第四讲大中桥孔径计算
桥涵水文
一、用桥下过水面积计算桥孔长度
（冲刷系数法）冲刷系数法原理：利用桥位断面的设计流量Qs和设计水位Hs，根据水力学的连续性原理(Q=Av),求出桥下顺利宣泄设计洪水时所需要的最小过水面积，用以确定桥孔的最小长度。
计算桥孔长度时，常采用天然河槽平均流速作为设计流速（即一般冲刷？完成后的桥下平均流速）。
一般冲刷：建桥后桥孔压缩了水流，桥下流速增大到一定数值时，桥下河槽开始冲刷即称为一般冲刷
总过水面积：设计水位下过水总面积之和。
有效过水面积：扣除桥墩面积
设计流速：天然河槽平均流速（不冲刷流速）
冲刷系数定义p：桥下河床冲刷后过水面积与冲刷前过水面积之比值p。
冲刷的类型
桥梁墩台冲刷是一个综合冲刷过程，可分为三部分：
桥位河段因河床自然演变而引起河床的自然演变冲刷；
因建桥压缩水流而引起桥下整个河床断面普遍存在的一般冲刷；
由于桥墩台阻水而引起的河床局部冲刷。
其实桥梁墩台冲刷是受多种因素同时交叉影响产生的，但是为了便于研究和计算，我们把墩台周围总的冲刷深度，假定为这三种冲刷先后进行，分别计算，然后叠加。
二、绘制最大冲刷线
1、全部冲刷完成后，墩柱最大冲刷水深包括三个部分,桥墩最低冲刷线高程为Hmin：
Hmin=Hs-h-hp-hb-△h
式中： Hmin——最低冲刷线高程（m）;
Hs ——设计水位(m)
h——计算墩柱处水深（m）
hp——一般冲刷深度(m);
hb——局部冲刷深度(m);
△h——自然演变冲刷深度（m）；
2、桥台最低冲刷线的标高：
Hmin=Hs-hs-h -△h
式中：Hs——桥位断面的设计水位（m）；
hs—桥台所在位置的冲刷深度（m）。
h—桥台所在位置的平均水深（m）。
水文学考点
第一章
降水(Precipitation)：大气中水汽凝结后以液态水或固态水降落到地面的现象。如雨、雪、露、霜、雹、霰等。
蒸发(Evaporation)：水分子从水面、冰雪面或其它含水物质表面以水汽形式逸出的现象。包括截留蒸发、地面蒸发、叶面散发、水蒸发等。
径流(Runoff)：陆地上的降水汇流到河流、湖库、沼泽、海洋、含水层或沙漠的水流。包括地面径流和地下径流。
渗流(Seepage flow)：水从地表渗入地下及在地下流动的现象。包括入渗和渗透两种现象。
2、河流的基本特征
1）河流断面：横断面：垂直于水流方向的断面。
深泓线：河流中沿水流方向各横断面最大水深点的连线。
纵断面：沿河流深泓线的断面。（沿程变化）
2）河流长度：天然河流从河源到河口的距离。
3）河流比降：深泓线上单位长度内的平均落差。（落差？）
河段比降（水面或河底比降）：
lHlHHi12
平均比降（图1-1-3河流纵断面图）：
1121212112.....1lHlHHlHHlHHLinnnnnn
二、流域
1、概念：
流域：降落到地面上的水被高地、山岭（分水线）分隔而汇集到不同的河流中，这些汇水的区域称为流域。
分水线——分隔水流的高地、山岭的山脊线。
2、流域面积：流域分水线所包围的平面面积，称为流域面积。 单位：Km2
3、流域的特征
1）几何特征
面积：径流量m3；调节作用；洪水涨落
形状：狭长或宽阔。
2）自然地理特征
A、 流域的地理位置：一般以流域中心和周界的径纬度来表示。
B、流域的地形：一般以流域平均高程和流域的平均坡度来表示。
C、流域内的地质、土壤、森林植被和湖泊等，也都是流域的自然地理特征，与径流的形成过程都有密切的关系。
按平面形状及演变过程有下述四种类型：
桥涵水文教学大纲
1 《桥涵水文》课程教学大纲
（开放本科）
一．课程的地位和任务
《桥涵水文》是中央广播电视大学开放教育土木工程（道桥）专业本科的一门技术基础课。通过对本课程的学习，它的任务是使学生掌握必要的桥涵水文学的基本概念、基本理论、基本计算方法，为今后学习相关专业课程、从事专业工作和科学研究工作打下一定的基础。
二．教学内容和教学要求
第一章 绪论
第一节 水文现象与桥涵水文的研究意义
第二节 河川水文现象的特点和桥涵水文的研究方法
了解水文现象等有关概念，理解河川水文现象的特点。
第二章 河流概论
第一节 河流与流域
第二节 河川径流形成
第三节 河川的泥沙运动
第四节 河床演变
第五节 河川水文资料的收集和整理
熟悉河流和流域、河川径流的有关概念，了解水文测验和资料整理方法。重点河川径流形成过程。
第三章 水文统计基本原理与方法
第一节 概率统计理论基础
第二节 随机变量的概率分布
第三节 水文经验频率曲线
第四节 水文理论频率曲线线型与参数估计
第五节 抽样误差与相关分析
第六节 水文频率计算适线法
了解随机事件、设计洪水频率、频率分布及其特性、统计参数与频率曲线的关系、皮III型曲线以及相关的概念，熟悉经验频率、统计参数、理论频率曲线的计算公式，掌握适线法在设计流量推算及相关分析在水文计算中的应用。重点难点适线法在设计流量推算的应用。 2 第四章 设计洪水与设计水位推算
第一节 根据流量观测资料推算
第二节 根据洪水调查资料推算
第三节 根据暴雨资料推算
第四节 水流域设洪水
第五节 设计洪水位的推求
了解观测资料的审查、插补与延长的方法，正确理解特大洪水处理和小流域径流理论，掌握有观测资料时设计流量的推算方法、利用少量洪水资料推算大中桥设计流量和小流域计算方法。重点有观测资料时设计流量的推算；难点特大洪水处理。
第五章 大中桥孔径计算
第一节 桥位河段水流图式和桥孔布设原则
桥涵工程重点总结
桥涵工程重点总结
第一篇：桥涵工程重点总结
第二章桥涵工程原材料试验检测
1、石料分为4类。
2、桥涵工程使用的石料主要用于砌体工程，如桥涵拱圈、墩台、基础、锥坡等。
3、磨耗率应以洛杉矶测定结果为准，在无该机时，方可用狄法尔磨耗机测定。
4、石料制品的规格和几何尺寸（1）片石：一般为爆破法开采的石块，其厚度不应小于cm。（2）、块石：厚度在20~30cm，宽度一般为厚度的1.0~1.5倍，长度约为厚度的1.5~3.0倍（3）、粗料石：厚度为20~30cm，宽度一般为厚度的1.0~1.5倍，长度约为厚度的2.5~30.倍，其表面凹陷深度不大于2cm。（4）、拱石：按设计要求采用粗集料石或石块，主要用于石拱桥的拱圈砌筑。
5、石料的单轴抗压强度试验
a、50+-0.5mm的立方体6个，有显著层理的岩石，分别沿水平和垂直方向各取试件6个。
b、直径与高度均为50+-0.5mm的圆柱体试件6个。
C、试件上、下断面应磨平且平行。试件断面的平面公差用小于0.05mm，断面对于试件轴线垂直度偏差不应超过0.250.6、试件相邻面间的夹角应90°，其公差不得过0.5°。试件各边长、直径和高的尺寸的公差不得超过1mm。
7、称量精度：水泥、掺合量、水和外加剂为+-0.5%，骨料为+-1%。
取样或试验室拌制的混凝土应在拌制后尽量短的时间内成型，一般不宜超过15min。
8、根据混凝土拌合物的稠度确定混凝土成型方法，坍落度不大于70mm的混凝土宜用振动振实；大于70mm的宜用捣棒人工捣实。
9、采用标准养护条件，应在温度为20+-5摄氏度中静置一至二昼夜，然后编号、拆模。
拆模后立即放入温度为20+-2摄氏度相对湿度为95%以上的标准养护室中养护。试件应放在支架上，彼此间隔10~20mm，试件表面保持潮湿，并不得被水直接冲淋。
10、轴心抗压试验
当混凝土强度等级不小于C60时，应试件周围设防崩裂网罩。
11、抗折试验：试件从养护地取出后，将试件表面擦干净，检查试件，试件在长向中部1/3区段内不得有表面直径超过5mm、深度超过2mm的孔洞。
名词解释
1.输沙率：单位时间内同过水断面的泥沙重量
2.重现期：等量或超量值随机变量在多年观测中平均多少年或多少次可能出现的时距
3.桥孔净长：桥长扣除全部桥墩厚度后的长度
4.河川径流：地面径流和地下径流汇入河槽并沿河槽流动的水流
5.径流系数：径流深度与降水量之比
6.含沙量：单位体积浑水中所含沙的重量
7.闭合流域：当地面分水线与地下分水线相重合，流域内的地面径流及地下径流都将通过集流断面。
8.水拱现象：河中涨水或在峡谷山口下游河段急泻而下的洪水，出现两岸低，中间高的凸形水面
9.一般冲刷深度：一般冲刷停止时的桥下最大铅垂水深
10.降水强度：单位时间内的降水量
11.累计频率：等量或超量值随机变量频率的累计值
12.设计洪水：按规定频率标准的洪水
13.流域：河流断面以上的集水区域
14.水力粗度：泥沙颗粒在静止清水中的均匀下沉速度
15.水文现象：指地球上的水受外部作用而产生的永无休止的运动形式
16.径流：陆地上的降水汇流到河流，湖库，沼泽，海洋，含水层或沙漠的水流
17.渗流：水从地表渗入地下及在地下流动的现象
18.设计洪水位：按规定的设计洪水频率计算所得的高水位
19.水文测验：河流水情的变化由河流水文要素的观测反应，对各项水文要素的观测
20.雍水高度：桥孔压缩天然水流使桥前的天然水面以上雍起的高度
21.流域：降落到地面上的水，被各种地形分隔而汇入不同的河流，这些汇集水流的区域即为流域
22.分水线：分隔水流的高地，山岭的山脊线，就是相邻流域的分界线即为分水线
23．一般冲刷：桥孔压缩水流，使桥下流速增大，引起桥下断面的河床冲刷，即为一般冲刷
24.设计洪水流量：采用规定的某一洪水设计频率，推算设计洪水频率相应洪水的洪峰流量
1. 河川径流的形成过程可以大致分为降水、流域蓄渗、坡面漫流和河槽急流四个过程。
2. 地面分水线与地下分水线在垂直方向彼此相重合，且在流域出口河床下切较深的流域称为闭合流域；否则，称非闭合流域
铁路既有线桥涵水文检算
1 铁路既有线桥涵水文检算
1. 桥涵水文检算的一般规定
进行水文检算的目的就是确定桥涵的抗洪能力。当洪水到达桥下以后，桥下的净空高度是否满足要求，洪水对桥墩台冲刷以后，墩台基础的埋置深度是否满足最小埋深的要求，对于有铺砌的桥涵，铺砌是否被冲毁。换句话说：桥涵水文检算就是检算桥涵的轮廓尺寸（包括桥涵的大小—孔径；桥涵的高矮—桥高、河滩路肩标高；桥涵的深浅—基底埋深与桥涵铺砌）等，是否能经受洪水的考验，因此《铁路桥梁检定规范》对既有桥涵设备作了如下的规定：
1.1检定洪水频率标准
为确定既有桥涵的排洪能力，就要通过水力水文计算，推求具有一定频率的检定流量，《铁路桥梁检定规范》规定的检定洪水频率标准如表1.1.1。
表1.1.1 检定洪水频率标准
线路等级 检算洪水频率标准 校验洪水频率标准
桥梁 涵洞 路基 技术复杂、修复困难或重要的大桥和特大桥
Ⅰ、Ⅱ 1/100 1/50 1/100 1/300
Ⅲ 1/50 1/50 1/50 1/100
注：若观测到的洪水（包括调查洪水）频率小于表1.1.1所列的标准时,应按观测洪水频率检算，但当观测洪水小于下列频率时，应按下列频率检算：Ⅰ、Ⅱ级铁路的路基、特大桥和大中桥为1/300，小桥和涵洞为1/100；Ⅲ及铁路的路基，桥涵为1/100。
1.2 桥涵净空高度
《铁路桥梁检定规范》规定：不通航亦无流筏的桥梁，在通过检定频率洪水时，桥下净空高度应满足下式要求：
djlhHH
式中：lH—梁底高程（m）；
dh—桥下净空要求高度（m）按表1.2.1采用；
jH—桥下检定水位（包括壅水等水位增高）（m）；
hhHjj
2 jh—相应检定频率流量的桥下水位（不包括壅水等水位增高）（m）；
h—桥下水位增高值（m），见表1.2.1表注。
表1.2.1 桥下净空高度dh
桥涵水文复习题问题详解
桥涵⽔⽂复习题问题详解
桥涵⽔⽂复习题1.桥梁环境概念，P3⼈类活动对桥梁环境有哪些影响？P4-5
桥梁环境分为⾃然环境和社会环境。
影响：1河床采砂导致桥梁破坏及河床的抗洪能⼒下降；2⼭岭隧道的弃渣和⽣活区改河对⾃然环境的影响；3⼭区的纵向桥或⾼架桥对⼭区急流河槽⽔流的影响2.河流、流域概念，及其相互关系P17
河流：地⾯径流长期侵蚀地⾯，冲成沟壑，形成溪流，最后汇集⽽成河流；
流域：降落到地⾯的⽔，被⾼地、⼭岭分隔⽽汇集到不同的河流中，这些汇集⽔流的区域，称为，某河流的流域。
相互关系：流域是河⽔补给的源地，流域的特征直接影响河床径流的形成和变化过程；3.河段如何划分？P16各有什么特点？P16
⼀般的天然河流，从到河⼝可以按照河段的不同特性，划分为上游、中游和下游三个部分。
特点：上游是河流的最上段，紧接，多处于深⼭峡⾕中，坡陡流急，河⾕下切强烈，流量⼩⽽⽔位变化⼤，常有急滩和瀑布，河底纵断⾯多呈梯形。中游是河流的中间段，两岸多为丘陵，河床⽐降较平缓，两岸常有滩地，冲淤变化不明显，河床较稳定。下游是河流的最下段，⼀般多处于平原区，河槽宽阔，流量较⼤，；流速和底坡都较⼩，淤积作⽤明显，浅滩和河湾较多。4.河流基本特征包括哪些，熟悉河流断⾯形状及组成部分。P16
基本特征：河流断⾯、河流长度及河流⽐降断⾯形状（横断⾯和纵断⾯）由于⽔流和河床的相互作⽤，断⾯形状将时刻不停的发展变化着。
组成部分：河滩、河槽（主槽和边滩）。5.流域有哪些特征？各个特征对径流形成有什么影响？P17
特征:⼏何特征，主要是流域⾯积和流域形状。流域⾯积的⼤⼩，直接影响汇集的⽔量多少和径流的形成过程。流域形状主要影响流域径流汇集的时间长短，也影响径流的形成过程。
⾃然特征，主要指流域的地理位置和地形。⼀切⽔⽂特征都与地理位置有密切联系，流域的地形⼀般以流域平均⾼程和流域平均坡度来表⽰,流域平均⾼程对降⾬和蒸发都有影响，流域平均坡度是确定径流汇流速度和汇流时间的重要因素，坡度陡则汇流快，⼟壤⼊渗减少，使径流量增⼤。另外，流域的地质、⼟壤、森林植被、湖泊等，也都是流域的⾃然地理特征，与径流的形成过程有密切关系。6.总结⼭区河流和平原河流地形，河床形态，⽔⽂特点的区别，考虑建在⼭区河流和平原河流上的桥梁，处理上应有哪些不同？（需要加上桥墩的问题，结合P124等来考虑；参考P217的容）P18
公路桥涵水文计算方法
2012年第11卷第6期
2012.11.6Industrial&ScienceTribune公路桥涵水文计算方法探讨
□杜江宇
【
摘要】
科学合理的进行桥涵水文计算是确保公路桥梁安全性与适用性的一项重要措施。
本文从桥梁形态断面、
设计流量以
及洪水位、大中桥孔径和河床冲刷深度四个方面，
探讨了水文计算方法的具体应用。
【
关键词】
公路桥梁；
水文计算；
计算方法
【
作者单位】
杜江宇，
中铁二院工程集团有限责任公司
为了确保公路桥梁能够取得良好的经济效益必须确保
其安全性以及适用性，
其中水文计算是公路桥梁设计施工中
的一个关键环节。
水文计算主要包括形态断面、
洪水水位、
设计洪水流量、
桥孔设计以及河床的冲刷深度等方面的计
算。
本文结合笔者多年工作经验，
就公路桥涵水文计算方法
进行了深入探讨。
一、
正确计算形态断面
（
一）
选择科学合理的形态断面。
一是在接近均匀流的
河段上，
通常对于河道的要求顺直，
确保水流通畅，
河床相
对稳定，
河滩比较小，
河滩和河槽的洪水流的方向相同，
并
且不存在河湾、
河汊以及沙洲等阻塞水流等这些问题。
二
是尽可能接近调查的历史洪水位，
然而距离桥位也不能太
远。
在形态和桥位断面之间，
不能有支流汇入，
也不能有分
流或者壅水问题存在。
三是形态断面一定要和洪水流的方
向垂直，
形态断面的形状尽可能与出现洪水时候的实际状
况相符合。
（
二）
计算水文断面的流速、流量以及平均流速，
可以利用谢才－
满宁公式进行计算：
槡v=cRi；c=1
nR1
6
其中：
ν表示断面平均流速（
单位为米/
秒），
针对复式断
面，
必须单独计算河槽和河滩断面的平均流速；n
表示粗糙系
数；R
表示水力半径（
单位为米）；i
表示洪水比降。
二、
计算设计流量以及洪水位
（
一）
计算设计流量的主要方法。
推算桥涵设计流量应
当根据《
公路桥位勘察设计规范》
中的相关规定，
按照所掌握
的有关资料，
采取正确的方法进行计算。
当前，
针对大、
中河
流，
假如实测流量资料较为充足，
通常采取数理统计法，
也就
是水文统计法，
反之，
则普遍采取间接方法或者利用经验公
海地水文hardbf
《海地桥涵水文综合计算分析系统HARD BF用户手册》
1 目 录
目录 ................................................................................................................................................ 1
第一章 桥涵水文综合分析系统简介 ........................................................................................ 3
第二章 流量计算 ........................................................................................................................ 5
2．1形态断面分析法 ............................................................................................................... 5
2．2洪水频率分析法 ............................................................................................................... 6
2．3洪水调查分析法 ............................................................................................................... 7
2．4经验公式法流量计算及系数查询 ................................................................................... 8
自考本科06286-桥涵水文自学辅导材料（完全版）
自考本科06286-桥涵水文自学辅导材料（完全版）
桥涵水文课程
自学辅导材料
配套教材：《水力学与桥涵水文》适应层次：本科
课程代码：06286
目录
第一部分自学指导
第1章：绪论 (1)
第2章：水静力学基础 (1)
第3章：水动力学基础 (2)
第4章：水流阻力与水头损失 (3)
第5章：管流 (3)
第6章：明渠水流 (4)
第7章：堰流与泄水建筑物的消能 (5)
第9章：河流概论 (5)
第10章：水文统计原理与方法 (6)
第11章：桥涵设计流量及水位推算 (7)
第12章：大中桥位勘测设计 (8)
第13章：桥梁墩台冲刷计算 (9)
第二部分复习思考题
一．单选题 (10)
二、多选题 (17)
三．填空题 (19)
四．判断题 (22)
五．名词解释题 (24)
六．简答题 (26)
七．计算题 (27)
第三部分参考答案
一．单选题 (33) 二、多选题 (33)
三．填空题 (33)
四．判断题 (35)
五．名词解释题 (35)
六．简答题 (38)
七．计算题 (42)
第一部分自学指导
第1章绪论
一、主要内容
1.水力学的研究方法
（1）理论分析法（2）科学实验法（3）数值计算法
2.水文学的研究方法
（1）成因分析法（2）数理统计法（3）地区综合法
3. 液体的主要物理性质
（1）密度（2）容重（3）粘滞性（4）牛顿内摩擦定律
4.作用在液体上的力
（1）表面力（2）质量力（3）单位质量力及其分量。
二、重点
（1）液体的粘滞性（２）牛顿内摩擦定律（３）理想液体（４）实际液体三、难点
（１）表面力（２）质量力（３）单位质量力及其分量
第2章水静力学基础
一、主要内容
１．静水压强分布规律
（１）静水压强的特性（２）液体平衡微分方程（３）等压面
２．重力作用下水静力学基本方程
（１）水静力学基本方程（２）绝对压强与相对压强（３）真空值
（４）静水压强分布图绘制
３．平面上静水总压力计算方法 （１）解析法（２）图解法