)計(jì)斷面、流量、水位；2.水文調(diào)查及勘測(cè)主要包含了以下主要內(nèi)容 2.1各匯水區(qū)內(nèi)土壤類(lèi)別、植被情況、蓄水工程分布及現(xiàn)狀；2.2根據(jù)河溝兩岸土壤類(lèi)別、河床質(zhì)，選定河溝糙率；2.3當(dāng)橋涵位處于村莊附近時(shí)，通過(guò)走訪村中的老同志或洪痕調(diào)查歷史洪水位、常水位、河床沖淤及漂浮物等情況；2.4調(diào)查原有橋涵的現(xiàn)狀、結(jié)構(gòu)類(lèi)

2、型、基礎(chǔ)埋深、沖刷變化、運(yùn)營(yíng)情況等；2.5測(cè)量河溝比降。施測(cè)范圍應(yīng)以能求得橋（涵）區(qū)段河溝坡度為準(zhǔn)。平原區(qū)為水文斷面上游不少于200m，下游不少于100m；山區(qū)水文斷面上游不少于100m，下游不少于50m；2.6測(cè)量水文斷面。當(dāng)歷史洪水位距橋（涵）位比較遠(yuǎn)，河溝斷面有變化時(shí)，在歷史洪水位附近，亦應(yīng)布測(cè)水文斷面，測(cè)量范圍以滿足水位、流量計(jì)算為準(zhǔn)。3.工程水文勘測(cè)計(jì)算依據(jù)3.1公路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范JTG C302002；3.2公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D602004；3.3實(shí)用橋涵水力水文計(jì)算原理與習(xí)題法指南葉鎮(zhèn)國(guó)主編；3.4公路小橋涵勘測(cè)設(shè)計(jì)示例孫家駟主編；3.5橋位勘測(cè)設(shè)計(jì)（土木工程專(zhuān)業(yè)

3、用）高冬光主編；3.6公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)-橋位設(shè)計(jì)高冬光主編。二、設(shè)計(jì)流量計(jì)算（6×20米預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋）在現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)走訪附近年齡較大的村民（60歲以上）和現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)洪痕得知，該橋位處的歷史最高洪水位為71m(黃海高程)左右。由于缺乏水文觀測(cè)資料，利用交通部公路科學(xué)研究所1960年制定的暴雨徑流簡(jiǎn)化公式進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)流量。從1:10000的地形圖上，量的橋位以上流域的流域面積F=5km2，利用交通部公路科學(xué)研究所1960年制定的暴雨徑流簡(jiǎn)化公式進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)-涵洞冊(cè)查表的，計(jì)算得到。假定通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)的天然水深為=1.3m，根據(jù)河床斷面求得：過(guò)水面積，濕周，水力半徑，

4、則：計(jì)算的流量與設(shè)計(jì)流量之差小于5%,故可確定河槽的天然水深=1.3m。河床底下為巖石，由橋位勘察設(shè)計(jì)查表得到，取臨界流速，因橋孔斷面為矩形，故臨界水深為：所以，橋下河流為自由式出流。采用單孔，橋臺(tái)采用八字翼墻，查表得到，因橋孔斷面為矩形，則三、設(shè)計(jì)洪水位計(jì)算初步擬定本橋采用14孔30米的預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，把橋孔布置在CAD圖中。在標(biāo)高為84米處，平均水深為16.05米處的河槽過(guò)水面積為2039m2。 計(jì)算橋位斷面處不同水位的過(guò)水面積，河床寬度B 表31項(xiàng)目序號(hào)H(m)(m)(m2054.268686通過(guò)試算橋位斷面處的水位為84m的時(shí)候遠(yuǎn)大于計(jì)算出的1/100的洪水

5、頻率時(shí)的洪水流量，考慮到路線等其它因數(shù)，故84m這個(gè)水位可采用。四、橋孔長(zhǎng)度計(jì)算1、用過(guò)水面積計(jì)算初步擬定，上部構(gòu)造采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁，選用標(biāo)準(zhǔn)跨徑14孔30m（橋墩中心間距），并選定墩寬1.2m。設(shè)計(jì)流速采用天然河槽平均流速，即，沖刷系數(shù)選用=1.2（見(jiàn)下表41）。沖刷系數(shù) 表41河 流 類(lèi) 型沖刷系數(shù)附 注山 區(qū)峽谷段開(kāi)闊段1.01.21.11.4無(wú) 灘有 灘山前區(qū)半山區(qū)穩(wěn)定段（包括丘陵區(qū)變遷性河段）1.21.41.21.8在斷面平均水深1m時(shí)，才能使用接近1.8的較大值平 原 區(qū) 1.11.4注：1.采用沖刷系數(shù)時(shí)，應(yīng)注意使橋前壅水或橋下流速的增大不致危害上、下游堤防，農(nóng)田、村莊和

6、其它水式建筑物心及影響通航評(píng)放筏等;2.河網(wǎng)地區(qū)河流及人工渠道上的橋孔盡量減少對(duì)水流的干擾。則： 參照橋位處的河床橫斷面和現(xiàn)場(chǎng)勘察的意見(jiàn)，確定將一岸橋臺(tái)前緣置于樁號(hào)K0+240處，采用6孔20米的預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋，則另一橋臺(tái)置于K0+360處，根據(jù)橋位斷面圖計(jì)算，橋下實(shí)有的毛過(guò)水面積為8686，遠(yuǎn)大于于，可以采用14孔30米預(yù)應(yīng)力T橋型。調(diào)查水位與設(shè)計(jì)水位基本吻合。五、確定橋面標(biāo)高5.1壅水高度橋下實(shí)有的凈過(guò)水面積根據(jù)橋位斷面圖進(jìn)行計(jì)算為509.2，河床土質(zhì)屬中等巖石，按表25可知： 橋下平均流速 表51土 壤 種 類(lèi)橋下平均流速松軟土壤：淤泥、細(xì)砂、中砂、松軟的淤泥質(zhì)砂粘土中等密實(shí)：粗砂

7、、礫石、小卵石、中等密實(shí)的砂粘土和粘土密實(shí)土壤：大卵石、大漂石、密實(shí)的粘土5.2波浪 可根據(jù)公路橋位勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范的相關(guān)表格查得，；5.3計(jì)算水位 。5.4計(jì)算橋面標(biāo)高本河段無(wú)流冰、流木和較大的漂浮物，其他引起水位升高的因素均可略去不計(jì) ，同時(shí)考慮到該橋資金的缺乏 ，及周?chē)课莸臉?biāo)高、引道接線情況，橋下凈空安全值取0.5米。式中：橋面中心標(biāo)高（m）; 1/50的洪水位（m）； 橋下凈空高度（m）； 橋上部構(gòu)造高度（m）； 波浪高度（m）。六、橋梁墩臺(tái)沖刷6.1橋下斷面的一般沖刷6.1橋下斷面的一般沖刷按沖止流速建立的公式橋孔壓縮水流，橋下的流速增大，水流挾沙能力也隨之增大，收起橋下斷面的河床沖刷

8、，即為一般沖刷，隨著一般沖刷的的發(fā)展，橋下斷面逐漸增大，流速相應(yīng)降低，橋下河槽的泥沙輸送和交換達(dá)到暫時(shí)的平衡狀態(tài)，或者流速降低到不能繼續(xù)沖刷河床時(shí)，沖刷即趨于停止，同時(shí)，一般沖刷的深度達(dá)到最大，通常用沖刷停止時(shí)橋下的垂線處的一般沖刷深度。根據(jù)水力學(xué)的連續(xù)性的原理，一般沖刷停止時(shí)，橋下最大垂線水深與橋下斷面的單寬流量 橋下斷面的最大單寬流量（）出現(xiàn)在橋下斷面的最大水深 處，可根據(jù)橋下斷面的平均單寬流量推求。橋下斷面的平均單寬流量對(duì)應(yīng)著橋下斷面的平均水深，由謝才滿寧公式可知，單寬流量與相應(yīng)垂線水深的5/3次方成正比，所以 根據(jù)錦江河現(xiàn)場(chǎng)情況，河床為沙質(zhì)河槽，又依據(jù)我國(guó)橋梁觀測(cè)資料的分析結(jié)果，沙質(zhì)河

9、槽的沖止流速，可按下式計(jì)算式中E為與汛期含沙量有關(guān)的系數(shù)，可查下表61式中含沙量，應(yīng)采用水文站多年汛期三個(gè)月的月最大含沙量的平均值，缺少水文站資料時(shí)，可根據(jù)汛期實(shí)測(cè)資料或洪水調(diào)查資料來(lái)確定。 E 值 表61含沙量1.011010E0.400.660.86沙質(zhì)河槽內(nèi)，有推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)，沖刷過(guò)程中又有上游來(lái)沙的補(bǔ)償。隨著一般沖刷的發(fā)展，橋下各垂線處的單寬流量將進(jìn)行再分配，有向深水垂線集中的趨勢(shì)，河槽越寬淺、越不穩(wěn)定，單寬流量的集中趨勢(shì)越強(qiáng)。采用單寬流量集中系數(shù)A表示其中集中程度，由觀測(cè)資料分析得知，與河流的寬深比有關(guān)那么，公式式中：橋下河槽一般沖刷后最大水深（m）；設(shè)計(jì)流量；橋孔凈長(zhǎng)（m）； 計(jì)算斷面

10、橋下河槽的最大水深(m)； 計(jì)算斷面橋下河槽的平均水深（m）; 河床泥沙的平均粒徑（mm）； 壓縮系數(shù)； A單寬流量集中系數(shù)；E與汛期含沙量有關(guān)的系數(shù)；由橋位斷面圖可知，河槽最大水深。而且，根據(jù)地質(zhì)勘察資料，由表61查得。按別式假定建立的公式包爾達(dá)列夫根據(jù)別列柳伯斯的假定，認(rèn)為橋下流速到天然河槽流速時(shí)，橋下沖刷停止，而且同一垂線處，沖刷后的水深與沖刷前的水深成正比并于本世紀(jì)二十年代建立了計(jì)算橋下一般沖刷的經(jīng)驗(yàn)公式，稱(chēng)為包爾列夫公式，適于穩(wěn)定性河段的河槽部分，河床土質(zhì)均勻時(shí)，可按下式計(jì)算。式中：一般沖刷后的垂線水深（m）；沖刷前相應(yīng)的垂線水深（m）；沖刷系數(shù)。（沖刷系數(shù)見(jiàn)表41）就河口大橋的具體

11、情況，河槽部分的平均水深4.31米，沖刷系數(shù)取值為1.1則河槽的沖刷水深 綜合上述計(jì)算，取，6.2橋墩局部沖刷橋墩局部沖刷深度與很多因素有關(guān)，除沖向橋墩的流速以外，主要還有橋墩寬度、橋墩型式、水深、床沙粒徑等。局部沖刷坑的范圍，主要決定于沖刷的深度和床沙的休止角。目前，橋墩局部沖刷的計(jì)算公式很多，橋位勘測(cè)規(guī)程中的651公式和652公式，是1956年我國(guó)“橋渡沖刷計(jì)算學(xué)術(shù)會(huì)議”推薦試用，符合我國(guó)河流實(shí)際情況，得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)河現(xiàn)場(chǎng)情況，河床為沙質(zhì)河槽，又依據(jù)我國(guó)橋梁觀測(cè)資料的分析結(jié)果，沙質(zhì)河槽的沖止流速，可按下式計(jì)算式中E為與汛期含沙量有關(guān)的系數(shù)，可查下表61式中含沙量，應(yīng)采用水文站多年汛期三個(gè)月的月最大含沙量的平均值，缺少水文站資料時(shí)，可根據(jù)汛期實(shí)測(cè)資料或洪水調(diào)查資料來(lái)確定。 E 值 表62含沙量1.011010E0.400.660.86 按651修正式： =3.23；橋墩寬度B=1.2m當(dāng)時(shí)，橋墩局部沖刷系數(shù)（m），為沖刷坑的最大深度；橋墩系數(shù)（查表可得），=1；系數(shù)，其中為河床土壤平均粒徑（mm）；沖向橋墩的流速，通常采用一般沖刷停止時(shí)的沖止流速，但不同的一般沖刷計(jì)算公式，沖止流速的計(jì)算也不相同，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況分析確定；床沙的起動(dòng)流速，；墩旁床沙的起沖流速，=0.49，其中h和均以m計(jì)；指數(shù)，其中以mm計(jì)。得出：6.3總沖刷深度最底沖刷線標(biāo)高：，沖刷深度兩側(cè)橋臺(tái)