橋涵水文課程設(shè)計

橋涵水文課程設(shè)計1形態(tài)斷面水位流量計算由于橋梁位于穩(wěn)定均勻流河段，利用水利學(xué)中的謝才—滿寧公式計算過水?dāng)嗝娴牧魉?。TOC\o"1-5"\h\z121v=—R312(1)in計算各個部分面積的流量Q.，部分流量等于部分面積o與部分平均流速v的乘積iiiQ=°v(2)iii計算全斷面的流量QQ=￡Q(3)ii=1則全斷面的過水面積o和斷面平均流速V應(yīng)為o=2o(4)ii=1v=-⑸o圖??形態(tài)斷面示意圖根據(jù)式⑴?(5),用CAD查詢功能及EXCEL，得出個水位相應(yīng)的流量、過水面積和流速。表?？形孩態(tài)E圻面水K位關(guān)系表水位h(m)28293031323334流量Q(m3/s)過水面積o(m2)流速u(m/s)05水位h(m)353637383940流量Q(m3/s)過水面積o(m2)流速u(m/s)37.538.539,530.531.533.5S4.535J9.6128ifi.5E帥1320.17&028.529.32設(shè)計流量計算"I咖)QimVs)220070002SOUO年份圖？？流量示意圖2.1特大洪水考證期N=T-T+1=1977-1930+1=4821表?？該橋的年最大洪峰流量順序號(m)按年份順序排列按大小排列經(jīng)驗頻率(%)年份流量(m3/s)流量(m3/s)1193018000180002193117800178003196015000150004196190811900519629807980761963231686907196467546754819653421675091966567857001019671190056782.2統(tǒng)計參數(shù)估算計算系列Qi的總流量1119685700564312196932164300131970181134211419716750342115197222313216161973564323161719744300231118197523112231191976342118112019778690908(6)(7)(8)藝Q=1LQt+(6)(7)(8)1jn—lji=1j=1j=1平均流量的計算小N—a莎)

iQt+乙q.jn—lj丿j=1j=1+嚴(yán)工C-Q)+嚴(yán)工C-Q)n一ljj=i+iC=Qvn—1根據(jù)式(6)~(8),N=48,a=4,l=2,n=18,計算可得:計算系列Q.的總流量：EQ=263331.8m3；siii=1平均流量：Q=263331.8=5486.078m3*48變異系數(shù)：Cv=0.732.3設(shè)計流量利用適線法尋找一條與經(jīng)驗點配合得較好的理論頻率曲線,確定設(shè)計流量2.3.1計算一組理論頻率曲線,計算過程列于下表表？？理目論流量計卜算表p(%)151020507595曲線號Q=548601C=0.9vKpC=1.5sqp4Q=548602C=0.9vKpC=1.2sqp—2.3.2將經(jīng)驗頻率點群()點和理論頻率曲線繪于海森幾率格紙上

2.3.3選擇一條最合適的曲線最終以Q2.3.3選擇一條最合適的曲線最終以Q=5486,C=0.9,C=1.5與經(jīng)驗點群吻合得較好，最終確定其為選定的理論vs頻率曲線，該橋百年一遇的流量為21928m3/s。3水位標(biāo)高檢算3.1確定形態(tài)斷面上設(shè)計流量時的水位標(biāo)高Hxp由于形態(tài)斷面水位關(guān)系曲線，得設(shè)計流量通過時的水位標(biāo)高Hx=37.30mp3.2確定設(shè)計流量通過時橋址斷面的水位標(biāo)高h(yuǎn)p因為河道接近均勻穩(wěn)定流河道H=H=Hx—Ixl=37.30—0.005x120=36.70mpp3.3計算橋下河床斷面（水位36.70m）橋下左灘：（過水面積和濕周利用CAD查詢功能）過水面積：°=6.6321+130.1446=136.7767m2

濕周：x=38.0090m水力半徑.R=x=136.7767/38.0090=3.5985m、亠亠12121流速：v=R312=25X3.59853x0.0052=4.1512m/sn流量：Q=wv=136.7767x4.1512=567.7901m3/s橋下主槽：(過水面積和濕周利用CAD查詢功能)過水面積：O=1292.5755m2濕周：x=153.0415m水力半徑：R=o.；x=1292.5755153.0415=8.4459m、亠亠12丄21流速：v=—R312=40x8.44593x0.0052=11.7303m/sn流量：Q=Ov=1292.5755x11.7303=15162.3103m3/s橋下右灘：(過水面積和濕周利用CAD查詢功能)過水面積：o=15.6198+0.4054=16.0252m2濕周：x=8.0934m水力半徑：R=0-x=16.02528.0934=1.9800m、亠亠12121流速：v=R312=25x1.98003x0.0052=2.7874m/sn流量：Q=ov=16.0252x2.7874=44.6674m3/s3.4計算橋前壅水高度aZ扣除墩臺阻水面積后的橋下凈面積為o=(130.1446+1292.5755+0.4054)-(2.15x9.09x4+1.8x3.84)j=1423.1255-85.0860=1351.8635m2橋下流速為=Qp=22000=16.2738m/so1351.8635建橋前從橋孔部分通過的流量為Q=130.1446x4.1512+15162.3108+0.4054x2.78740m=g=H.1127m/s=15703.6971=g=H.1127m/sU=0mO0mu16.2738R=—k==1.4644m/su11.11270m查圖6-2,K=0.1，得橋前最大壅水s(16.27382-11.11272)=(16.27382-11.11272)=2.0539mAZ=(u2-u2)=—mR一1m0mv1.4644一1取橋前壅水咼度AZ=0.5xAZ=1.0270mm3.5檢算標(biāo)咼最高水位H=H+AZ+AspL

二36.7+1.0270+0.27-37.997m按設(shè)計水位計算的橋下凈空安全值37.31-37.997二-0.687m<0.5m故，標(biāo)高檢算不合格。4檢算基礎(chǔ)埋置深度計算橋下河槽部分通過的設(shè)計流量Q2Q=一Q=15162.3108x22000=21145.8445m3/s2Q+Q匕15162.3108+567.7901+44.6693ctl計算單寬流量集中系數(shù)Ad按平灘水位計算河寬B=151.87mz按平灘水位計算平均水深5499454H=—99一=3.6211m"51.87、J)"51.87、J)0.15=()0.15=1.2017H3.6211計算河槽橋孔部分的過水凈寬B=151.87-2.15x4=143.27mcj橋下河槽斷面上的最大水深h=36.70-27.61=9.09mcm橋下河槽斷面上的平均水深h=1292.5755=8.5111mcq151.87與汛期含沙量有關(guān)的系數(shù)E=0.66A=(J)0.15=((3)(4)(5)(3)(4)(5)(7)計算橋墩水流側(cè)向壓縮系數(shù)卩取河槽流速為設(shè)計速度u=16.2738m/s，單孔跨徑l=32.7m，查表6-12，卩=0.955。p0(8)計算橋下一般沖刷后的最大水深h(8)計算橋下一般沖刷后的最大水深hp—3a2rh]5/35d卩BcjIhJ、cp/Ed1/6h=p假定一般沖刷線位于圓礫石層，d=10mm，則1.2017x21145.8445(9.09\1.2017x21145.8445(9.09\5/30.955x43.27<8.5111丿0.66x101/6=25.013m一般沖刷線標(biāo)高=36.70-25.013=11.687m<25.2m，假定錯誤。假定一般沖刷線位于圓礫石層，d=50mm，則1.2017x21145.8445(9.09\5/30.955x43.27<8.5111丿0.66x501/6=21.295m一般沖刷線標(biāo)高二36.70-1.2017x21145.8445(9.09\5/30.955x43.27<8.5111丿0.66x501/6=21.295m一般沖刷線標(biāo)高二36.70-21.295二15.405m<22.7m，假定錯誤。假定一般沖刷線位于卵石層，d=150mm，則1.2017x21145.8445(如F30.955x43.27<8.5111丿0.66x1501/6=19.079m一般沖刷線標(biāo)高=36.70—19.079=17.621m>15m，假定錯誤。故，一般沖刷線標(biāo)高應(yīng)為15m,h=36.70—15=21.7m。p(9)計算橋下河槽的一般沖刷發(fā)生后u=Ed1/6h2/3=0.66x1501/6x21.72/3=11.8358m/s4.2使用65-1修正式計算局部沖刷(1)計算河床泥沙啟動流速u0假定最低沖刷線位于標(biāo)高15m以下，取d=150mm。(h)=0.0246*Id丿(21.7\0.i40.14：332d+匕'd°.72=0.02461150丿\=4.0858m/s墩型系數(shù)K=1.0g橋墩計算寬度B1bh+bh?「B=-^^=2.15m1h河床顆粒的影響系數(shù)：332x150+10+21.71500-72f11]K=0.8+叩Id囲d0」5丿(11=0.8+=0.4612(1500.451500.15丿(5)墩前泥沙起沖流速(萬\0..06u'=0.462d——u0(萬\0..06u'=0.462d——u0B0<B1丿二0.462x12.15丿[u)0.25d0.19[4.0858]n=—0—12丿(11.8358丿O.25xl5O0」9(7)橋墩局部沖刷(6)指數(shù)n1h=KKB0.6(u-u')bgr|1100=0.5021/u-u'、2-u'丿、00丿n1(150、0..06——x4.0858二2.4352m/s0.5021二2.8863m二1.0x0.4612x2.150.60.5021二2.8863m二1.0x0.4612x2.150.6x(4.0858-2.4352)最低沖刷線標(biāo)高二36.70-21.7-2.8863二12.1137m<15m，說明假設(shè)正確。4.3檢查基礎(chǔ)埋置深度沖刷總深度二21.7+2.8863二24.5863m最低沖刷線標(biāo)高二36.70-24.5863二12.1137m基礎(chǔ)底面在墩臺對于鐵路橋梁要取局部沖刷線下不小于4m基礎(chǔ)底面必須埋置深度標(biāo)高二12.1137-4沁8.114m基礎(chǔ)底面實際埋置深度標(biāo)咼=8.4m基礎(chǔ)埋置深度是不滿足規(guī)范要求的。5按計算結(jié)構(gòu)修改設(shè)計經(jīng)計算，水位和基礎(chǔ)都不滿足要求，故需要加大梁下凈空和增大基礎(chǔ)埋