桥梁设计水文计算
曹瑞章公式桥梁雍水计算
曹瑞章公式桥梁雍水计算摘要：1.曹瑞章公式的背景和意义2.桥梁雍水计算的概述3.曹瑞章公式在桥梁雍水计算中的应用4.曹瑞章公式的优点和局限性正文：1.曹瑞章公式的背景和意义曹瑞章公式是我国著名水利专家曹瑞章先生在20 世纪50 年代提出的一种用于计算桥梁雍水情况的公式。
在当时，我国的桥梁建设正处于快速发展阶段，如何确保桥梁在洪水期间的安全成为了亟待解决的问题。
曹瑞章公式的提出，为桥梁设计者提供了一种科学、有效的计算方法，对于提高桥梁的抗洪能力，保障人民群众的生命财产安全具有重要意义。
2.桥梁雍水计算的概述桥梁雍水计算是指在桥梁设计过程中，根据洪水的水位、流速、河床地形等条件，计算出桥梁在洪水期间的水位升高值。
这一计算过程对于保证桥梁的安全、稳定至关重要。
桥梁雍水计算主要包括以下几个步骤：确定洪水重现期、收集水文资料、计算洪水的水位和流速、计算桥梁的雍水水位等。
3.曹瑞章公式在桥梁雍水计算中的应用曹瑞章公式是一种计算桥梁雍水水位的公式，其主要特点是考虑了河床地形、洪水流速、桥梁位置等多种因素，从而提高了计算的准确性。
在桥梁雍水计算中，首先需要根据实际情况确定洪水的重现期，然后收集水文资料，包括河床地形、水位、流速等数据。
接着，利用曹瑞章公式计算出桥梁在洪水期间的水位升高值，从而为桥梁设计提供科学依据。
4.曹瑞章公式的优点和局限性曹瑞章公式在桥梁雍水计算中具有以下优点：（1）考虑了多种因素，计算结果较为准确；（2）公式简单，易于理解和使用；（3）适用于不同类型的桥梁和河流。
然而，曹瑞章公式也存在一定的局限性：（1）对于河床地形变化剧烈的地区，计算结果可能存在偏差；（2）对于非典型桥梁和河流，公式的适用性可能会降低；（3）对于复杂水文条件的地区，需要结合其他计算方法和专业知识进行综合分析。
总之，曹瑞章公式在桥梁雍水计算中具有重要作用，为桥梁设计提供了科学依据。
桥梁设计计算
20406080100120一月二月三月四月亚洲区欧洲区北美区桥涵水力水文——设计计算一、设计基本资料南方地区某二级公路上，拟修建一座跨越一条跨河流的钢筋混凝土简支梁中桥，梁高1.5m （包括桥面铺装在内），下部为单排双柱式钻孔柱墩，墩径为 1.2m ；采用Ｕ型桥台，台长为6m ，桥前浪程为1.2km ，沿浪程平均水深为3.0m ，无水拱和河床淤积影响，桥前最大壅高不超过0.6m 。
桥位河段基本顺直，桥面纵坡为+2%，桥下为六级航道，汛期沿浪程向为七级风力，推算设计洪水位为64.00m ，推算设计流量为3400m 3／s ，桥下设计流量为河床平坦，两岸较为整齐，无坍塌现象。
桥位处河流横断面桩号K0+622.60为河槽与河滩的分界桩。
经调查，桥位河段历年汛期平均含沙量ρ约为3kg/m ３，据分析桥下河槽能扩宽至全桥，但自然演变冲刷为0m 。
粗糙系数为：河槽m c ＝44，河滩m t =29；洪水比降为0.3‰,历史洪水位水痕标高为79.30m ，河沟纵坡Ｉ与洪水比降基本相同。
另据钻探资料，河槽部分在河底以下8m 内均为砂砾层，平均粒径_d ＝2mm,d 50＝2.5mm,n c ＝0.030；河滩部分在地面以下6m 内为中砂，表层疏松为耕地，n t ＝0.025。
桥位断面以上集雨面积为566km 2,桥位上游附近有一个水文站（乙站），集雨面积为537km 2，具有1955年至1982年期间24年断续的年最大流量资料；通过洪水调查和文献考证，该河历史上曾在1784年，1880年，1920年，1948年发生过几次较大洪水，其中1784年洪水量级大于1880年，特大洪水值认为是大于3500m 3/s 。
在邻近流域的河流上，也有一个水文站（甲站），可搜集到1951年至1982年连续32年的年最大流量资料。
两流域的特征基本相似，气候和自然地理条件基本相同，且两河流上都没有水工建筑物。
二、用相关分析法插补延长乙站流量资料1、比较甲、乙两站均有实测资料并分别求出平均流量。
桥涵水文4
桥涵水文
第一节
桥位河段水流图式和桥孔布置原则
二、桥孔布臵的原则
(3)桥位下端—压缩区
③-③’之间，水深继续降低，由于有桥墩的阻水，水流速 度继续增大，继续造成冲刷。 有导流堤——桥孔断面 过水断面的最小断面： 无导流堤——桥孔下游
桥涵水文
第一节
桥位河段水流图式和桥孔布置原则
(4)桥位下游—扩散区
水流逐渐扩散至天然河宽，流速逐渐变小直至恢复天然 河道流速，水流的携沙能力由大变小，在河床上从冲刷变小 到出现淤积，又从淤积逐渐减小到恢复天然河道河流状态。
桥涵水文
第二节
桥孔长度计算
桥涵水文
第二节
桥孔长度计算
桥孔长度：
设计水位两桥台前缘之间(埋入式桥台则为两桥台护
坡坡面之间)的水面宽度。
桥涵水文
第二节
桥孔长度计算
桥涵分类有两个标准：单孔跨径和多孔跨径总长。
公路桥涵
多孔跨径总长L/m L≥1000 100≤ L ≤ 1000 30＜ L＜100 单孔跨径l/m l≥150 40 ≤ l ≤ 150 20＜l＜40
桥涵水文
第一节
桥位河段水流图式和桥孔
布臵原则
桥涵水文
第一节
桥位河段水流图式和桥孔布置原则
从桥涵水文的角度看，孔径若小于河道天然宽度太多， 河道被桥大量压缩，过水断面减小，桥位断面流速相应增大， 将引起较大的冲刷。从而影响了桥墩基础的埋臵深度，增加 了施工难度，使造价提高。
桥梁计算书计算实例
桥梁计算书计算实例前言本设计是根据设计任务书的要求和《公路桥规》的规定,对高坎——上官伯段的高坎大桥进行方案比选和设计的。
对该桥的设计，本着“安全、经济、美观、实用”的八字原则，本论文提出两种不同的桥型方案进行比较和选择：方案一为预应力混凝土简支梁桥，方案二为拱桥。
经由以上的八字原则以及设计施工等多方面考虑、比较确定预应力混凝土简支梁桥（锥形锚具）为推荐方案。
1.水文计算1.1原始资料1.1.1水文资料：浑河发源于辽宁省新宾县的滚马苓，从东向西流过沈阳后，折向西南，至海城市三岔河与太子河相汇，而后汇入辽河。
浑河干流长364公里，流域面积11085平方公里。
本桥位上游45公里的大伙房水库，于1958年建成，该水库控制汇流面积5563平方公里，对沈阳地区的浑河洪峰流量起到很大的削减作用。
根据水文部门的资料，建库前浑河的沈阳水文站百年一遇洪峰流量位11700立方米/秒，建库后百年一遇推算值为4780立方米/秒。
浑河没年12月初开始结冰，次年3月开始化冻。
汛期一般在7月初至9月上旬，河流无通航要求。
桥为处河段属于平原区次稳定河段。
1.1.2设计流量根据沈阳水文站资料，近50年的较大的洪峰流量如下：大伙房水库建库前1935年5550立方米/秒1936年3700立方米/秒1939年 3270立方米/秒1942年 3070立方米/秒1947年 2980立方米/秒1950年 2360立方米/秒1951年 2590立方米/秒1953年 3600立方米/秒1954年3030立方米/秒大伙房水库建库后1960年2650立方米/秒1964年2090立方米/秒1971年2090立方米/秒1975年2200立方米/秒1985年2160立方米/秒根据1996年沈阳年鉴，浑河1995年最大洪峰流量4900立方米/秒（沈阳水文站）为百年一遇大洪水。
1995年洪水距今较近，现场洪痕清晰可见，根据实测洪水位，采用形态断面计算1995年洪峰流量为5095立方米/秒，与年鉴资料相差在5％之内。
桥梁壅水计算
桥梁壅水计算我多次参加桥梁防洪评价评审工作，对桥梁壅水计算使用的经验公式多种多样，究竟哪个合适，评审无所是从。
水利部发布的《洪水影响评价报告编制导则》LS520－2014附录A给出了答案，A.2.2.3 “桥梁等阻水建筑物壅水高度及壅水曲线长度的计算，应参照TB10017和JTG C30进行。
”其中TB10017即《铁路工程水文勘测设计规范》TB10017－99，现将规范的计算公式介绍如下：3.5.1桥前壅水可按下式计算：△ZM =η（22vv M ）（3.5.1）式中：△ZM—桥前最大壅水高度（m）；η—系数，应按表3.5.1的规定取值；v—断面平均流速，为设计流量被全河过水断面（包括边滩和河滩）除得之商（m/s）；Mv—桥下平均流速，应按表3.5.1－2规定计算求得（m/s）。
3.5.2桥下壅水高度可采用桥前最大壅水高度的一半。
对于山区和山前河流，洪水涨落急骤，历时短促，且河床质坚实不易冲刷时，桥下壅水高度可采用桥前最大壅水值。
对于平原洪水涨落很缓慢的河流，且河床质松软，易于造成冲刷时，桥下壅水可不计。
（见下页）表3.5.1－2 桥下平均流速表3.5.1－2中： P —冲刷系数； gxP ωω=g ω—桥下供给过水断面积（m 2），当桥址上、下游有阻水山包或其他挡水建筑物时，桥下供给过水断面积应扣除其影响部分；x ω—桥下需要过水断面积（m 2）； x ω=αcos p Pv Qp v —设计流速（m/s ），对河滩较小、压缩不多的河段，可采用通过设计流量时河槽（包括边滩）的天然平均流速；当河滩很大时，可按经验确定；渠道或运河上的桥，可采用设计渠道或运河的设计流速；p Q —设计流量（m 3/s ）；α—水流方向与桥梁轴线之法线间的夹角（º）。
3.5.3 壅水曲线全长可按下列公式估算： 02I Z L My ∆= 式中： y L —壅水曲线全长（m ）；I—桥址河段天然水面坡度。
简述公路桥梁水文计算过程
２０１３年第３期 （总第２２９期） 黑龙江交通科技 ＨＥ ＬＬＯＮＧＪＩＡＮＧ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＫＥＪ Ｎｏ．３，２０１３ （Ｓｕｍ Ｎｏ．２２９）
简述公路桥梁水文计算过程 郭丰振 （佳木斯市恒兴公路勘察设计有限责任公司）
摘要：简述了桥梁水文计算在公路、桥梁设计中的作用和地位，并通过具体实例根据实际数据，利用软件分 别从设计流量、设计水位到调治构造物的计算来详细描述这一计算过程，所用的方法仅是桥梁水文计算方法 中之一，具体情况应具体分析。 关键词：水文计算；设计流量；设计水位；桥长计算；壅水计算 中图分类号：Ｕ４１２ 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００８—３３８３（２０ｌ３）Ｏ３－００９５－０２
公路桥梁水文计算是公路桥梁进行结构和墩台基础设 计的前提和基础性工作。在公路桥梁勘测设计中也是一项 重要组成部分。只有水文计算完毕，才能根据计算结果进行 桥梁下一步的设计工作。当桥梁含在路线设计中时，往往在 路线外业勘测结束进行内业设计前必须完成桥梁的水文计 算，将桥面最低设计标高提供给路线拉坡人员以供参考，以 免耽误路线设计工作的进行，由此可见，桥梁水文计算无论 是在公路设计中还是在桥梁设计中均起到至关重要的作用。 下面通过一个工程实例来阐述桥梁水文计算的过程。 １工程概况 本桥梁位于黑洛公路十八站至洛古河段，桩号为Ｋ６２０ ＋１９４，名称为额木尔河大桥，原桥为钢筋混凝土双曲拱桥， 桥墩上游侧面有破冰体，桥梁与河流交角为９Ｏ。。该桥跨越 额木尔河，属于黑龙江最大支流。该流域地处山前区，汇水 区形状呈“扇形”，桥位处的流域面积Ｆ＝１３ ５４４．２１ ｋｍ ，流 域长度Ｌ＝４０８．６９ ｋｍ，流域平均坡度 ０．００２ ３，流域面积 多为森林植被覆盖，河流整体蜿蜒曲折，在桥位附近河道较 顺直、稳定，河流断面规整，滩槽分界明显，河床地质较好，为 卵石、砂砾石，该桥无倒灌现象。 ２设计流量的计算 经水文调查额木尔河桥位下游有二十五站水文站。二十 五站水文站位于桥位下游３ｏ．３ ｋｍ，且在此区间内无其它较大 河流汇人，故桥位处设计流量可利用二十五站水文站的资料 （包括从１９５７年一１９９０年历年来最大洪水流量，洪水比降，河槽 糙率，冰凌情况），进行频率分析采用面积比拟法进行计算。 表１ 额木尔河廿五站前３Ｏ位洪水排序 收稿日期：２０１２—１２—０７ 表２廿五站有实测比降、稽率资料年份
桥梁计算书—毕业设计[管理资料]
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一、自然地理
本桥址区地处浑河流域的冲击平原，地势较平阔。河水为季节性河流，主要受底下径流或大气降水所补给。汛期每年七月下旬至八月下旬，近几年，尤其是2000年河水位历史少见的下降，以致影响工农业、甚至民众生活用水。本区于北寒温带气候类型，为类型冻土区，－。冬季漫长，气候比较干燥；春秋较短，稍较温湿，宜植被生长。
系数
桥下平均流速Vm＝
断面平均流速V0=
m
桥下壅水高度
波浪高度hb1％＝VW=15m/s
平均水深 ，良程D＝8×102m
本桥设计水位：++
1．冲刷深度
A 河槽的一般冲刷
一般冲刷后的最大水深
hp＝
Q1=Q2=4275m3,B1=B2=,k=,μ＝，λ＝，hmax＝
A——单宽流量集中系数，A＝
hp＝ m
汽—20，挂—100，，两侧人行道、kN/kN/m。
本桥为预应力钢筋混凝土T型梁桥，锥形锚具；
混凝土：主梁采用40号混凝土，人行道、栏杆及桥面铺装用20号混凝土；
预应力钢筋：冶金部TB—64标准的5㎜碳素钢丝，每束32根。
横断面图如下：
图2
主梁截面沿纵向的变化示例：
图表3
简直梁的优点是构造、设计计算简单，受力明确，缺点是中部受弯矩较大，并且没有平衡的方法，而支点处受剪力最大，如果处理不好主梁的连接，就会出现行车不稳的情况
二、大地构造
桥地区正位于走向北东、倾向北西二界沟断裂上，此断裂南西至营口，北东至沈阳40公里，走向北东、倾向北西的抚顺－营口断裂相交。这兩断裂均属郯城－庐江大断裂带系统。二界沟断裂最后一次活动时期为白垩纪。
三、地层及岩性
桥址区地层，上部为第四纪厚6－11米的圆砾层，d>2mm为70－80％；d>20mm为32－37％，为卵石层。但通过桥位附近采砾场，从河底下6－7米深挖采处的砂砾中最大可达25－35cm，个别甚至达40cm左右。从实际使用地址资料出发，d>80-100mm颗粒，一般未予计入百分含量内，且无代表性。
桥涵水文-第七章-桥墩桥台冲刷计算
2021/6/17
长安大学
桥涵水文
12
7.1 泥沙运动
六、河床粗化
在冲刷河段内，床沙中的细颗粒泥沙被水流冲走，上游来沙中的粗颗粒 泥沙慢慢沉下来，这样，河床表面层的泥沙粒径逐渐增大，形成自然铺砌的 现象，称为河床床面的粗化。水库下游、桥梁上下游等冲刷河段的床面都有 床面粗化现象。
2021/6/17
起动流速就是床面泥沙颗粒在各种外力作用下，失去平衡，泥沙开始运 动时的水流垂线平均流速（m/s）。
张瑞瑾 v0d h0.142d90.00001d 00 0 .70h26 0.50(57-12)
沙玉清
v00.4d30.75 1.10.7d 40.5h0.2
2021/6/17
长安大学
(7-13)
桥涵水文
顺轴副流
通过弯道的水流在重力和离心力的共同作用下，面流流向凹岸，底流流 向凸岸，形成向前流动的螺旋流。河湾螺旋流的旋转轴方向与主流流向一致 ，称为顺轴副流。
螺旋流在横断面上的投影，称为断面横向环流，使凹岸冲刷，凸岸淤积 ；凹岸冲刷在弯道出口断面附近冲刷最深。
hsm ax1.48(R Bc)0.24(B h)0.17(d h)0.05h•Cm
河道输沙不平衡包括纵向输沙不平衡和横向输沙不平衡，分别影响 河道纵断面和横断面的演变形态。
2021/6/17
长安大学
桥涵水文
20
7.2 河床演变和河相关系
二、河床演变
纵向变形 横向变形
河流纵向输沙不平衡引起河床沿水流方向高程的 变化，亦即河流纵断面的变化称为纵向变形；
河流横向输沙不平衡导致河湾发展，河槽拓宽、 分汊、改道、裁弯等河床平面形状的变化，称为
长安大学
桥涵水文
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一、设计洪水流量计算
1、已知资料
该桥上游流域面积2.607KM2，桥址以上干流长度2.40KM（见地形图附后），河道干流坡降0.03464，该河道上游为山区，下游则为丘陵区。
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SK252-2000，该河道应按20年一遇洪水设计。
2、根据水文图集，该流域多年平均降雨量682毫米，多年平均24小时降雨量120毫米，
最大年降雨1466毫米。
流域特性参数K=L/J1/3×F2/5=2.40/0.250×1.467=6.571Cv=0.62。
3、20年一遇KP=2.24，H24均=120mm，
20年一遇H24均=120×2.24=268.8，
根据q m-H24-K曲线查得q m=14.0M3/S,
二十年一遇的最大洪峰流量Q=q m×F=14.0×2.40=33.6M3/S,
4、50年一遇KP=2.83，
50年一遇H24均=2.83×120=339.6，
Qm=23.5M3/S
五十年一遇的最大洪峰流量Q=23.5×2.40=56.4M3/S,
二、桥孔的宽度确定
按无底坎宽顶堰计算桥孔过水能力，按水深1.2米，进行计算宽度B
B=Q/1.5H3/2=33.8/1.5×1.23/2=20.0米
设计过水断面宽30-1.2×2=27.6米。
50年一遇校核水深H=[56.4÷(1.5×27.6)]2/3=1.59米。
三、冲刷计算
1、一般冲刷按以下公式计算
h p=(AQ S/UL j Ed1/6)3/5h max/h cp
式中h p桥下河槽一般冲刷后最大水深（m）
Q s设计流量为56.4m3/s
L j桥孔净长27.6m
h max计算断面下河槽的最大水深=1.8m
h cp计算断面桥下河槽的平均水深=1.2m
d河床泥砂的平均粒径d=3mm
μ压缩系数μ=0.850
E与汛期含砂量有关的参数E=0.66
A为单宽流量集中系数A=(B1/2/H)0.15=(91/2/1.2)0.15=1.15
h p=(AQ S/UL j Ed1/6)3/5h max/h cp=[1.15×56.4/(0.850×27.6×0.66×31/6)]3/5×1.8/1.2=3.17(m)
2、局部冲刷
采用公式：V=V z=Ed1/6Hp2/3=0.66×31/6×3.172/3=1.71(m/s)
V0=(h p/d)0.14[29d+0.000000605(10+h p)/d0.72]1/2=(3.17/0.003)0.14×[29×0.003+0.000000605×（10+3.17）、0.0030.72]1/2=0.78（m/s）
1
V=0.75(d/h p)0.1(V0/Kξ)=0.75×(0.003/3.17)0.1×(0.78/0.98)=0.30(m/s)
Kξ为墩型系数。
V＞V0 采用h b=KξKη1B0.6(V0－1
V)(V/V0) η1
K η1= 1
1220.4 1.90.4 1.92.160.11 2.160.11 1.18633d
d ⎛⎫⎛⎫+=+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ η1= ()0.150.150.230.2d 01
10.78V 1.67V 0.80⨯==⎛⎫
⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
h b =K ξK η1 0.61B V 0－10V )(V/V 0) η1 =0.98×1.186×1.20.6×(0.78－0.30) ×
(1.71/0.78)0.78=1.15(m)
总冲刷深度：h s =h p +h b =3.17+1.15=4.32m ，
墩台最低冲刷线标高：H m =H s －h s =52.8－4.32=48.48m
五、定型设计及结论
一般冲刷标高52.8－3.17=49.63m
局部冲刷标高52.8－4.32=48.48m
根据地质条件，需做桥底铺砌，上35厘米M7.5砂浆浆砌片石，下铺砌15厘米砂砾垫层以防止对基底冲刷。
根据《桥规》规定：铺砌顶应距基础底至少1m 。
综合以上计算：该桥采用正交桥，定为3空10m 钢筋混凝土现浇板桥，下部实体式桥墩、台，基础扩大基础。
桥面板长30米，宽度30米，水泥砂浆砌石桥墩，简支混凝土空心面板，共3孔，每孔至中长10米，桥面高程55.85米，河底高程53.00米，上下游采用扭坡与原河堤连接，河道边坡1.50。