设计题目：某桥桥渡设计及检算学生姓名：学号：班级：指导老师：**日期：2014年5月18日桥渡课程设计指导书1. 桥梁状况桥梁位于I级干线，桥址轴线及梁底标高见图1。

桥下河床断面见图2，桥下河床的左滩主槽分界点为（137.49, 31.81）；桥下河床的右滩主槽分界点为（289.36, 31.60）；左滩、主槽、右滩的糙率系数分别为25、40、25。

桥梁轴线与水流交角为90度。

0号台的墩台线的X坐标为105.14米图1 桥址轴线及梁底标高2.形态断面形态断面位于桥址上游120米处。

形态断面处左滩、主槽、右滩的糙率系数分别为25、50、25。

其左滩主槽分界点为（107.01, 32.18）；右滩主槽分界点为（281.87, 32.18）。

桥址与形态断面间的水面坡度为0.005弧度。

桥下河底线形态断面图2 桥下河底线及形态断面坐标图3 桥墩宽度图（墩底顺水流方向长度3.5米）图4 基础（圆沉井）尺寸图3号墩地质线标高（米）流量系列年份及流量（立方米/秒）图5 3号墩地质及流量系列3.实测其他资料桥型为一般河流的一般大桥；洪水期没有漂浮物和泥石流；测得浪高为0.27米。

含砂量特征为5公斤/立方米。

桥下表层土为砂卵石。

4.要求（1）计算形态断面水位关系曲线，并画图。

（2）计算设计流量，画出流量统计（P-III曲线）图形。

（3）检算梁底水位。

（4）检算1号桥墩的基础埋置深度。

（5）检算3号桥墩的基础埋置深度。

（6）按水文计算要求修改设计（主槽内桥墩基础底标高都按3号墩处理），画出新的设计图。

1 形态断面水位关系曲线计算1.1 形态断面形状根据设计资料，画出形态断面形状如下图：38.7832.1831.4227.8727.8732.1833.2040.308.8333.3412.74114.0714.7116.998.18形态断面图（单位：m ）左滩右滩由于桥梁可认为位于稳定均匀流河段上，可以利用水利学中的谢才—满宁公式计算各过水断面对应的的流速：21321i v R I n=由于断面可能包括左滩，右滩、主槽，各部分的参数相差较大，故需要分别计算，即先计算各个部分面积的流量i Q ，部分流量等于部分面积i ω与部分平均流速i v 的乘积：i i i Q v ω=计算全断面的流量Q ： 1ni i Q Q ==∑则全断面的过水面积ω和断面平均流速v 应为：1ni i ωω==∑，Q v ω=。

根据图示可以列出主槽面积函数以及湿周函数：27.8727.8727.87228.14,27.8731.420.2790.293231.4231.4227.87277.86449.075,31.4232.180.0230.2932568.204(32.18)174.86,32.1838.78H H H H H H H w H H H ⎧---⎛⎫++⋅≤≤ ⎪⎪⎝⎭⎪⎪---⎛⎫=++⋅+≤≤⎨ ⎪⎝⎭⎪⎪+-⨯≤≤⎪⎩27.8727.87114.07,27.8731.420.2680.28131.4231.42139.95,31.4232.180.0230.281175.698,32.1838.78H H H H H R H H --⎧++≤≤⎪⎪--⎪=++≤≤⎨⎪≤≤⎪⎪⎩由于河滩断面形式简单，计算函数此处不再赘述。

选取一定高度值代入函数计算，可得表一：由上表得表二：根据表二可以画出形态断面水位关系图，如下图所示：4001200160020005600112001680022400280003.67.210.814.418800w(m 2)Q(m 3/s)v(m/s)H(m)形态断面水位关系曲线2 设计流量计算2.1 经验频率计算根据给出的流量系列年份及流量，可知为含特大洪水系列的频率分析，其中特大洪水考证期N ：21148N T T =-+=经验频率估算为：对于a 项特大洪水：)3,2,1(1=+=M N MP M对于其余（n-l ）项观测洪水为：1)11(11+--+-++=l n l m N aN a P i m根据设计资料用Excel 制得得含特大洪水的流量系列示意图如下：具体计算结果见表三：顺序号 按年份顺序排列按大小排列经验频率(%)年份 流量(m 3/s)流量(m 3/s)1 1930 18000 18000 2.042 1931 17800 17800 4.083 1960 15000 15000 6.124 1961 908 11900 11.345 1962 9807 9807 16.556 1963 2316 8690 21.77 7 1964 6754 6754 26.98 8 1965 3421 6750 32.29 1966 5678 5700 37.41 10 1967 11900 5678 42.63 11 1968 5700 5643 47.85 12 1969 3216 4300 53.062.2 统计参数估算计算系列Q i 的总流量：111j N an lTi j i j j N a Q Q q n l -===-=+-∑∑∑ 计算系列的平均流量Q ：1111j a n l T i j j j N a Q Q Q q N N n l -==⎛⎫-==+ ⎪-⎝⎭∑∑∑计算系列Q i 的变异系数v C ：v C = 根据以上表达式，及取N=48、a=3、l=1、n=18计算可以得到： 平均流量为：35738/Q m s = 变异系数：4132.0350.725738v C ==02.3 设计流量通过适线法确定一条和经验点群吻合较好的理论曲线以求得设计流量值，根据经验点的计算，分别选取 1.8s C =、 2.0s C =、 2.2s C =而保持Q 、v C 不变的这3条理论曲线进行比较，计算结果见表四。

35783/Q m s = φ3.71 2.96 2.00 0.57 -0.33 -0.84 -0.879 10.72v C = p K3.673.132.441.410.760.400.372.2s C =p Q 21223.6 18100.8 14110.5 8154.0 4395.7 2313.2 2139.7将经验点群和理论曲线均描绘在海森几率格纸上，如下图所示：根据图形可看出35783/Q m s =、0.72v C =、 2.2s C =这条曲线和经验点群吻合较好，且与历史观测值中的最大值最为贴近，故取为理论频率曲线，根据曲线可以得该桥的设计流量为：321223.6/P Q m s =。

3 梁底水位标高检算3.1确定设计流量通过时桥址断面水位标高根据形态断面的水位关系曲线可知当321223.6/P Q m s =，形态断面的设计水位为：37.189x p H m =，河流接近明渠均匀流，故可得桥下水位为：1200.00536.589x p p H H m =-⨯=桥下过水断面如下图所示：。

3.2 计算桥下河床断面（水位 36.589m ）根据桥下过水断面图及设计流量通过时的桥下水位高可得： 桥下左滩：过水面积 28.087124.590132.677m ω=+= 湿周 6.07931.71537.794x m =+=水力半径 132.6773.51137.794R m x ω===流速 22113322125 3.5110.005 4.084/v R I m s n==⨯⨯=流量 3132.677 4.084541.853/Q v m s ω==⨯= 桥下主槽：过水面积 291.9031044.43771.81967.5581275.717m ω=+++= 湿周 14.0046116.3210.198712.5182153.042x m =+++=水力半径1275.7178.336153.042R m x ω===流速221133221408.3360.00511.628/v R I m s n==⨯⨯=流量31275.71711.62814834.037/Q v m s ω==⨯= 桥下右槽：过水面积 215.326m ω=湿周 7.914x m =水力半径15.3261.9377.914R m x ω=== 流速22113322125 1.9370.005 2.747/v R I m s n==⨯⨯=流量315.326 2.74742.101/Q v m s ω==⨯=左滩右滩桥下过水断面3.3 计算桥前壅水高度扣除墩台阻水面积的桥下净面积为2124.5901275.717 6.80220.93920.09220.91721310.04j m ω=+----⨯=桥下流速为21223.616.200/1310.04pm jQ v m s ω===建桥前从桥孔部分通过的流量为30124.590 4.0841275.71711.62815342.863/m Q m s =⨯+⨯=20124.5901275.7171400.307m m ω=+=00015342.86310.957/1400.307mm mQ v m s ω===016.200 1.47910.957m m v R v === 根据教材图6-2得0.1s K =，得桥前最大壅水高度22) 2.057m m om Z v v m ∆=-= 取桥前壅水高度为：0.5 1.0285m Z Z m ∆=∆= 3.4检算标高最高水位 36.589 1.02850.2737.888s p l H H Z m =+∆+∆=++=由于梁底标高为37.31m ，最高水位达到37.888m ，严重不满足水位净高要求，且已高出梁底，故梁底水位不满足要求，检算结果不合格4 1号基础埋置深度检算4.1计算一般冲刷（1）计算桥下河滩部分通过的设计流量1Q31541.85342.10121223.6803.841/14834.037541.85342.101tl p c tl Q Q Q m s Q Q +==⨯=+++（2）计算桥墩水流侧向压缩系数μ河滩流速为设计速度 5.14/32.75p o v m s l m ==，单孔跨径，查表6-12，0.955μ=。

（3）计算桥下河滩的最大水深36.58931.810 4.779tm h m =-=（4）计算桥下河滩的平均水深132.677==3.5955.236+31.67cq h m（5）计算河滩部分桥孔的过水净宽 5.23631.67 4.06 1.831.046tj B m =+--=假设一般冲刷深度为与22.7m 以上、25.2m 以下，即一般冲刷线位于中卵石，取50d mm =（6）取s m v H /21=5513355661803.841 4.779()()0.95531.046 3.595[][]13.0372tm tj tqp H h Q B h h m v μ⨯⨯===一般冲刷线标高=36.589-13.037=23.552>22.7m,故假设正确。