中南大學橋涵水文課程設計

1、橋涵水文課程設計姓 名：&&&&&&學 號：&&&&&&班 級： 土木*指導教師： &&&&&&橋渡課程設計指導書1. 橋梁狀況橋梁位于I級干線，橋址軸線及梁底標高見圖1。橋下河床斷面見圖2，橋下河床的左灘主槽分界點為（137.49, 31.81）；橋下河床的右灘主槽分界點為（289.36, 31.60）；左灘、主槽、右灘的糙率系數(shù)分別為25、40、25。橋梁軸線與水流交角為90度。0號臺的墩臺線的X坐標為105.14米圖1 橋址軸線及梁底標高2. 形

2、態(tài)斷面形態(tài)斷面位于橋址上游120米處。形態(tài)斷面處左灘、主槽、右灘的糙率系數(shù)分別為25、50、25。其左灘主槽分界點為（107.01, 32.18）；右灘主槽分界點為（281.87, 32.18）。橋址與形態(tài)斷面間的水面坡度為0.005弧度。 橋下河底線 形態(tài)斷面圖2 橋下河底線及形態(tài)斷面坐標圖3 橋墩寬度圖（墩底順水流方向長度3.5米）圖4 基礎（圓沉井）尺寸圖 3號墩地質線標高（米） 流量系列年份及流量（立方米/秒） 圖5 3號墩地質及流量系列3. 實測其他資料橋型為一般河流的一般大橋；洪水期沒有漂浮物和泥石流； 測得浪高為0.27米。 含砂量特征為5公斤/立方米。橋下表層土為砂卵石。4.

3、要求（1） 計算形態(tài)斷面水位關系曲線，并畫圖。（2） 計算設計流量，畫出流量統(tǒng)計（P-III曲線）圖形。（3） 檢算梁底水位。（4） 檢算1號橋墩的基礎埋置深度。（5） 檢算3號橋墩的基礎埋置深度。（6） 按水文計算要求修改設計（主槽內橋墩基礎底標高都按3號墩處理），畫出新的設計圖。橋涵水文課程設計1、 形態(tài)斷面水位流量計算1.由于橋梁位于穩(wěn)定均勻流河段，利用水利學中的謝才滿寧公式計算過水斷面的流速。（1）式中 2.計算各個部分面積的流量，部分流量等于部分面積與部分平均流速的乘積 (2)3.計算全斷面的流量 (3)4.則全斷面的過水面積和斷面平均流速應為 (4) (5)在matlab里面做出其

4、斷面圖如下：圖1 形態(tài)斷面示意圖表1-1 形態(tài)斷面水位關系表27.8700029.00133.363.74499.5232.18568.207.704386.5033.20756.009.206927.7035.481203.0111.9014294.1038.781873.0015.2528564.0139.962176.0715.9134625.03跟據(jù)上表中的數(shù)據(jù)可以畫出形態(tài)斷面水位關系曲線圖1-2：形態(tài)斷面水位關系曲線二、設計流量計算根據(jù)給定的年流量圖在EXCEL里做出其分布圖如下：2.1 特大洪水考證期 2.2 經(jīng)驗頻率估算 對于a項特大洪水 （1）對于其余（n-l）項觀測洪水為：

5、（2） 從已給出的年流量表中可以得知： N=48，a=4，l=2，n=18這里假設流量超過10000為特大洪水。結合（1）（2）兩式可得年最大洪峰流量表如下：表2-1該橋的年最大洪峰流量順序號(m)按年份順序排列按大小排列經(jīng)驗頻率(%)年份流量(m3/s)流量(m3/s)1193018000180002.042193117800178004.083196015000150006.1241961908119008.16519629807980713.56619632316869018.96719646754675424.37819653421675029.77919665678570035.17

6、10196711900567840.571119685700564345.981219693216430051.381319701811342156.781419716750342162.181519722231321667.591619735643231672.991719744300231178.391819752311223183.791919763421181189.20201977869090894.602.3 統(tǒng)計參數(shù)估算計算系列Qi的總流量 (6)平均流量的計算 (7)計算系列Qi的變異系數(shù) (8)根據(jù)式(6)(8)，將N=48，a=4，l=2，n=18代入，計算可得：計算系列Q

7、i的總流量：平均流量：變異系數(shù)：2.4 設計流量利用適線法尋找一條與經(jīng)驗點配合得較好的理論頻率曲線，確定設計流量。1.計算一組理論頻率曲線，計算過程列于下表表2-2理論流量計算表151020507595曲線號3.331.941.330.69-0.24-0.73-1.1314.002.752.211.5520.8080.34-0.0221927.5515064.611325.178892.8244303.4961881.592-93.263.141.911.340.73-0.20-0.73-1.2423.832.722.211.660.820.34-0.1221011.4014921.91212

8、4.949106.774498.8081865.041-658.282.將經(jīng)驗頻率點群(Qi,pi)點和理論頻率曲線繪于海森幾率格紙上如下：3.選擇一條最合適的曲線最終以與經(jīng)驗點群吻合得較好，最終確定其為選定的理論頻率曲線，該橋百年一遇的流量為。三、水位標高檢算 1. 確定形態(tài)斷面上設計流量時的水位標高由于形態(tài)斷面水位關系曲線，得設計流量通過時的水位標高2.確定設計流量通過時橋址斷面的水位標高因為河道接近均勻穩(wěn)定流河道3.計算橋下河床斷面(水位)橋下左灘：過水面積：濕周：水力半徑：流速：流量：橋下主槽：過水面積：濕周：水力半徑： 流速：流量：橋下右灘： 過水面積：濕周：水力半徑：流速：流量：4

9、 計算橋前壅水高度扣除墩臺阻水面積后的橋下凈面積：橋下流速：建橋前從橋孔部分通過的流量為查圖6-2，得橋前最大壅水取橋前壅水高度5 檢算標高最高水位 按設計水位計算的橋下凈空安全值故，標高檢算不合格。四 檢算基礎埋置深度1號墩埋深檢算：非粘性土河灘，根據(jù)鐵路工程水文勘測規(guī)范，用下試計算：計算橋下河槽部分通過的設計流量：取橋墩水流側向壓縮系數(shù)：=1河灘部分橋孔過水面凈寬：河灘最大水深：河灘平均水深：查表可得：一般沖刷發(fā)生后，墩前行進流速為：4.2使用65-1修正式計算河床橋墩局部沖刷：（1） 河床泥沙啟動流速（假設平均d=50mm): (2)墩形系數(shù)： (3)橋墩計算寬度：B1=1.80m (4

10、）河床顆粒影響系數(shù)： (5）墩前泥沙啟動流速： (6）墩前局部沖刷：最低沖刷標高故可知，假設正確4.3檢查基礎埋置深度沖刷總深度為：10.65m，最低沖刷線標高為26.10m。基礎底面在墩臺對于鐵路橋梁要取局部沖刷線下不小于4m，則基礎底面必須埋置深度標高要為26.10-4=22.10m基礎底面實際埋置深度為20.81m，故基礎埋置深度滿足規(guī)范要求。5、 檢算3號墩基礎的埋置深度5.1按鐵路工程水文勘測設計規(guī)范，由64-1計算一般沖刷：（1）計算橋下河槽部分通過的設計流量：（2）計算單寬流量集中系數(shù)：按平灘水位計算河寬：（3） 計算河槽橋孔部分的過水凈寬：（4） 橋下河槽斷面上的最大水深：（5

11、） 橋下河槽斷面上的平均水深：（6） 與汛期含沙量有關的系數(shù)：（7） 橋墩水流側向壓縮系數(shù)：（8） 計算橋下一般沖刷后的最大水深：一般沖刷線標高，假定錯誤。假定一般沖刷線位于圓礫石層，則一般沖刷線標高，假定正確。（9）計算橋下河槽的一般沖刷發(fā)生后2 使用65-1計算局部沖刷（1）計算河床泥沙啟動流速： （2） 墩型系數(shù)： （3）橋墩計算寬度：（4）河床顆粒的影響系數(shù)：（5）墩前泥沙起沖流速： （6） 指數(shù)：（7）橋墩局部沖刷檢查3號橋墩基礎埋置深度沖刷總深度最低沖刷線標高基礎底面在墩臺對于鐵路橋梁要取局部沖刷線下不小于基礎底面必須埋置深度標高基礎底面實際埋置深度標高基礎埋置深度是不滿足規(guī)范要求的。五、按計算結構修