桥梁工程水文计算演示教学

1、2、水文计算基本资料：桥位于此稳定河段，设计流量Qs Qi% 5500m3/s，设计水位Hs 457.00m，河槽流速 3.11m/s，河槽流量Qc=4722m3/s，河槽宽度Be 159.98m，河槽平均水深he 9.49m，天然桥下平均流速v°m 3.00m/ s,断面平均流速=2.61m/s，水面宽度B=180m，河岸凹凸岸曲率半径的平均值R=430m，桥下河槽最大水深hme 12.39m。2.1桥孔长度根据我国公路桥梁最小桥孔净长度 Lj公式计算。该桥在稳定河段，查表知 K=0.84，n=0.90。有明显的河槽宽度Be,则有：Lj=K (Qs/Qe)nBe=0.84 (550

2、0 4722)0.90 159.98=154.16m换算成平面半径R=1500的圆曲线上最小桥孔净长度为154.23m。2.2桥孔布置图根据河床断面形态，将左岸桥台桩号布置在 K52+325.00。取4孔40m预应力混 凝土 T形梁为上部结构；钻孔灌注桩双柱式桥墩，桩径为 1.6m，墩径取1.4m； 各墩位置和桩号如图1所示；右桥台桩号为K52+485.00；该桥孔布置方案的桥 孔净长度为155.80m大于桥孔净长度154.23m,故此桥孔布置方案是合理的。2.3桥面最低高程2 2河槽弗汝德系数Fr=孟9:8缶=0.104v 1.0。即，设计流量为缓流。桥前出现壅水而不出现桥墩迎水面的急流冲击

3、高度。2.3.1桥前壅水高度 Z和桥下壅水高度Zq冲刷前桥下流速3.72m/ sQs5500Aj 160 9.49 3 1.4 9.49天然桥下平均流速v°n=3.00m/s自然淤积孔隙率n为0.4，则天然空隙比e取0.67，查表知d5°=3mm3 723.29 m/s0.5 30'25 （匹 1）3.11冲刷前桥下流速:10.5d5o'25v' mv'm(1)系数Kn=一?.2=6.43-1碑13.00Ky=0.50.5° “0.53 vm3.29J 0.10.1.g一 9.8桥前最大壅水高度：Z=KnKy（v* 2m2g2 、v

4、 om)6.43 0.53(3.292 3.002) 0.32 m2 9.8桥下壅水高度取洪水和河床条件为一般情况,则:Zq=1Z=0.16m22.3.2 浪咼h2计算风速为21.53m/s ,浪程内平均水深取河床平均水深 8.60m,汛期顺风向到达桥位断面形成的最大水面风距为1450m浪高计算如下： 耳 9.802 0.02114v 21.5347.3009gD29.8 145021.53230.65533gh2Vw9.80 8.6021.5320.18181780.45一 0.70.0018gD0.13th 0.7卑thvw20.70.13th 0.7 聖Vwh2 =这样，静水面以上的波浪

5、高度为波浪全高的0.86倍，即0.86 h2=0.86 X0.94=0.81m。2.3.3波浪坡面爬高和河岸凹岸超高桥头路堤和导流堤顶面咼程应计入波浪坡面爬咼，按式he=K KvR h2计算桥位在河湾内，桥面最低高程应计入两岸超高的一半，即0.5 hwohw=v2BgR2.612 1809.80 430.000.29 m凹岸对水流中线的超高为0.5hw = 0.15 m按设计洪水通过要求的桥面最低高程HU=H+h hjh0= Hs+0.5 Z +0.86 h2+0.5 hw+ hj + hD=457.00+0.16+0.81+0.15+0.5+2.70=461.32m按切-(1)级航道航道通航

6、标准，要求的桥面最低高程W - (1)级航道最高通航水位的重现期为 5年，对应最高通航水位，由p=1/5 的流量即Q。%,计算相应的水位Hw求得臥疟455.00 ;通航净空高度为6.00m；通 航净宽为30mH.in=Ftn+FM+ hD =455.00+6.00+2.70=463.70m以上计算结果表明，通航要求控制桥面高程，桥面最低高程确定为463.70m。2.4此冲刷为非粘性土河床冲刷，桥下断面一般冲刷后水深hp0.66Be1B2按一般冲刷64-2简化公式计算0.90-Q2hp= 1.04 A -Q11.041.330.90550047220.66159.981 0.02700.97 1

7、59.9812.3919.85m按一般冲刷64-1公式计算0.00793/5hpAQ2LjEdhmchc1.33 55000.97 154.16 0.46 31/63/512.399.4919.24m2.5桥墩局部冲刷深度hb桥墩为双柱墩，墩柱直径1.40m,查墩形系数表K =1.0 ,0.00232"20.240.375d0.49 计算墩宽 B1=1.40m。行近水流hp19.85m ；=Ed1/6hp/30.46 31/619.852/34.05m/s起动流速°0.28 d0.70.5 0.280.53 0.70.54 m/s，起冲流速°0.12 d0.50.

8、550.120.553 0.50.24m/s，f 0，为动床冲刷。1n0.54d65-2公式4.05 0.240h.K K2.70m0.5401.0 0.49 1.400.60 19.850.150.60. 0.15B1hp65-2修正公式行近水流hP19.85m ；4.05m/ s起动流速0.14hP29d6.05 1070.510hp0.72d19.850.0030.147 10 19.8529 0.003 6.05 107丽厂0.0030.51.02m/s0.053起冲流速-J0.645 -0.053B10.6451.401.020.69m/s9.35 2.23lg d=1.0， B=1

9、.40m；9.35 2.23lg 0.0031.024.050.0058hb的回归值K=0.460.60 0.15 . 0.068hb H 0.46K B1 hp d0.461.0 1.400.60 19.850'50.0030.0684.05 0.691.02 0.691.33mhb的上限值K=0.60hbS 0.60K0.60 0.15 . 0.068B1hp d0.601.0 1.200.60 19.850.150.0030.0684.05 0.690.00791.02 0.691.74m根据输沙平衡原理，当流速大于0很多时,将出现冲刷坑内输沙平衡，冲刷不再增加。例中,4.05m

10、/s大约为0=O.54m/s的8倍，冲刷深度还以0.54次方的指数函数增大，与实桥资料分布趋势不同 取入$值较为适宜。2.6桥墩的最低冲刷线高程Hmin =H s-H p -H b =457.00-19.85-1.74=435.41m2.7桥台冲刷根据地形图桥位断面左右岸均有河滩， 阻挡河滩水流长度各为LD=10m阻水较多 冲刷较深。按交通部科技攻关公式计算：桥台形式采用带竖直前墙和上下游锥坡，两岸河滩受阻水流弗汝徳系数：Frgh0.9929.80 1.490.067两岸分别阻水面积：Az LDh 14.9m2桥台冲刷深度：hs 1.95Fr0.20Az0.50C C 1.95 0.0670.20 14.90.50 1.0 0.90 3.95m2.8 桥台最低冲刷线高程上式计算的桥台冲刷深度 hs 是平均床面高程以下的一般冲刷和局部冲刷总深度。 两岸平均水深 ht =1.49m桥台最低冲刷线高程 Hmin=Hs-ht -h s=457.00-1.49-3.95=451.56m2.9 计算结果分析桥墩最低冲刷线高程为435.41m,桥台最低冲刷线高程为451.56m,表明设计流 量通过时，桥下河槽的沉积层将被冲走桥下河滩和河槽冲刷至高程约438.00m。桥台和桥墩埋置深度应分别考虑。两岸河滩阻水长度分别达10m为避免桥台和路堤上游侧出现过大冲刷，应