水文计算 (1)

二、水文计算:

2.1设计资料

①桥位概况：本桥位于赤明市市区，跨越河流，河宽450.00米。大桥桥位地质剖面图如附图一所示。

②水文资料：该桥河段为稳定性河段，设计洪水位频率1：100，设计洪水位40.00m ，洪水含沙量ρ=3kg/m 3。

2.2计算设计流量Q P

根据河道横断面图，该河流横断面为单式断面，采用形态法计算。根据桥位地质剖面图，糙率n =0.02,m=50，洪水比降I=0.3‰，设计洪水位40.00m ，起止桩号k3+442.93—k3+851.60。过水面积ω及水位宽度B 计算见下表。

m A

R 033.733

.773.30118.3541

.2910=++=

=

χ

s m I R n v /18.30003.0033.702

.01121

32

21

32

=⨯⨯==

s m vA Q P /925541.291018.33=⨯==

2.3确定桥孔长度

桥孔布设原则：第一，桥孔不宜过多的压缩河槽;第二，墩台基础可以视冲刷程度，置于不同的标高上。依据桥位地质剖面图，该桥位河段为开阔、顺直，滩槽可分的不稳定河段。

采用经验公式计算最小桥孔净长

C n

C

P J B Q Q K L )(

= 式中：Q P —设计流量：取值为Q P =9255 m 3/s ；Q C —设计水位下天然河槽流量；B C —天然河槽宽度，B C =775.79-477.91=297.88m ；K ，n —系数和指数，其值可由规范查得。

天然河槽流量： m A R C

C

C 384.83

.30111

.2526==

=

χ

s m I R n v C C /57.30003.0384.802

.01

121

32

21

32

=⨯⨯==

s m A v Q C C C /902811.252657.33=⨯==

查规范：K=0.84，n=0.90

m L j 87.25588.297)9028

9255(

84.090

.0=⨯⨯= 2.4确定桥面最低标高

计算壅水高度：由于设引桥，无左、右河滩路堤，且桥位处河槽土壤类别为松软土（细砂），则桥下壅水高度ΔZ ，=0。

计算浪高：根据设计资料中的气象地震资料，气候条件：多年平均气温-18.6℃；风速:7.15 m/s ；地震烈度：6度。考虑最不利影响，浪程D=600 m ，平均水深H 均=2910.41/408.67=7.12 m ，风速V w =7.15 m/s 。

2

w V gH 均=

2

15.712

.7*81.9=1.366

0.7（

2

w V gH 均）0.7=0.7*（1.366）0.7=0.871

2

w V gD =215.7600*81.9=115.135

0. 0018(

2w

V gD )0.45

=0.0152 192.015

.781.922==W V g th0.192=0.1897

0.13th0.871=0.0912

H Lj =2.3*

2

7.0245

.02

7

.02}

]

)(7.0[13.0)(

0018.0{])(

7.0[13.0w w

w w

V g V h

g th V gD th V g th =0.721m

计算水位:本河道无流水，其他引起水位升高的因素忽略不计。

H j = H s +∑ΔH=40.00+0+0.721*2/3=40.48 m

确定桥面标高:本河段为四级通航标准，桥下净空ΔH j =8 m 。设桥梁建筑高度ΔH D =4m ，则

H qm = H j +ΔH j +ΔH D

=40.48+8+4

=52.48 m

故桥面标高采用大于或等于52.48 m 的值。

2.5冲刷计算

本河段为平原顺直型，不稳定性河段，对该桥位地质断面图分析，河床地质属细砂和中砂质土壤，应按砂质河槽计算。已知桥位河段历年汛期平均含砂量ρ=3kg/m 3。

计算桥型为预应力混凝土变截面五跨连续箱梁桥，中孔跨径L=110m ，下部结构采用钢筋混凝土重力式桥墩，柱径D=4.0m ，桥孔布置见附图十。

河槽部分的一般冲刷用下式计算 cm C C P h B B Q Q A

h 66.02

90.02])1([)(04.1μλ-⨯= 河槽宽度B=297.88m,河槽平均水深：

m H 48.288.297]1.34206.224.15226.23.354.11123.31.1[=÷⨯++⨯++⨯+=

s

m Q Q H B A p /9255338.1)48.288.297(

)(

3215

.015.0=====均

B 2=B

C =297.88m λ=

066.041

.29105

4848434=⨯+⨯+⨯+⨯=om ωωμ

跨径110m ，查规范：μ=0.988， 河槽最大水深:m h cm 30.9=

m h p 55.133.9]88

.297988.0)066.01(88

.297[)90289255338.1(04.166.090.0=⨯⨯⨯-⨯⨯

⨯= 桥下河槽能扩宽至全桥，故河滩一般冲刷h p 可不必计算 桥墩局部冲刷: 河床起动流速:

s m d v /365.0)7.01(28.0)7.0(28.05.05.00=+⨯=+=-

一般冲刷后墩前行近流速:

---=c c

cm c c v h

h B B Q Q A v 3

2

34.02

1.021.0)(])1([)(04.1λμ m 88.357.3)48.83.9(]88.297)066.01(988.088.297[)90289255(04.1388.132

34.01.01.0=⨯⨯⨯-⨯=

查规范:875.310

5

.15.484,2.122111=⨯+⨯=+=

=h h b h b B K ξ 墩前泥沙起冲流速:s m d v /15.0)5.01(12.0)5.0(12.055.055.0'

=+⨯=+=-

因为v >v 0，为动床冲刷：

m

h d d

K v v n v v v h

B K K h b d n p

b 85.5)365

.0150.088.3(55.13875.33773.02.13773.01375.01

0023.0375.00023.0581

.0)88

.3365.0()()(583

.015.06.024

.02.224.02.221

lg 19.023.0lg 19.023.0020

'

015.06

.0122

=-⨯⨯⨯⨯==⨯+=+====-=--++-

ηηξ 冲刷值的组合： h p +h b =13.55+5.85=19.4m 计算冲刷线高程：

H CM =H p -h s =H P -(h p +h b +△h)=40-(19.4+0)=20.6m 桥墩基底最小埋置高程H JM ：

总冲刷深度：h s -h mc =19.4-9.3=10.1m,特大桥取安全值△=3m ，

H JM =H CM -△=20.6-3=17.6m