橋梁工程水文計算演示教學

1、2、水文計算基本資料：橋位于此穩(wěn)定河段，設計流量Qs Qi% 5500m3/s，設計水位Hs 457.00m，河槽流速 3.11m/s，河槽流量Qc=4722m3/s，河槽寬度Be 159.98m，河槽平均水深he 9.49m，天然橋下平均流速v°m 3.00m/ s,斷面平均流速=2.61m/s，水面寬度B=180m，河岸凹凸岸曲率半徑的平均值R=430m，橋下河槽最大水深hme 12.39m。2.1橋孔長度根據(jù)我國公路橋梁最小橋孔凈長度 Lj公式計算。該橋在穩(wěn)定河段，查表知 K=0.84，n=0.90。有明顯的河槽寬度Be,則有：Lj=K (Qs/Qe)nBe=0.84 (550

2、0 4722)0.90 159.98=154.16m換算成平面半徑R=1500的圓曲線上最小橋孔凈長度為154.23m。2.2橋孔布置圖根據(jù)河床斷面形態(tài)，將左岸橋臺樁號布置在 K52+325.00。取4孔40m預應力混 凝土 T形梁為上部結構；鉆孔灌注樁雙柱式橋墩，樁徑為 1.6m，墩徑取1.4m； 各墩位置和樁號如圖1所示；右橋臺樁號為K52+485.00；該橋孔布置方案的橋 孔凈長度為155.80m大于橋孔凈長度154.23m,故此橋孔布置方案是合理的。2.3橋面最低高程2 2河槽弗汝德系數(shù)Fr=孟9:8缶=0.104v 1.0。即，設計流量為緩流。橋前出現(xiàn)壅水而不出現(xiàn)橋墩迎水面的急流沖擊

3、高度。2.3.1橋前壅水高度 Z和橋下壅水高度Zq沖刷前橋下流速3.72m/ sQs5500Aj 160 9.49 3 1.4 9.49天然橋下平均流速v°n=3.00m/s自然淤積孔隙率n為0.4，則天然空隙比e取0.67，查表知d5°=3mm3 723.29 m/s0.5 30'25 （匹 1）3.11沖刷前橋下流速:10.5d5o'25v' mv'm(1)系數(shù)Kn=一?.2=6.43-1碑13.00Ky=0.50.5° “0.53 vm3.29J 0.10.1.g一 9.8橋前最大壅水高度：Z=KnKy（v* 2m2g2 、v

4、 om)6.43 0.53(3.292 3.002) 0.32 m2 9.8橋下壅水高度取洪水和河床條件為一般情況,則:Zq=1Z=0.16m22.3.2 浪咼h2計算風速為21.53m/s ,浪程內(nèi)平均水深取河床平均水深 8.60m,汛期順風向到達橋位斷面形成的最大水面風距為1450m浪高計算如下： 耳 9.802 0.02114v 21.5347.3009gD29.8 145021.53230.65533gh2Vw9.80 8.6021.5320.18181780.45一 0.70.0018gD0.13th 0.7卑thvw20.70.13th 0.7 聖Vwh2 =這樣，靜水面以上的波浪

5、高度為波浪全高的0.86倍，即0.86 h2=0.86 X0.94=0.81m。2.3.3波浪坡面爬高和河岸凹岸超高橋頭路堤和導流堤頂面咼程應計入波浪坡面爬咼，按式he=K KvR h2計算橋位在河灣內(nèi)，橋面最低高程應計入兩岸超高的一半，即0.5 hwohw=v2BgR2.612 1809.80 430.000.29 m凹岸對水流中線的超高為0.5hw = 0.15 m按設計洪水通過要求的橋面最低高程HU=H+h hjh0= Hs+0.5 Z +0.86 h2+0.5 hw+ hj + hD=457.00+0.16+0.81+0.15+0.5+2.70=461.32m按切-(1)級航道航道通航

6、標準，要求的橋面最低高程W - (1)級航道最高通航水位的重現(xiàn)期為 5年，對應最高通航水位，由p=1/5 的流量即Q。%,計算相應的水位Hw求得臥瘧455.00 ;通航凈空高度為6.00m；通 航凈寬為30mH.in=Ftn+FM+ hD =455.00+6.00+2.70=463.70m以上計算結果表明，通航要求控制橋面高程，橋面最低高程確定為463.70m。2.4此沖刷為非粘性土河床沖刷，橋下斷面一般沖刷后水深hp0.66Be1B2按一般沖刷64-2簡化公式計算0.90-Q2hp= 1.04 A -Q11.041.330.90550047220.66159.981 0.02700.97 1

7、59.9812.3919.85m按一般沖刷64-1公式計算0.00793/5hpAQ2LjEdhmchc1.33 55000.97 154.16 0.46 31/63/512.399.4919.24m2.5橋墩局部沖刷深度hb橋墩為雙柱墩，墩柱直徑1.40m,查墩形系數(shù)表K =1.0 ,0.00232"20.240.375d0.49 計算墩寬 B1=1.40m。行近水流hp19.85m ；=Ed1/6hp/30.46 31/619.852/34.05m/s起動流速°0.28 d0.70.5 0.280.53 0.70.54 m/s，起沖流速°0.12 d0.50.

8、550.120.553 0.50.24m/s，f 0，為動床沖刷。1n0.54d65-2公式4.05 0.240h.K K2.70m0.5401.0 0.49 1.400.60 19.850.150.60. 0.15B1hp65-2修正公式行近水流hP19.85m ；4.05m/ s起動流速0.14hP29d6.05 1070.510hp0.72d19.850.0030.147 10 19.8529 0.003 6.05 107麗廠0.0030.51.02m/s0.053起沖流速-J0.645 -0.053B10.6451.401.020.69m/s9.35 2.23lg d=1.0， B=1

9、.40m；9.35 2.23lg 0.0031.024.050.0058hb的回歸值K=0.460.60 0.15 . 0.068hb H 0.46K B1 hp d0.461.0 1.400.60 19.850'50.0030.0684.05 0.691.02 0.691.33mhb的上限值K=0.60hbS 0.60K0.60 0.15 . 0.068B1hp d0.601.0 1.200.60 19.850.150.0030.0684.05 0.690.00791.02 0.691.74m根據(jù)輸沙平衡原理，當流速大于0很多時,將出現(xiàn)沖刷坑內(nèi)輸沙平衡，沖刷不再增加。例中,4.05m

10、/s大約為0=O.54m/s的8倍，沖刷深度還以0.54次方的指數(shù)函數(shù)增大，與實橋資料分布趨勢不同 取入$值較為適宜。2.6橋墩的最低沖刷線高程Hmin =H s-H p -H b =457.00-19.85-1.74=435.41m2.7橋臺沖刷根據(jù)地形圖橋位斷面左右岸均有河灘， 阻擋河灘水流長度各為LD=10m阻水較多 沖刷較深。按交通部科技攻關公式計算：橋臺形式采用帶豎直前墻和上下游錐坡，兩岸河灘受阻水流弗汝徳系數(shù)：Frgh0.9929.80 1.490.067兩岸分別阻水面積：Az LDh 14.9m2橋臺沖刷深度：hs 1.95Fr0.20Az0.50C C 1.95 0.0670.20 14.90.50 1.0 0.90 3.95m2.8 橋臺最低沖刷線高程上式計算的橋臺沖刷深度 hs 是平均床面高程以下的一般沖刷和局部沖刷總深度。 兩岸平均水深 ht =1.49m橋臺最低沖刷線高程 Hmin=Hs-ht -h s=457.00-1.49-3.95=451.56m2.9 計算結果分析橋墩最低沖刷線高程為435.41m,橋臺最低沖刷線高程為451.56m,表明設計流 量通過時，橋下河槽的沉積層將被沖走橋下河灘和河槽沖刷至高程約438.00m。橋臺和橋墩埋置深度應分別考慮。兩岸河灘阻水長度分別達10m為避免橋臺和路堤上游側出現(xiàn)過大沖刷，應