橋渡課程設(shè)計(jì)

1、華東交通大學(xué)理工學(xué)院橋渡設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 任務(wù)書(shū)題 目： 橋渡課程設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè)： 09橋梁工程 班 級(jí)： 橋梁3班 學(xué) 號(hào)： 20090110010434 姓 名： 付 強(qiáng) 起止日期：2012.5.27 指導(dǎo)教師： 岳 文 霞 說(shuō) 明1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師填寫(xiě)，并經(jīng)分院審定，下達(dá)到學(xué)生。2、學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)教師下達(dá)的任務(wù)書(shū)獨(dú)立完成。3、本任務(wù)書(shū)在課程設(shè)計(jì)完成后，與成果一起交指導(dǎo)教師，作為論文評(píng)閱主要檔案資料。一、 課程設(shè)計(jì)的要求和內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求）工程名稱(chēng)：黃河蘭州站某座公路橋工程地點(diǎn)：蘭州工程性質(zhì)及內(nèi)容：由實(shí)測(cè)的資料設(shè)計(jì)金沙江的某座中橋，確定橋孔長(zhǎng)度、橋面高度等。地質(zhì)、水

2、文資料：實(shí)測(cè)的地質(zhì)、水文等資料見(jiàn)附表。設(shè)計(jì)要求：運(yùn)用所學(xué)知識(shí)處理實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；掌握中橋的橋孔長(zhǎng)度、橋面高程、橋墩沖刷等的計(jì)算過(guò)程；了解設(shè)計(jì)工程中所運(yùn)用的公式及其適用條件。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：1 整理水文資料；2 根據(jù)給定的原始資料，利用相關(guān)分析方法延長(zhǎng)插補(bǔ)水文資料；3 根據(jù)延長(zhǎng)插補(bǔ)后的水文站資料，用適線法推求設(shè)計(jì)流量；4 通過(guò)文獻(xiàn)考證和調(diào)查歷史洪水，用特大洪水處理法推求設(shè)計(jì)流量；5 繪制水位與流量、過(guò)水面積、流速關(guān)系曲線圖，根據(jù)所推求的設(shè)計(jì)流量，采用形態(tài)法推算相應(yīng)的設(shè)計(jì)水文；6 根據(jù)設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)水位，結(jié)合規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算橋孔長(zhǎng)度和橋面標(biāo)高；7 進(jìn)行沖刷計(jì)算，確定該橋墩臺(tái)的最低沖刷線標(biāo)高和埋置深度。二、

3、時(shí)間分配內(nèi)        容各環(huán)節(jié)時(shí)間分配講授實(shí)驗(yàn)上機(jī)習(xí)題討論課外小計(jì) 設(shè)計(jì)目的要求介紹1天    1天 水文資料整理  1天  1天推求設(shè)計(jì)流量  1天  1天推算設(shè)計(jì)水位  1天   1天計(jì)算橋孔長(zhǎng)度和橋面標(biāo)高  1天   1天 確定最低沖刷線標(biāo)高和埋置深度  1天 

4、0; 1天合計(jì)1天5天6天三、相關(guān)資料1 洪水流量資料黃河蘭州某站，有1939-1978年不連續(xù)40年的實(shí)測(cè)資料，而在靠近蘭州站附近有上詮站有1939-1978年40年的連續(xù)40年年徑流資料（如下表）。蘭州站自1860年以來(lái)歷史文獻(xiàn)對(duì)洪旱災(zāi)害記載詳細(xì)，通過(guò)多次調(diào)查和考證，認(rèn)定1860年以來(lái)特大洪水年有（按大小順序排列）1924年（3690m3/s）、1860年（3500m3/s）、1892年（3320m3/s）、1905年（3190m3/s）、1928年（2940m3/s）、1966年（實(shí)測(cè)系列中提出1966年作為特大洪水處理）共6年，其中1924年，1860年洪痕有刻字，其余年份洪

5、痕高程有記載，通過(guò)再三調(diào)查 考證確認(rèn)1860年以來(lái)120年內(nèi)不會(huì)漏掉象1966年級(jí)的洪水。并且考證認(rèn)為1924年、1860年洪水可以延長(zhǎng)到1644年以來(lái)的洪水進(jìn)行考證。所以這兩年洪水的重現(xiàn)期給予336-120年的范圍。年份蘭州站年徑流流量（m3/s）上詮站年徑流流量（m3/s）年份蘭州站年徑流量（m3/s）上詮站年徑流流量（m3/s）年份蘭州站年徑流流量（m3/s）上詮站年徑流流量（m3/s）193915401954187020101969164018801940146019551430164019701290150019412040195620302220197122702370194213

6、001957136015301972168017401943179019581750193019731210140019441210195912901450197420902210194525801960209022401975141016901946178019611070126019761670183019471440196215401750197711901480194820301963176018901978245026001949790107019641240135019501260134019651050112019511670176019662640290019521460160

7、01967137017101953214022801968205022002 橋位橫斷面圖橋位河段基本順直，上游有河灣，河床平坦，兩岸較為整齊，無(wú)坍塌現(xiàn)。河床土質(zhì)為粗沙、礫石，河槽部分在河底以下內(nèi)均為沙礫層，平均粒徑為，河灘部分在地面以下內(nèi)為中沙，表層為疏松耕地。實(shí)測(cè)橋位處河流橫斷面如圖，可作為形態(tài)斷面進(jìn)行流量計(jì)算，進(jìn)行沖刷計(jì)算時(shí)，橋位斷面可作為計(jì)算斷面，經(jīng)過(guò)調(diào)查確定，橋位河段歷年汛期平均含沙量為，樁號(hào)為河槽與河灘的分界。選定粗糙系數(shù)為：河槽=1/45,河灘=1/35圖1 橋位橫斷面表1 樁號(hào)與河床標(biāo)高表樁號(hào)河床標(biāo)高(m)樁號(hào)河床標(biāo)高(m)樁號(hào)河床標(biāo)高(m)50064622.661.42715

8、.3553.75509.660.7645.3551.96725.9763.03546.560.42661.3551.26730.0763.32575.460.61681.3551.9574064.38582.261.74702.3552.35一相關(guān)分析：（1）計(jì)算兩系列中對(duì)應(yīng)流量的均值：（2）由圖表數(shù)據(jù)計(jì)算相關(guān)系數(shù)r及其機(jī)誤：相關(guān)系數(shù)較大，非常接近于1(或),而且，表明兩系列的流量之間存在直線相關(guān)，相關(guān)程度也較為密切。二、 用直線相關(guān)進(jìn)行流量的插補(bǔ)和延長(zhǎng),按計(jì)算公式計(jì)算，：按式可求得y倚x的回歸方程式：根據(jù)上式即可插補(bǔ)和延長(zhǎng)蘭州站的流量資料，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表（一）中的數(shù)值：順序號(hào)年份上詮站年徑流流

9、量（m3/s）蘭州站年徑流流量（m3/s）1193915401366 2194014601286 3194120401868 4194213001125 5194317901617 6194412101035 7194525802410 8194617801607 9194714401266 10194820301858 11194910707900.5950.4860.3540.2360.289121950134012600.7450.7750.5550.6010.578131951176016700.9791.0280.9581.0561.006141952160014600.8900.8

10、980.7920.8070.800151953228021401.2681.3171.6081.7341.670161954201018701.1181.1511.2501.3241.286171955164014300.9120.8800.8320.7740.803181956222020301.2351.2491.5241.5601.542191957153013600.8510.8370.7240.7000.712201958193017501.0731.0771.1521.1591.156211959145012900.8060.7940.6500.6300.6402219602240

11、20901.2461.2861.5521.6541.602231961126010700.7010.6580.4910.4340.461241962175015400.9730.9480.9470.8980.922251963189017601.0511.0831.1051.1731.138261964135012400.7510.7630.5640.5820.573271965112010500.6230.6460.3880.4180.402281966290026401.6131.6252.6012.6392.620291967171013700.9510.8430.9050.7110.8

12、02301968220020501.2241.2621.4971.5911.544311969188016401.0461.0091.0931.0191.055321970150012900.8340.7940.6960.6300.662331971237022701.3181.3971.7371.9511.841341972174016800.9681.0340.9371.0671.000351973140012100.7790.7450.6060.5540.580361974221020901.2291.2861.5111.6541.581371975169014100.9400.8680

13、.8830.7530.816381976183016701.0181.0281.0361.0561.046391977148011900.8230.7320.6780.5360.603401978260024501.4461.5082.0912.2732.180求 和539504876030.00630.00631.71932.18131.913表（一）2. 設(shè)計(jì)流量:把已有的年最大流量資料按大小次序排列，如表（二）中。 若按第一種方法計(jì)算經(jīng)驗(yàn)頻率，應(yīng)分為三個(gè)系列分別計(jì)算：考證期為335年（1644年到1978年），（m取1，2, 3）；調(diào)查期為119年（1860年到1978年），（m取1，2

14、，3，4，5，6）；實(shí)測(cè)期為40年（1939年到1978年），（m取1，2，340），計(jì)算結(jié)果列于表（二）中。 若按第二種方法計(jì)算經(jīng)驗(yàn)頻率，應(yīng)在考證期335年內(nèi)統(tǒng)一排位，用公式計(jì)算，其中在年中一次取1,2,3；在年中一次取3,4,5,6；n=40,在n年中m 一次取2，340，計(jì)算結(jié)果列于表（二）中。根據(jù)第一種方法和第二種方法求的的經(jīng)驗(yàn)頻率值去經(jīng)驗(yàn)頻率的采用值，列于表（二）中。順序號(hào) 按年份順 序排列 按流量大 小排列經(jīng)驗(yàn)頻率P(%)第一 種方法經(jīng)驗(yàn)頻率P(%)第二種方法經(jīng)驗(yàn)頻率P（%）（采取值）年份流量年份流量考證期調(diào)查期實(shí)測(cè)期11966>36901966>36900.30 0.

15、300.3 219243690192436900.600.83 0.600.6 318603500186035000.891.67 0.891.0 418923320189233202.50 1.731.7 519053190190531903.332.57 2.6 619282940192829404.17 3.413.4 719391366196626405.002.44 4.254.3819401286197824504.884.25 4.9 919411868 19452410 7.32 6.746.8 1019421125197122709.76 9.23 9.2 111943161

16、71953214012.2011.62 11.6 12194410351960209014.63 14.21 14.2 13194524101974209017.0716.7016.7 14194616071968205019.51 19.19 19.2 15194712661956203021.95 21.6821.7 16194818581954187024.39 24.17 24.2 17194979019411868 26.83 26.65 26.7 181950126019481858 29.27 29.14 29.1 19195116701963176031.71 31.63 31

17、.6 20195214601958175034.15 34.12 34.1 21195321401972168036.59 36.61 36.6 22195418701951167039.02 39.10 39.123195514301976167041.46 41.59 41.624195620301969164043.90 44.0844.1 251957136019431617 46.34 46.57 46.6 261958175019461607 48.78 49.06 49.1 27195912901962154051.22 51.5551.628196020901952146053

18、.66 54.04 54.0 29196110701955143056.10 56.53 56.5 30196215401975141058.54 59.0259.0 31196317601967137060.98 61.51 61.5321964124019391366 63.41 64.0064.0 33196510501957136065.8566.48 66.534196626401959129068.29 68.97 69.0 35196713701970129070.73 71.4671.5361968205019401286 73.17 73.9574.0371969164019

19、471266 75.61 76.4476.438197012901950126078.05 78.9378.9 39197122701964124080.49 81.42 81.440197216801973121082.93 83.91 83.9 41197312101977119085.37 86.40 86.4 421974209019421125 87.80 88.8988.943197514101961107090.24 91.38 91.444197616701965105092.68 93.87 93.9451977119019441035 95.12 96.3696.44619

20、782450194979097.56 98.8598.9 表（二）確定經(jīng)驗(yàn)頻率以后，根據(jù)表（二）的數(shù)據(jù)繪制出經(jīng)驗(yàn)頻率曲線圖，如下圖所示： 然后，采用三點(diǎn)適線法計(jì)算設(shè)計(jì)流量，可取頻率為，得出三個(gè)流量值：，。 計(jì)算S值： 由表查得時(shí),。 又表可得，時(shí)，。 計(jì)算： 統(tǒng)計(jì)參數(shù)的初試值可采用：，按式計(jì)算各個(gè)指定頻率的流量值，列于下表三（一）中，根據(jù)表中數(shù)值繪制出圖（一）；根據(jù)圖分析可把值調(diào)大，假定，計(jì)算結(jié)果列于下表三（二）中，根據(jù)數(shù)值繪制出圖（二）；再根據(jù)圖分析可把調(diào)小，假定，計(jì)算結(jié)果列于下表三（三）中，根據(jù)數(shù)值繪制出圖（三）。圖中理論頻率曲線與經(jīng)驗(yàn)頻率曲線符合得較好。因而可以確定三個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)采用值為：

21、， 表（三）統(tǒng)計(jì)參數(shù) P（%）0.20.51251020507595(一)16413.903.352.922.471.851.340.78-0.14-0.73-1.370.272.051.901.79 1.671.50 1.36 1.21 0.96 0.800.630.84336931252935 273524612235 19871579 13181034(二)16413.903.352.922.471.851.340.78-0.14-0.73-1.370.332.292.111.96 1.821.611.44 1.260.95 0.76 0.550.84375334553222 29792

22、643 2367 20631565 1246 899(三)16413.823.292.882.441.841.340.78-0.13-0.72-1.390.332.262.091.951.811.61 1.44 1.260.960.76 0.540.78371034233201 29622637 236720631571 1251 888表（三）圖（一）表（三）圖（二）表（三）圖（三）根據(jù)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，一級(jí)公路的大橋，設(shè)計(jì)洪水頻率采用1/100（即1%）。計(jì)算結(jié)果=3222，該橋的設(shè)計(jì)流量可采用3230。三.制水位與流量，過(guò)水面積 ，流速的關(guān)系曲線：過(guò)水?dāng)嗝婷娣e和水面寬度B，可根據(jù)河

23、流橫斷面（題中圖）列表計(jì)算，得出下表。由河流橫斷面圖可知，其水面寬度大于平均水深的10倍，可以用平均水深h代替水力半徑計(jì)算流速（符號(hào)的下腳c和t分別表示河槽和河灘）。當(dāng)水位為H=63.80m時(shí)：樁號(hào)河床標(biāo)高（m)水深（m)平均水深（m）水面寬度（m）過(guò)水面積累計(jì)面積合計(jì)KO+500.5863.800.000.00河灘=336.19m²=122.02m1.559.0213.98 +509.6060.703.1013.98 3.2436.90 119.56 +546.5060.423.38133.543.2928.90 95.08 +575.4060.613.19228.62 2.63

24、6.8017.88 +582.2061.742.06246.502.22 40.4089.69 +622.6061.422.38336.197.1122.75 161.75 河槽=1045.55m²=108.81m +645.3551.9611.84497.94 12.1916.00 195.04 +661.3551.2612.54692.9812.2020.00 244.00 +681.3551.9511.85936.9811.6521.00 244.65 +702.3552.3511.451181.63 10.7513.00 139.75 +715.3553.7510.05132

25、1.385.4110.62 57.45 +725.9763.030.771378.830.634.10 2.58 +730.0763.320.481381.42 0.241.34 0.32 +731.4163.800.001381.74合計(jì)230.831381.74表（四）當(dāng)水位為H=63.32m時(shí)：樁號(hào)河床標(biāo)高（m)水深（m)平均水深（m）水面寬度（m）過(guò)水面積累計(jì)面積合計(jì)KO+501.9863.320.000.00河灘=277.95m²=120.62m1.317.629.98 +509.6060.702.629.982.7636.90 101.84 +546.5060.422.9

26、0111.822.8128.9081.21 +575.4060.612.71193.032.156.80 14.62 +582.2061.741.58207.651.7440.4070.30 +622.6061.421.90277.95 6.6322.75 150.83 河槽=993.65m²=104.14m +645.3551.9611.36428.7811.7116.00 187.36 +661.3551.2612.06616.1411.7220.00234.40 +681.3551.9511.37850.5411.1721.00 234.57 +702.3552.3510.97

27、1085.1110.2713.00 133.51 +715.3553.759.571218.624.9310.62 52.36 +725.9763.030.291270.98 0.154.10 0.62 +730.0763.320.001271.60 合計(jì)224.76 1271.60 表（五）當(dāng)水位為H=62.00m時(shí)：樁號(hào)河床標(biāo)高（m)水深（m)平均水深（m）水面寬度（m）過(guò)水面積累計(jì)面積合計(jì)KO+505.8262.000.000.00河灘=138.24m²=116.78m0.653.782.46 +509.6060.701.302.461.4436.90 53.14 +546.5

28、060.421.5855.601.4928.9043.06 +575.4060.611.3998.660.836.80 5.64 +582.2061.740.26104.300.8440.4033.94 +622.6061.420.58138.24 5.3122.75 120.80 河槽 =857.23m²=102.19m +645.3551.9610.04259.0410.3916.00 166.24 +661.3551.2610.74425.2810.4020.00208.00 +681.3551.9510.05633.289.8521.00 206.85 +702.3552.3

29、59.65840.138.9513.00 116.35 +715.3553.758.25956.484.139.44 38.99 +724.7962.000.00995.47 合計(jì)218.97 995.47 表（六）當(dāng)水位為H=61.42m時(shí)：樁號(hào)河床標(biāo)高（m)水深（m)平均水深（m）水面寬度（m）過(guò)水面積累計(jì)面積合計(jì)KO+507.5961.420.000.00河灘=72.84m²=115.01m0.652.011.31 +509.6060.701.301.311.1536.90 42.44 +546.5060.421.0043.750.9128.9026.30 +575.4060.

30、610.8170.050.416.80 2.79 +582.2061.740.0072.840.0040.400.00 +622.6061.420.0072.84 4.7322.75 107.61 河槽 =798.13m²=101.52m +645.3551.969.46180.459.8116.00 156.96 +661.3551.2610.16337.419.8220.00196.40 +681.3551.959.47533.819.2721.00 194.67 +702.3552.359.07728.488.3713.00 108.81 +715.3553.757.67837

31、.293.848.77 33.68 +724.1261.420.00870.97合計(jì)216.53 870.97 表（七）當(dāng)水位為H=58.00m時(shí)：樁號(hào)河床標(biāo)高（m)水深（m)平均水深（m）水面寬度（m）過(guò)水面積累計(jì)面積合計(jì)KO+630.7458.00 0.00 0.00 河槽 3.02 14.61 44.12 +645.3551.96 6.04 44.12 6.39 16.00 102.24 +661.3551.26 6.74 146.36 6.40 20.00 128.00 +681.3551.95 6.05 274.36 5.85 21.00 122.85 +702.3552.35 5.

32、65 397.21 4.95 13.00 64.35 +715.3553.75 4.25 461.56 2.13 4.84 10.31 +720.1958.00 0.00 471.87 合計(jì)89.45 471.87 表（八）當(dāng)水位為H=56.00m時(shí)：樁號(hào)河床標(biāo)高（m)水深（m)平均水深（m）水面寬度（m）過(guò)水面積累計(jì)面積合計(jì)KO+635.5056.00 0.00 0.00 河槽 2.02 9.85 19.90 +645.3551.96 4.04 19.90 4.39 16.00 70.24 +661.3551.26 4.74 90.14 4.40 20.00 88.00 +681.3551.

33、95 4.05 178.14 3.85 21.00 80.85 +702.3552.35 3.65 259.00 2.95 13.00 38.35 +715.3553.75 2.25 297.34 1.13 2.54 2.87 +717.8956.00 0.00 300.21 合計(jì)82.39 300.21表（九）當(dāng)水位為H=54.00m時(shí)：樁號(hào)河床標(biāo)高（m)水深（m)平均水深（m）水面寬度（m）過(guò)水面積累計(jì)面積合計(jì)KO+640.2754.00 0.00 0.00 河槽 1.02 5.08 5.18 +645.3551.96 2.04 5.182.39 16.00 38.24 +661.3551

34、.26 2.74 43.42 2.40 20.00 48.00 +681.3551.95 2.05 91.42 1.85 21.00 38.85 +702.3552.35 1.65 130.27 1.45 13.00 18.85 +715.3553.75 1.25 149.12 0.63 0.24 0.15 +715.5954.00 0.00 149.27 合計(jì)75.32 149.27表（十）當(dāng)水位為H=52.00m時(shí)：樁號(hào)河床標(biāo)高（m)水深（m)平均水深（m）水面寬度（m）過(guò)水面積累計(jì)面積合計(jì)KO+644.9852.00 0.00 0.00 河槽 0.02 0.37 0.01 +645.35

35、51.96 0.04 0.010.3916.00 6.24 +661.3551.26 0.74 6.25 0.40 20.00 8.00 +681.3551.95 0.05 14.25 0.032.58 0.08 +683.9352.000.00 14.33 合計(jì)38.9514.33表（十一）分別計(jì)算出水位為63.8、63.32、62、61.42、58、56、54、52時(shí)的流速，流量和過(guò)水面積的數(shù)據(jù)記入表（十二）計(jì)算表（四）：河灘部分：河槽部分:全斷面總流量：全斷面平均流速：表（五）：河灘部分：河槽部分:全斷面總流量：全斷面平均流速：表（六）：河灘部分：河槽部分:全斷面總流量：全斷面平均流速：

36、表（七）：河灘部分：河槽部分:全斷面總流量：全斷面平均流速：表（八）：河槽部分:全斷面總流量：全斷面平均流速：表（九）：河槽部分:全斷面總流量：全斷面平均流速：表（十）：河槽部分:全斷面總流量：全斷面平均流速：表（十一）：河槽部分:全斷面總流量：全斷面平均流速：水位（m）河灘河槽河灘河槽總流量Q（m³/s）平均流速63.80336.191045.55122.02108.811381.7440802.9663.32 277.95993.65120.62104.141271.6037502.9562.00 138.24857.23116.78102.19995.4728542.8761.

37、4272.84798.13115.01101.52870.9724912.8658.00471.8789.45471.8711142.3656.00 300.2182.39300.215521.8454.00 149.2775.32149.271841.2352.00 14.3338.9514.3360.4051.960.000.000.000.000.000.000.00表（十二）四、確定橋孔長(zhǎng)度和橋面標(biāo)高（1）據(jù)上述數(shù)據(jù)繪制相關(guān)關(guān)系曲線見(jiàn)上面水位與流量、過(guò)水面積、流速三圖（2）根據(jù)繪制的關(guān)系曲線查出相關(guān)的水文資料： 設(shè)計(jì)流量按大橋考慮，設(shè)計(jì)洪水頻率為1%，采用，并由Q=f(H)曲線查的設(shè)計(jì)

38、水位H=62.56m 有Q=f(H)曲線圖可得設(shè)計(jì)水位時(shí)的河槽流量，則河灘的流量。 由V=f(H)河槽平均流速，全斷面平均流速，河槽過(guò)水面積，設(shè)計(jì)水位時(shí)的總過(guò)水面積，則河灘的過(guò)水面積 設(shè)計(jì)最高通航水位，按公路橋位勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求應(yīng)采用頻率為10%的洪水位，由曲線可查得相應(yīng)水位（3）確定橋孔長(zhǎng)度 用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，穩(wěn)定河段可采用公式計(jì)算。由橋位斷面圖可得 取，則： 用過(guò)水面積計(jì)算 初步擬定上部構(gòu)造采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁，選用標(biāo)準(zhǔn)跨徑30m（橋墩中心間距），并假定墩寬1m。設(shè)計(jì)流速采用天然河槽平均流速，即，沖刷系數(shù)選用，則， 參照橋位處的河流橫斷面和現(xiàn)場(chǎng)勘查的意見(jiàn)，確定將一岸橋臺(tái)前緣至于樁號(hào)KO+730.07處，采用4孔30m，則另一橋臺(tái)前緣位于樁號(hào)KO+611.07處。 根據(jù)橋位斷面圖計(jì)算，橋下實(shí)有的毛