桥梁工程水文计算

1、2、水文计算基本资料：桥位于此稳定河段，设计流量Q二Q二5500m3/s，设计水位S1%H=457.00m，河槽流速v=3.11m/s，河槽流量Q=4722m3/s，河槽宽度ScCB二159.98m，河槽平均水深h二9.49m，天然桥下平均流速v二3.00m/s，断cc0M面平均流速u=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h二12.39m。mc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=，n=。有明显的河槽宽度Be，则有：L=K(Q/Q)nB=0.84x(5500一4722)0.90 x159.98=1

2、54.16mjscc换算成平面半径R=1500的圆曲线上最小桥孔净长度为154.23m。桥孔布置图根据河床断面形态，将左岸桥台桩号布置在K52+。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+；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。桥面最低高程河槽弗汝德系数Fr=唁=t4=0.104V1.0。即，设计流量为缓流。桥前出现ghc9.80 x9.49壅水而不出现桥墩迎水面的急流冲击高度。2.3.1桥前壅水高度AZ和桥下壅水高度AZq天然桥下平均

3、流速v=3.00m/som自然淤积孔隙率n为，则天然空隙比e取，查表知d=3mm50冲刷前桥下流速：o=3.29m/sm-3.72Ky=氏=缶=0.53vg9.850系数Kn=1+0.5d-0.25(m-1)1+0.5X30.25X(-1)=6.43%0.53(3.292-3.002)=0.32m桥前最大壅水高度：AZ=KnKy(-2-22gmom2X9.8桥下壅水高度取洪水和河床条件为一般情况则：AZq=2A2.3.2浪高Ah2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：-2二設二0.02114wv2

4、-w二47.3009ggD=9.8x1450肓21.532=0.1818178=30.65533gh-29.80X8.6021.532wAh20.39m。-2w因Ah2/h=V，应取K=,则波浪高度：Ah=KAh2=2F2F2X=0.94m按公路工程水文勘测设计规范，静水面以上浪高取2/3的波浪高度计A另外,波浪在墩前被阻挡时，墩前波浪高度将雍高，近似取雍高值为A这样，静水面以上的波浪高度为波浪全高的倍，即A=X=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高程应计入波浪坡面爬高，按式he=KAKvRAh2计算。02桥位在河湾内，桥面最低高程应计入两岸超高的一半，即A。

5、Ah=VB=2.61X180二0.29mwgR9.80X430.00凹岸对水流中线的超高为A=0.15m按设计洪水通过要求的桥面最低高程H=H+工Ah+Ah+Ah=H+A+A+A+Ah+Ahminsj0sjD=+=461.32m按W-(1)级航道航道通航标准，要求的桥面最低高程切-(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=l/5通航净空高度为6.00m；通航净宽的流量即Q，计算相应的水位H求得H=；20%20%20%为30m。H=H+H+Ah=+=463.70mmintnMD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。此冲刷为非粘性土河床冲刷

6、，桥下断面一般冲刷后水深按一般冲刷64-2简化公式计算h=p1.04fAQ-Q1丿、0.90(B、(1-九)HB丿20.66hmc二1.04xf1.33xY904722丿f159.98J1-0.0270)x0.97x159.98丿0.66X12.39二19.85m按一般冲刷64-1公式计算_AQ-23/5h-1.33x5500_HLEd1/6jhc_0.97X154.16x0.46x31/6_hp3/5x1239=19.24m9.49桥墩局部冲刷深度hbb桥墩为双柱墩，墩柱直径1.40m,查墩形系数表K=,0.0023Kn=丄+O.375d0.24=0.49计算墩宽B=1.40m。d2.216

7、5-2公式行近水流h=19.85m；u=Ed1/6h2/3=0.46x31/6x19.852/3=4.05m/spp起动流速u=0.28(d+0.7.5=0.28x(3+0.7h5=0.54m/s，0起冲流速u=0.12(d+0.555=0.12x(3+0.555=0.24m/s,ufu，为动床冲00刷。h=KgKnB0.60h0.15b1p(u-u)0Iu丿0n=1.0 x0.49x1.400.60 x19.850.15x(4.05-0.24540.54丿=2.70m65-2修正公式行近水流h=19.85m；u=4.05m/sp起动流速u0(h=-=pd丿)04(-10+hV529d+6.0

8、5x10-7_pd0-72丿=(19.85V14(10.003丿29x0.003+6.05x10-7x0.0030.72丿85丫5=1.02m/s0.053起冲流速u0=0.645IB1丿u=0.645x011.40丿0.053x1.02=0.69m/sK=，gB=1.40m；1(u、9.35+2.23lgd(1.02、9.35+2.23lg(0.003)02丿14.05丿=0.0058h的回归值bK=h=0.46KB0.60h0.15d-0.068b(H)g1P(、u-ue-u丿00=0.46x1.0 x1.400.60 x19.850.15x0.003-0.068x(4.05-0.69平0

9、079=1.33m11.02-0.69丿丸的上限值K=b(S)=0.60KB0.60h0.15d-0.068lU-U00G1p=0.60 xl.0 x1.200.60 x19.850.i5x0.003-0.068x(4.05-0.69丫=1.74m1.02-0.69丿根据输沙平衡原理，当流速U大于U很多时，将出现冲刷坑内输沙平衡，冲刷不0再增加。例中，U=4.05m/s大约为u=0.54m/s的8倍，冲刷深度还以次方的指数函数增0大，与实桥资料分布趋势不同。取h值较为适宜。b(S)桥墩的最低冲刷线高程H=H-H-H=457.00-19.85-1.74=435.41mminspb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L=10m，阻水较多D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：Fr=U1=gh9.80 x1.49=0.067两岸分别阻水面积：A=Lh=14.9m2zD桥台冲刷深度：h=1.95Fr0.20A0.50CC=1.95x0.0670.20 x14.90.50 x1.0 x0.90=3.95mszaa桥台最低冲刷线高程上式计算的桥台冲刷深度h是平均床面高程以下的一般冲刷和局部冲刷总深度。s两岸平均水深h=1.49mt桥台最低冲刷线高程H=Hs-h