桥涵水文课程大作业习题一一、基本资料某二级公路跨越某平原次稳定河段，基本资料如下：1•水文资料1）桥位附近水文站历年最大流量及相应水位资料（见本题表1）。

1887年，1974年和1975年的流量是由调查到的历史洪水位推求得到，其中，1974年、1975年亦在实测期内；2）汛期含沙量「=】匚它吒：'3）河段基本顺直，桥位轴线与河道正交，属狭窄水面的河流，河槽内天然冲淤比较明显，主流在河槽内摆动，汛期多为6~7级风，平均风速为13.9m/s，沿浪程方向平均水深为12m，计算浪程为700m；4）河槽糙率丄-：：一、一='；% 珂5）河床比降i=0.14 %。

6）容许冲刷系数p=1.1.2•桥梁断面及地质资料1）**江桥位断面测量资料（见本题表二）；2）桩号94K+805 95K+185为滩槽分界点；3）河床土质状况河床土壤为松软土壤（中砂）；表层：-- :1.. -:—'…：下层：J =乞二二处：.'：：..，=中值粒径九厂毙伽匸，平均粒径；1=3•通航要求：二级三类航道，通航频率P=5%。

桥位T型梁，结构高度为1.2m，桥面铺装厚度为0.12m4•设计计算要求1）设计流量和设计水位的推求；2）确定桥长及布孔（1:500）；3）确定桥面最低标高；4）确定墩台基底标高；5）设计计算说明书、Q~H关系曲线图、和桥孔布置图表二里程桩号及标高二、设计流量1、将流量按大小值排列，并计算出经验频率，列于表三。

表三洪水资料1984 5500 71.42857143 0.00171572 1985 4500 76.19047619 0.04653007 1977 3800 80.95238095 0.114047523 1967 3450 85.71428571 0.158969421 1983 3300 90.47619048 0.180499861 1980270095.238095240.280290808分析可知，以上资料属于共有3个特大值的不连续系列，即a=3;实测期为20年, 即n=20;实测期内有两个特大值（1974年和1975年），即1=2;特大洪水最早 出现年份是1887年，而实测期最后年份是1986年，则考证（调查）期N=(1986-1887)+1=100 年。

2、用适线法推求理论频率曲线计算系列平均流量..\ T AZ 一 a x^ = 1 4=1+1= 6281,?W/s计算系列变差系数—3.1S4048 + 篇 X 1*19414jy应用矩适线法确定采用的统计参数和理论频率曲线（1）试取-…，「二二，_•P %0.33 13749.86 112217.31 211231.44_ 1Q =N 1 /100 — 3 \^(34S00+^r xll017C )N一 a(2)根据上一次拟合的结果，适当增大 .，并且增大.,使得「增大的更多, 所以试取辽、二眩盘，¥ 一厂丨，2；二肚总P0.33 14511.75 1 12860.92 211793.70洪峰流量频率曲线18.OT0：V ：： ：1：16,000 15.CW0- 14.000 | 13,MO- 12,000 11.000- IQ.OflD | 9.M0- 8,MD^T.wm，e e MQ 匚S^OOQ 14,000 -：!：：：(F 1理论圳i 率1'..L .._...£x L …血28dUSL 虬……疑计舉数摞舍度®.劳U66E6261.^4娈差镂O'隔态融Csk :悟比铀3Cv4|匚固定<-诰计值□屁査11?3? 44 63腫厨.品.一卡iLIL,.-4-0 01 fl.05 U.S 1 Z 51(»20 30 40 » €0 70 &090 95&& 59频率⑻9S.99直询设计值设计频李O )I 公路等级丨 设计洪水频率3、推求设计流量河床起始桩号为94K+795,终点桩号为95K+301,算出河床总宽度为506m ,根 据《公路工程技术标准》(JTG B01-2003表5.0.2可知，该桥总跨径应在100 1000m 之间，属于大桥的范围。

由表 5.0.4可知，二级公路大桥设计洪水 频率为1%。

从上表可以发现，当设计洪水频率为 1%时，二匕必淫翁巴鱼芒；冬桥涵分类 多孔跨径总长L (m ) 单孔跨径L x (m )特大桥 L>1000 L x >150 大桥 100 w LW00 40屯<150 中桥30<L<100 20屯<40 小桥8< L305屯 <20涵洞L x <5表5.0.4桥涵设计洪水频率19.000 18.000 17,000 16.000 15,00® 14.000 13,000 12,000 11.00G 10,CO®S.DOG7F DOO2F DOO洪峰流量频率曲线LI ・拟合便日95⑸| 严不■均值如^8231. $1:变筆案教6Z:偏态乘薮空L-O9-:倍上饶数Ci© 卜•烈I □固走j 确定璧数査询设计值谡计倾奉件)1020 3« 44 50 60 70 849© 95 M M频峯W )&9.999•&9谡计値□反査12960.92Q ］立国查團3莪取数摇U 绘制曲疑设计水位的推求1、典型点的水力参数用EXCE表格绘出的过水断面图如下图所示：过水断面50201510790 840 890 940 990 1040 1090 1140 1190 1240 1290河床断面桩号2、推求设计水位在CAD中绘出过水断面图，计算出的主槽、左滩、右滩在各个高程的水力参数值:水力参数计算表Q = 'WCyfRJ1 1 C = —R& n式中：1.——过水断面面积一 - 谢才系数…——水力半径——水力梯度:.――糙率河床标高(m)过水面积(m 2)湿周流速(m/s)流量(m 3/s)31.281695.43327.511.452458.3735.585 3364.61 466.64 1.946541.3535.99 3563.08 486.05 2.00 7111.6 38.95 5003.72 495.57 2.36 11819.75 42.816912.55508.372.8019370.8绘制桥位断面Q-h 关系图如下图所示，经过 Origin 对比发现，与.的关 系近似满足如下函数：「-…一=上一九，当 了」1拠典总时，.-诃M 。

即当设计流量为 必紫心液就為时，设计水 位为；'］二］m 。

桥位断页流量瘁髙区四、 确定桥长及布孔前面已经求出设计水位 匸-亍WT!，设计流量血按内插法求得桥下过水断面面积为d - ,总空口』疋:，桥下平均流速39.61 一 38.95v, = 2,36 + --------------------- X (2,80 一 2.36) = 2A4m/s s 42.81 - 38*95 K 7 f设计资料中给出了容许冲刷系数 F : 1二，这里选用冲刷系数法计算桥下过水面 积。

Equation y = A +* W2Adj R*Squ099965ValueQ A 48547 449Q B-3620227 QC68.8538524000 -16000 -30H根据别列柳博斯基假定，当桥下过水面积扩大到使桥下（平均）流速等于天然河槽流速时，桥下冲刷即停止。

当设计水位|1-亍弘1工时，天然河槽平均流速一为v c=v s = 2.44m/s采用桥孔净长公式计算最小桥孔净长度：式中:---- 最小桥孔净长度（m）；--- 设计洪水流量（m3/s）；--- 设计洪水的河槽流量（m3/s）；比一一河槽宽度（m）；对于次稳定性河段，式中的［取0.95,取0.87;贝U算出最小桥孔净长度为：/12860.92\ 0,37= 0.9S X -------------- ）x 380 = 376.62'^J\ 12249.9 J根据桥位河床横断面形态，将左岸桥台桩号布置在94K+800处，根据通航要求, 按二级三类航道设计，通航净宽应不小于75.0m。

根据经验和受力条件，经济跨径比为1:1:0.6。

这里选用6孔连续梁，各孔跨径为60+100+100+100+100+60=520®中间3孔均能满足通航要求，选用双柱式桥墩，墩径取2.0m，右桥台桩号为95K+320,这样桥孔布置如下图所示：设计流速一采用天然河槽平均流速一，则% 2.44u = 1- 0.375—= 1- 0.375 X ------------- = 0.99尸L 982——= 0,021002、生== 0.04414琥14.92gD 9.8 X 700=30.8995114.9 2v= 14.92—= --------- =22 弟5408 99-8ah 9.8 X 12 =0.52971咙14.9212860.92 ---- =4840.10m 0.99 X 1.1 X 2.444840.10 “、---------------- =4938.88m z1 — A 1 — 0*02桥下过水断面实际面积丄二、-.…丁，大于上述计算的- ，说明布设方案符合需要的桥下最小过水面积。

桥孔净长二—二』1「「11 —驭出化，即为所求。

确定桥面最低标高五、1、桥前壅水高度二和桥下壅水高度叫冲刷前桥下流速.Q s 12860,92Vu = -_ = -------------- = 2.66m/5站Aj 4840.10 z天然桥下平均流速…，计算得：-.- ..-■'冲刷后桥下平均流速:2^6】+0.码严（守一】）=1 +心25-（舗严"系数:% 0.52一• = 7.58 2.61 一12,440.5K — ------------ =----------------- = n 68、卡-“ 4^-0.1“V980桥前最大壅水高度:7.58 X 0J68 ,弓矿的* X T桥下壅水高度，取----■，贝匸二二二浪高-由实测风速1二5艇换算得到的计算风速为呢肘临沿浪程方向平均水深为m计算浪程为蔦讥其中:因为= ------------- = U.U16 < U.1h 12应取】：；、「】'、；、,则波浪高度为阻=KpAh^ = 2A2 X 0.189 = 0.46m按《公路工程水文勘测设计规范》，静水面以上波浪高度取2/3的波浪高度计「!&；/「；另外，波浪在桥墩前被阻挡时，墩前波浪高度将会壅高，近 似取壅高 值为山楼V 这样，静水面以上的波浪高度为波浪全高■ 一的0.86 倍，即0.86Ah s = 0.86 X 0.46 = 0.40m 3、波浪坡面爬高桥头路堤和导流堤顶面咼程应计入波浪坡面爬咼。