公路橋涵水文計算基本方法 (1).ppt

1、公路橋涵水文計算基本方法深圳市政設計研究院 柴耀東,前 言 眾所周知，橋涵水文是公路、鐵路、市政工程中橋梁、路基設計、建設的決定性因素之一，也是衡量橋梁、路基是否符合相應的行業(yè)標準的最基本標準。更為重要是它事關洪災區(qū)人民的生命和財產(chǎn)的安全，是災區(qū)人民群眾逃生和搶險時有限的幾條通道之一。由此可見橋涵水文在橋梁、路基設計、建設中是極其重要的工作項目。 橋涵水文與本行業(yè)其它專業(yè)有所不同，橋涵水文調(diào)查、分析、計算本身并無精度指標要求，特別強調(diào)的是將通過各種途徑和方法得到的計算結(jié)果進行比較、論證后確定最終設計流量，使其更接近實際，更趨于合理。本次交流著重于橋涵水文分析、計算的基本方法和途徑。 以上內(nèi)容是

2、橋涵水文工作主要工作內(nèi)容，但重中之重是設計流量的推算。至于橋長、沖刷、調(diào)治構(gòu)造物、橋面標高計算相比之下要簡單得多，因此，本次交流的重點放在設計流量的推算、外業(yè)調(diào)查、勘測的主要過程以及內(nèi)業(yè)工作的主要內(nèi)容和步驟。 本次交流著重于以下內(nèi)容： 第一章 一般情況水文分析計算 第二章 橋孔長度和橋孔布設 第三章 導治工程 第四章 橋涵水文術(shù)語及規(guī)范用語,第一章 一般情況水文分析計算,第一節(jié) 橋涵水文計算的內(nèi)容和要求 1，公路工程水文勘測設計包括路基和橋涵的水文調(diào)查和勘測，水文、水 力計算，以及橋孔布設，調(diào)治工程的設置等。（內(nèi)容） 2，水文調(diào)查和勘測應根據(jù)設計要求和所在區(qū)域條件，采用相應的方法， 收集和調(diào)查

3、的資料應作可靠性評價，勘測精度應符合規(guī)定（要求）。 3，水文、水力分析和計算成果應作合理性論證。對水文條件復雜或通航 等級較高的特殊大橋，應進行水文測驗及水力模型試驗（河工模型動、 定床試驗。（途徑） 4，其他如：排水、輸砂、通航、與路線排水系統(tǒng)、水利規(guī)劃、農(nóng)田排灌 相配合。（其它附帶條件） 5，調(diào)治構(gòu)造物的設置，應不影響河道的原有功能及兩岸河提（岸）、村 鎮(zhèn)和農(nóng)田安全。 （其它附帶條件） 6，此外，尚應符合現(xiàn)行國家頒發(fā)的有關標準、規(guī)范的規(guī)定。（前提）,第二節(jié) 水文勘測分析計算基本途徑,橋涵水文計算、分析基本途徑如下： 1， 有水文觀測資料 水文統(tǒng)計法 2， 無水文觀測資料 - 形態(tài)斷面法 3

4、， 無水文觀測資料（無居民)經(jīng)驗公式法 一， 有水文系列觀測資料時水文統(tǒng)計法： (一)，資料搜集和準備： 1，外業(yè)勘測前的準備工作 1，1，了解橋梁所處的位置和所屬河流、水系，勾繪匯水面積。 1，2，收集與本橋位相關的水文、氣象資料。 （1）水文站的多年連續(xù)或不連續(xù)流量系列。 （2）水位站的多年連續(xù)或不連續(xù)水位系列。 （3）水文站多年使用的基本水文參數(shù)，如：糙率、比降、流速。 （4）橋位上游是否有水壩，若有，其設計、較核頻率各是 多少、與橋梁設計同頻率的放流情況如何。 （5）橋位附近是否有與已知水文站相關的其它水文站。 該水文站的水文系列如何。 （6）調(diào)查、搜集歷史洪水情況（年份、流量、水位）

5、。 （7）收集所處地區(qū)的有關風、雨、流冰、氣溫等氣象資料。,2，水文觀測資料的收集、整理和插補延長 1） 調(diào)查法：通過調(diào)查、走訪河流兩岸附近居民，通過他們對歷史洪水的記憶 對已有的水文系列進行插補和延長。 2）考證法：通過文獻、歷史記載、碑刻、民間傳說等對已有的水文系列進 行插補和延長。 3）兩系列的相關分析法：若分析站水文系列較短，而同一流域內(nèi)或相近的另 系列水文系列較長，則可將該站作為參證站，將兩站的水文系列 通過回歸分析的方法得到相關方程，再通過相關方程對較短的 分析站水文系列進行插補和延長，從而得到更長的水文系列。 4）流域面積比擬法：當上、下游水文站與測站流域面積相差不超過10可 直

6、接引用。如較大但不超過20可按下式計算： Q1=(F1/F2)Q2 5）水位、流量關系曲線法：當上、下游水文站間無支流匯入，兩站 相同年的最大洪峰流量大致成比例，則可通過兩站資料用 如下函數(shù)進行插補和延長。 Q=f（Q） H= f（H） Q= f（ H） 6）過程線疊加法：利用兩支流洪水過程線疊加得到合流后橋位處的 設計流量。 示例 1， 兩系列的相關分析法算例： 例：某河有甲、乙兩相鄰水文站，甲站(參證站:流量X)有24年觀測資料， 乙站 (分析站:流量Y)有14年，試應用甲站資料延長乙站資料，兩站 資料如下表。,水文系列回歸分析計算表,（1）,回歸分析方程式： Y-Y=gsy/sx(X-X

7、) 兩系列近14年平均流量 ：Y786， X1092 （2）,經(jīng)計算得: 均方差: sy=416 sx=629 相關系數(shù) g=0.96 相關系數(shù)機誤 Eg0.014 （3），判斷相關程度： 4Eg=40.0140.056 g0.96 4Eg 相關良好 （4），根據(jù)以上回歸分析方程式及相應各參數(shù)得到以下方程式： Y7860.96416629（X1092） 整理得: Y= 0.63X+98.04 (本題為直線相關） 其中自變量 X為參證站（流量x）系列流量;y為分析站（流量y） 系列流量。上表括號內(nèi)（流量y）為插補后分析站流量y的系 列流量,插補延長所得資料不宜用于第三站，可能引起較大誤差。,40

8、0,800,1200,1600,2000,2400,2800,3200,3600,4000,4400,500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000,相 關 分 析 方 程 圖 像,參 證 站 流 量,分 析 站 流 量,水位、流量關系曲線,分析站流量和水位,參證站流量和水位Q H ,Q H,Q=f(H),示例 2,水位、流量關系曲線法示例： 水位、流量關系曲線法就是利用兩系列的水位、流量對應關系曲線,直接對分析站系列流量進行插補和延長，如下圖：,示例 3，過程線疊加法： 當兩支流上有較長的觀測系列，合流后實測資料系列短，則

9、可利用兩只流 過程線疊加法，插補延長合流后的流量，洪水傳播時間按下式計算： t = L/VS 其中：L-洪水傳播距離(m) VS洪水傳播速度(m/s) ，根據(jù)實測資料選其出現(xiàn)次數(shù)最多者,橋位,支流1,支流2,支流1,支流2,洪水傳播時間 t,流量,Q11,Q21,Q22,Q12,Q13,Q23,試比較：Q11+Q21,Q12+Q22,Q13+Q23組合結(jié)果的大小,合流,t1,t2,(二)，歷史洪水情況的調(diào)查、考證和排序： 1，歷史洪水的調(diào)查與流量計算（與形態(tài)斷面法相同） 1），調(diào)查河段的選擇原則 （1），最好靠近所選斷面附近 （2），選擇有居民、易于指認洪痕的河段 （3），所選河段順直，斷面規(guī)

10、整，基線與橋位間無支流匯入 2），洪水發(fā)生年份的調(diào)查及方法 （1），聯(lián)系歷史以便確認記憶 （2），引導群眾以民間事件為突破點恢復當年的記憶 （3），由民諺、刻字、碑文、報刊、歷史文獻、日記查得 3) ，指認并確定洪痕 2，歷史洪水分析 1），洪水大、小的判斷。其方法主要如下： （1),根據(jù)洪水淹沒深度來判斷 （2）根據(jù)建筑物破壞程度來判斷 （3）從詩文、敘事來判斷 （4）根據(jù)受災范圍、河流決口、漫溢的上下游位置來判斷,3，歷史洪水的排位 歷史洪水的順位，應充分利用文獻記載，將調(diào)查、考證和實測 到的大洪水分別置于不同歷史時期去考察。首位（或前幾位）應根 據(jù)調(diào)查期和考證期綜合排列。 例： 某站36

11、年實測水文資料(1935-1974)，實測期最大洪峰流量 9700m /s(1974年）。在近百年調(diào)查期中 ,大于1974年的歷史洪水 有兩次，分別為36000m/s（1867年），31000m/s（1921年）；自文 獻上考證得知的特大洪水尚有43000m/s（1583年），且有自1400年 1974年的574年間，與1867年大、小相當?shù)暮樗€發(fā)生過5次（分 別為1416、1583、1693、1770、1852年） 。能夠確定大于1867年洪 水的有三次，大于或相當于1921年的洪水除上述6次以外尚有1472年、 1706年、1724年三次。1583年之前是否還有更大的洪水無從考證。 在對

12、以上各流量進行排序時需注意以下幾方面問題 （1），三個期限，即：實測期、調(diào)查期、考證期。 （2），同一年份（流量）在不同系列中排號 （3），同一年份（流量）在不同系列中排號哪個更合理。 （4），發(fā)生洪水的特征年: 1583、1867 、1921 、1974年。,1，場次洪水次序和所處期限 期限 時間 最大流量 1，實測期 36年(1935-1974) 29700m/s 2, 調(diào)查期 108年(19741867） 36000m/s （1867年） 31000m/s （1921年） 29700m/s （1974年） 3，考證期 574年(19741400） 43000m/s （1583年） 其中：

13、與1867年大小相當?shù)暮樗€發(fā)生過 5 次，分別為： 1416、1583、1693、1770、1852年 ， 能夠確定大于1867年洪水的有 3 次。 相當于1921年的洪水除上述6次以外尚有： 1472、1706、1724年 3 次。,2, 排序結(jié)果如下： （1）, 1974年洪水：實測36年系列中29700 m /s(1974年）雖排序第一,但因系 列過短已無意義。在108年的調(diào)查期內(nèi)排第三位(第一位1867年，第二位 1921年，第三位1974年）。 （2）,1867年洪水：理應是自1867年1974年這108年的第一位，但通過文獻考證 知：自1400年1974年的574年中，相當于18

14、67年5次，其中大于1867年3 次，因此1867年洪水在574年系列中應排在第46位。 （3），1921年洪水；根據(jù)文獻考證，在574年中大于或相當于它的除以上6次外尚 有1427、1706、1724年3次共9次，由于本次洪水災情小于1867年，文獻記 載可能會有遺漏，盡管本次洪水同處于考證期和調(diào)查期之內(nèi)，考慮到本次 洪水相對較小,和所在系列的相對可靠程度，因此，它的順位可在調(diào)查期 中（1876年1974年）排位，即：108年中居第二位,1867年排第一位）。 （4），1583年洪水在1400年1974年這574年中，沒有超過它的洪水發(fā)生，因此 1583年的洪水在574年中排第一位，再長時間

15、無法考證。 各年流量對應頻率排列表,各頻率對應的流量根據(jù)形態(tài)斷面法計算，最終設計流量需論證確定,第三節(jié) 有水文系列設計流量計算方法 例 ： 某橋位附近有水文站，能搜集到20年連續(xù)的流量觀測資料，通過洪水 文獻考證知，從1784年至1982年期間，曾有8年發(fā)生過較大洪水。 其中：1880年、1948年和1955年能調(diào)查到歷史洪水位，可推算得洪水流 量；1975年在實測期內(nèi)，有實測資料；其余4年未能獲得流量資料，只知 1784年洪水大于1880年，另3年洪水均小于1948年，試求洪水流量Q1%。 關鍵詞：考證期、調(diào)查期、實測期、經(jīng)驗頻率、經(jīng)驗頻率曲線、理論頻率曲線 重點參數(shù)和公式：Q、CV、CS、

16、 P 曲線和公式 QP% = Q(1+ PCV) 解： 1，經(jīng)驗頻率分析方法： （1），第一種方法：可分為3個獨立系列： 1),考證期（1784年1982年）N2為199年，1784年洪水頻率為： P1/(N+1)= 1/200 = 0.5%； (用公式（1）計算） 2),調(diào)查期（1880年1982年）N1為103年，包括1880年、1948年、 1955年和1975年（在實測期內(nèi)）4個特大值。頻率分別為： P=M/(103+1),M取1、2、3、4。 (用公式（1）計算） 3),實測期（1963年1982年）n為20年，頻率為： P=m/(n+1),m取1、2、3、20，其中1975年為特大

17、 洪水，則L=1。,（2）， 第二種方法：在考證期內(nèi)199年中各流量統(tǒng)一排位： 實測系列外特大值經(jīng)驗頻率：PM/(N+1) （1） 實測系列內(nèi)其它項經(jīng)驗頻率：Pm=P + (1-P) (m-L)/(n-L+1) （2） 考證期：N199年，,M=1,1784年的流量, 調(diào)查期: n =103年，a14，包括1880年、1948年、1955年和1975年 的特大洪水。L11，即1975年洪水。 實測期：n=20年，包括特大值1975年流量，應在調(diào)查期內(nèi)按特大值 排位。水文站觀測資料只有20年，年限較短，代表性不強， 采用第二種方法的計算結(jié)果。 (用公式（2）計算）,1955,1975,1948,

18、1880,1784,a2=1,a1=4,1963,實測期n = 20,調(diào)查期N1=103,考證期N2=199,L=1,經(jīng) 驗 頻 率 計 算 表,2, 點繪經(jīng)驗頻率曲線： 將經(jīng)驗頻率點群點繪于海森幾率格紙上，目估通過點群分布中心， 并兼顧到特大值作曲線，得到經(jīng)驗頻率曲線。 3，適線中重點參數(shù)的求算： （1）,應用3點適線法確定統(tǒng)計參數(shù) Q、 CV和 CS。 在經(jīng)驗頻率曲線上讀 P5%, P50%, P95%所對應的流量得 Q5%=3210 m/s(Q1)、 Q50%=1750 m/s(Q2)、Q95%=970 m/s(Q3) 公式：S(Q1+Q3-2Q2)/(Q1-Q3） S（31209702

19、1750）/（3120970）0.274 查表得：CS0.99 ，并知，當CS0.99時，P15%,1=1.88 P2=50%, 2=-0.16, P3=95%, 3=-1.32 公式：Q =(Q3 1 Q1 3）/（ 1 3） 9701.883120（1.32）/1.88（.32） 1857 m/s 公式：CV （ Q1Q3）/(Q3 1 Q1 3） 0.36,4，作理論頻率曲線、適線、推求設計流量 （1），作理論頻率曲線、適線： 以Q = 1857 m/s 、 CV 0.36、 CS0.99 選取P1%、295各頻率并查表得各對應的P值，根據(jù) P 曲線公式： QP% = Q (1 + P

20、CV)求得: 作理論頻率曲線: QP% = 1857*(1 + 0.36P ) 各P%頻率對應的流量QP% 如下表 表中 KP = (1 + P CV),將各頻率P%和對應的流量QP%點繪于海森幾率格紙上， 檢測理論曲線和經(jīng)驗曲線的符合狀況，若符合很好， 則該理論曲線即為所求，否則調(diào)整CV值后重復以上過程重新適線， 直至兩線符合很好為止，再利用最終的理論曲線參數(shù)再推求設計流量。 （2），推求設計流量： 利用P 曲線公式并查各表得設計頻率1,計算可得設計流量Q1,即： Q1Q(1 + 1CV)=3863 m/s 經(jīng)驗頻率計算及經(jīng)驗頻率曲線、理論頻率曲線見下圖,1000,2000,3000,400

21、0,5000,6000,7000,8000,1,5,10,20,30,40,50,60,70,80,90,95,100(%),.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,關于理論頻率曲線 我國長期以來采用皮爾遜型曲線（P 型曲線）作為洪水特征的頻率曲線，它是一種概括性較強，適應性較大的頻率分布線型。由于我國幅員遼闊， 水文條件復雜，流域特征各異，洪峰流量多變，且呈隨即變化規(guī)律，所以， 如采用單一統(tǒng)一頻率分布線型來描述各地資料出現(xiàn)的各種情況，還不夠完善， 因此，在特殊情況下可以采用與經(jīng)驗頻率點據(jù)相配和較好的其它線型。如： 克里茨基與閔凱里曲線（簡稱K-M曲線）和耿貝爾曲線。這些理論曲

22、線都已經(jīng) 有相關的參數(shù)表，可在工作中隨時查閱。 1，皮爾遜型曲線 基本方程：Y=Y0(1+x/a)(a/d)*e(-x/d) 統(tǒng)計學方程： QP% = Q(1+ PCV) 2，K-M曲線 基本方程：f(x)=f(z)(dz/dx) 3，耿貝爾曲線 基本方程：y = -ln-ln(1-P) 統(tǒng)計學方程:X=x+pnsx 說明:（1），嚴格說， P 型曲線只有在CS2才能應用，但在實際工作中， CS很難確定，一般是借助經(jīng)驗頻率曲線位置來估定，不深究上 述情況。 （2），耿貝爾曲線較簡單，在我國交通部海洋水文中規(guī)定推算潮 水位應予應用。,第四節(jié) 形態(tài)斷面法推求設計流量(無觀測資料） 一 ，形態(tài)斷面位

23、置的選擇 1），河道順直， 2）灘、槽力求分明， 3）形態(tài)斷面與橋位間 無支流匯入，4）河槽中無島與沙洲 ， 5）形態(tài)斷面的位置盡量 便于洪水點的指認和測量 二 ，洪水調(diào)查及洪水位測量 1），場次洪水的調(diào)查 ： 方法與前述相同，但須在指認地現(xiàn)場釘樁、編號、 口述記錄，調(diào)查時應有第三者確認簽字。 2），洪水位的測量：要從水準點引測通過中間轉(zhuǎn)點直至調(diào)查指認的各洪水 位點，并回測閉合到水準點。 3），通過被調(diào)查人口述的時間或年齡確定對應場次洪水的對應頻率，并須注意 該場次洪水的實際頻率與此人實際年紀的關系。 三，洪水（水面）比降的調(diào)查和測量： 1)，洪水比降是指沿河流某岸調(diào)查同一場次洪水所得到的多個

24、洪水位點，再通 過測量（方法同洪水位測量）得到各點標高，將其投影至中泓軸線上，點 繪在坐標紙上（縱：洪水點標高，橫：軸線上各點投影距離）再計算確定 洪水比降 i值。 2），現(xiàn)有河流水面比降的測量方法： 沿現(xiàn)有河流水面按水文勘測規(guī)范有關規(guī)定，在橋位上、下游事先 布點，各點一人，每人一個木樁。先將木樁打入土中但不能打到與水 面平 。 看信號，所有人同時將木樁打至樁頂與水面平齊。 測量各樁頂標高、點繪各點、推求水面比降，用以代替洪水比降。,洪 水 調(diào) 查 表,洪水編號：洪1,調(diào)查時間：99.6.5,四，形態(tài)斷面法洪水點勘測過程示意圖,水文基線斷面,橋位（順樁斷面）,。,。,。,。,洪1,洪2,洪3,

25、洪4,。線外水準點1,。線外水準點2,中泓軸線,水準路線,流向,BM1,BM2,轉(zhuǎn)點+,轉(zhuǎn)點+,轉(zhuǎn)點+,+轉(zhuǎn)點,+轉(zhuǎn)點,河灘m1,河灘m3,邊灘m2,邊灘m2,主槽m1,按水面比降從洪水點推算至基線斷面處的調(diào)查洪水位,。,。,。,。洪4,洪3,洪2,洪1,樁號,河底標高,洪水點在中泓線間距,各洪水位標高,水面比降計算圖,某洪水位在基線處狀況,m為糙率系數(shù),五，設計流量、設計水位的推求： 有水文系列設計流量的推求方法是用觀測資料直接推求系列平均 流量 Q 和參數(shù) Cv ， 然后再利用P公式 推求設計流量QP%。無水文系 列時利用形態(tài)斷面法推求設計流量。 形態(tài)斷面法： 1） 將測得各洪水位推算至已

26、測的形態(tài)斷面內(nèi)，推求對應 頻率（P%)下的流量 QP% 2），根據(jù)已知頻率查表得P%值，并根據(jù)橋梁所在區(qū)域查閱有關資料 得到Cv值，根據(jù)P公式 QP%= Q(1+ P% Cv)反求平均流量 Q。,3），查表得 Q1%對應1%值，根據(jù)已求得的平均流量 Q 值再通過 P公 式 Q1%= Q(1+ 1% Cv)即可得到設計流量 Q1%。 4），將通過以上計算所得的每個流量（含經(jīng)驗公式法結(jié)果）一并通過論證確定最終設計流量 5），將設計流量 Q1%放在形態(tài)斷面內(nèi)得到了形態(tài)斷面處水位H1% 6），將形態(tài)斷面處水位H1% 通過洪水水面比降推算至橋位處的 設計水位 H1%,六，形態(tài)斷面法推求設計流量工作流程：

27、 重點工作步驟：1，調(diào)查得到形態(tài)斷面處某年洪水位 H，并確定該年 洪水頻率 P，測得洪 水水面比降 I 2，將該洪水位 H將該洪水位通過洪水比降I推算至 形態(tài)斷面處，得到形態(tài)斷面處洪水位H1 H1 H IL，其余流程如下：,已知 形態(tài)斷面處 H1 （對應）P,根據(jù)河床面 選擇灘、槽 糙率系數(shù) M,根據(jù)形態(tài)斷面 上計算該H1、 糙率系數(shù)M 利用水利學 原理計算P對應 流量QP,根據(jù)已求得 的流量QP、 區(qū)域CV 用P公式 反算平均 流量 Q,根據(jù)平均流量Q、查表得1 再根據(jù)P公式推求Q1%,將Q1%重置于形態(tài)斷面上，并計算該流量對應的水位H，將該H推算至橋位處得HQ,七，流量觀測資料缺乏時洪峰流

28、量的推求 (1),根據(jù)調(diào)查歷史洪水資料推求設計流量 若調(diào)查歷史洪水 Q1和Q2 根據(jù)皮爾遜型曲線（P )公式 ： Q1= Q(1+ 1 Cv) Q2 = Q(1+ 2 Cv)得 XQ1/Q2 = Q(1+ 1 Cv)/ Q(1+ 2 Cv) 既 XK1/K2 由此可得 QP=（KP/K2）Q2 其中KP/K2可查表獲得。 例： 根據(jù)調(diào)查歷史洪水資料得兩個洪水資料,相應洪水重現(xiàn)期分別 為20年和8年， 相應流量分別為 Q20=150m/s,Q8=97m/s，求設計 流量 Q1%. 根據(jù)以上公式得 XQ20/Q8 =150/971.55 查有關表得 Cv1.3 該值與橋位所在區(qū)域得Cv相符，再查本

29、表得 K100/K8 = 2.58,所以由 公式 ： Q1% （K100/K8） Q8 即 Q1% 2.5897250m/s （2）根據(jù)地區(qū)洪水經(jīng)驗公式推求設計流量 地區(qū)洪水經(jīng)驗公式較多，所以要注意以下問題: 1),什麼行業(yè)的公式， 2）適用區(qū)域,小 結(jié) 本章重點內(nèi)容： 一，有水文觀測資料時設計流量的推求 1，外業(yè)前準備工作 2，水文資料的調(diào)查、考證 3，水文系列的插補和延長 4，水文觀測資料的搜集和整理 5，各場次洪水頻率的確定和排位 6，皮爾遜型曲線和公式： QP%= Q(1+ P% Cv)的應用 7，曲線的點繪和適線方法 8，利用水文觀測資料和皮爾遜型曲線推求設計流量 二，無水文觀測資料

30、時，利用形態(tài)斷面法推求設計流量 1，場次洪水水位、洪水比降的調(diào)查 2，場次洪水對應頻率的確定 3，形態(tài)斷面的選擇和洪水比降的測量 4，利用皮爾遜型曲線和公式推求設計流量 三，流量觀測資料缺乏時洪峰流量的推求 1，理論、經(jīng)驗公式的選擇和利用 四，各種方法所得設計流量的綜合論證和最終設計流量的確定,第二章 橋孔長度和橋孔布設 第一節(jié) 橋孔長度的確定 一，概念： 1，橋孔長度：沿著設計水位的水面線，兩橋臺前緣的水面長度 2，橋孔凈長：橋孔長度扣除橋墩寬度后的長度 二，橋孔長度的計算及適用條件 （一）勘規(guī)公式 1，河槽寬度公式： Lj= KqBc(QP/QC) 適用條件：開口、順直微彎段及灘、槽可分的

31、不穩(wěn)定河段 重點參數(shù)：河槽寬度 Bc 2，單寬流量公式： Lj= QP/(qc) 其中： qcQC/BC 適用條件：寬灘河段 重點參數(shù)：河槽平均單寬流量 qc（m/s.m) 3，基本河寬公式 Lj= CPB0 適用條件：灘、槽難分的不穩(wěn)定河段 重點參數(shù)：B0基本河槽寬度（公式計算）,n3,（二）參考方法 1，供需面積法： （1）所需過水面積 SX 為 SX= QP/(VP) 其中： VP 設計流速，依河槽情況而定，一般取河槽平均流速。 水流壓縮系數(shù) （2）橋下供給面積 SG 根據(jù)計算所需橋長在順樁斷面上兩橋臺所截取的累計 面積差而得： SG S2 S1 。 （3）沖刷系數(shù)： P= SX/ SG

32、 SX 沖刷終止時橋下需要過水面積 SG 沖刷前橋下提供過水面積 該沖刷系數(shù)一般在 1.21.4之間 （4）橋位的布設 橋下供給面積 SG 應該扣除錐坡、橋墩所占的過水 面積。 橋位的具體布設應根據(jù)河槽的灘、槽具體分布情況 據(jù)實布設，最后得到最終橋位，同時獲得最終橋下 下供給面積 SG 。,過水面積累計曲線,橋孔布設,高程,累計面積,S2,S1,供給面積 SG = S2S1,樁號,設計水位,供需面積法橋孔布設,S=f(L),河槽,L1,L2,橋長L2 - L1,第二節(jié) 橋面設計高程的確定 一，無通航河流橋面設計高程的確定 Hmin = Hs + h + hj + h0 其中： Hs 為設計水位

33、 h 為考慮壅水、浪高等因素 hj 為橋下凈空安全值 h0 為橋梁上部結(jié)構(gòu)建筑高度 1， 在計算浪高時風玫瑰圖的使用： NW,橋位,浪程L,N,E,W,S,NW,SE,NE,SW,風玫瑰圖, 22.5,河流,風向（最大）,SE,2， 浪高、壅高、波浪侵襲高度示意圖 其中：Z計算得， Z可取 Z/2,h1,h1浪高,h2,h2波浪侵襲高度,靜水面,橋前最大壅水高Z,橋位,橋下壅水高Z,水面曲線,河岸或河堤,實際水面,說明： Z 一般取0.5 Z，但山區(qū)半山區(qū)可以取Z,說明： （1）, 應使用橋位所在風區(qū)的風玫瑰圖。 （2），應使用橋位所在風區(qū)的汛期風玫瑰圖。 二，通航河流橋面設計高程的確定 Hm

34、in = Htn + Hm + h0 式中： Htn 設計最高通航水位 Hm 通航凈空高度 說明：橋面設計高程除滿足通航要求外，尚應滿足泄洪 要求。橋面設計高程取兩者大值。 第三節(jié) 墩、臺沖刷計算 一，橋下一般沖刷計算勘規(guī)法 1，非粘性土河床橋下一般沖刷計算后的最大水深 Hmax （1），河槽部分 642 簡化式 （輸砂平衡原理） 641 修正式 (動力平衡流速、沖止流速原理） （2） 河灘部分 2，粘性土河床橋下一般沖刷計算 Hmax （1），河槽部分 （2） 河灘部分,二，墩、臺局部沖刷計算 (局部沖刷坑深度 Hb) 1，非粘性土河床橋墩局部沖刷計算勘規(guī)法 652 式 651 修正式 2，

35、粘性土河床橋墩局部沖刷計算勘規(guī)法 注意：1），在進行橋下局部沖刷計算時，各計算式中的一般 沖刷后墩前行近流速，應根據(jù)計算一般沖刷所采 用的公式的形成原理（輸砂平衡原理：動力平衡 流速、沖止流速原理等），選用對應的墩前行近 流速計算公式。 2），要分清河床土質(zhì)（粘性、非粘性土）、計算部位 （河槽、河灘）。 3），總沖刷深度應包括河床自然演變沖刷、一般沖刷 和局部沖刷。 三，橋臺最大沖刷深度（目前尚不成熟），可參照公路橋涵設計 手冊橋位設計一書計算。公路工程水文勘測設計規(guī) 范條文說明第7.4.3條。該手冊稱 951，952， 和按沖刷系數(shù)P等方法計算。 四，最低沖刷線標高確定： H = HP -

36、Hmax- Hb,第三章 導治工程 橋梁導治工程包括導流和治理兩方面內(nèi)容 一，導流工程 1，導流工程的主要作用： 導流工程主要指修建導流堤、壩。導流堤、壩是橋渡工程的重要組 成部分，其主要作用引導水流均勻、順暢地通過橋孔。防治或減輕橋下 河床的不利變形，保護橋頭河灘路堤和河岸免受洪水災害，從而保護橋 渡的安全使用，保護橋渡附近的工、農(nóng)業(yè)的正常生產(chǎn)。 2，導流工程的主要類型： 導流堤、壩的主要類型有封閉式導流堤、非封閉式導流堤、犁形堤、 丁壩、順壩等。 3，導流工程設置的原則： （1），滿足使用要求 （功能、安全） （2），設置導流堤、壩不能成為壓縮橋孔的理由和手段 二，整治工程 整治工程主要指

37、改河、改溝治理河道的工程，其目的是改善水流條 件，使水流通暢，但在一般情況下應維持河溝的天然排水狀態(tài)，不要輕 易改動，對輸沙能力較強的河溝更不要輕易改溝。,三，導流堤的布設 1，山區(qū)河流 山區(qū)河流峽谷段一般無河灘，橋孔原則上滿布全河，無需設置 導流堤，山區(qū)河流開闊段，河流一般一側(cè)或兩側(cè)有較開闊的臺地， 橋頭深入河灘，或橋址上游有支汊匯入，水流紊亂或水流急劇擴 散，應視水流方向、地質(zhì)條件設置導流堤。 2，平原河流 平原河流游蕩性河段宜布設封閉式導流堤，可以穩(wěn)定河段， 約束水流。其它各類河段可按河灘被壓縮部分的流量與總流量 的比例來確定。一般情況下可遵循以下原則確定： 若河灘被壓縮部分的流量單側(cè)河

38、灘大于總設計流量的15， 雙測河灘大于20，則應考慮布設非封閉式導流堤或犁形堤。 若河灘被壓縮部分的流量較小，且水流穩(wěn)定，流速小于1M/S, 地形上也無需修建導流堤時，可利用橋頭錐坡導流，不再布設 導流堤。 3，導流堤的形狀和尺寸 （1）封閉式導流堤 封閉式導流堤的平面布設應結(jié)合橋址地形及集中股流的分 布情況，以將全部洪水洪水導入橋孔為原則，山區(qū)橋址三角回 流區(qū)，可自橋臺前墻至岸坎設置與主流方向平順的封閉式導流堤。,2），多汊河道封閉式導流堤的設置形式,路線,擺動邊線,擺動邊線,河,流,封閉式導流堤,封閉式導流堤,主 股 流,河,股,流,次,次,股,流,R,R/3,1.5R,30,45,60,

39、30,R/2,R,流 向,河岸,河岸,導流堤,導流堤,（2）非封閉式導流堤的設置形式,平原寬灘性河流應在兩側(cè)河灘上設置非封閉式導流堤，其形式如下,120,橋頭引道,河灘,邊灘,主槽,邊灘,河灘,河槽,設計水位,平槽水位,第四章 橋涵水文術(shù)語及規(guī)范用語,河床橫斷面圖,一，橋涵水文計算和設計的重要術(shù)語和關鍵要素： (1),河床斷面的有關術(shù)語： 1）主槽、河槽、邊灘、河灘。 （2） 水文計算中的有關術(shù)語: 1) , 設計流量QP, 2) , 設計水位HP、“計算水位”、洪水比降， 3），設計流速 4），平槽水位 5），斷面平均水深， 6），斷面平均流速， 7），沖刷系數(shù) 8），河槽寬度 9），橋前壅水高度， 10），壅高、浪高、浪程、波浪爬高、風玫瑰圖， 11），局部沖刷坑深度，12），一般沖刷后的最大水深， 13），河槽總沖刷深度, ， 目前，我國河流的堤壩防洪標準除較大的城市可能達到 1外， 野外河堤防洪標準一般都達不到 1，多數(shù)在 1/30 1/20之 間，不能滿足我國現(xiàn)行公路、橋梁設計規(guī)范防洪標準。 ， 河堤的安全高度 h 一般是不能