橋渡課程設計

1、華東交通大學理工學院橋渡設計課程設計 任務書題 目： 橋渡課程設計 專 業(yè)： 09橋梁工程 班 級： 橋梁3班 學 號： 20090110010434 姓 名： 付 強 起止日期：2012.5.27 指導教師： 岳 文 霞 說 明1、課程設計任務書由指導教師填寫，并經(jīng)分院審定，下達到學生。2、學生根據(jù)指導教師下達的任務書獨立完成。3、本任務書在課程設計完成后，與成果一起交指導教師，作為論文評閱主要檔案資料。一、 課程設計的要求和內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求）工程名稱：黃河蘭州站某座公路橋工程地點：蘭州工程性質(zhì)及內(nèi)容：由實測的資料設計金沙江的某座中橋，確定橋孔長度、橋面高度等。地質(zhì)、水

2、文資料：實測的地質(zhì)、水文等資料見附表。設計要求：運用所學知識處理實測數(shù)據(jù)；掌握中橋的橋孔長度、橋面高程、橋墩沖刷等的計算過程；了解設計工程中所運用的公式及其適用條件。設計主要內(nèi)容：1 整理水文資料；2 根據(jù)給定的原始資料，利用相關分析方法延長插補水文資料；3 根據(jù)延長插補后的水文站資料，用適線法推求設計流量；4 通過文獻考證和調(diào)查歷史洪水，用特大洪水處理法推求設計流量；5 繪制水位與流量、過水面積、流速關系曲線圖，根據(jù)所推求的設計流量，采用形態(tài)法推算相應的設計水文；6 根據(jù)設計流量和設計水位，結(jié)合規(guī)范、標準，計算橋孔長度和橋面標高；7 進行沖刷計算，確定該橋墩臺的最低沖刷線標高和埋置深度。二、

3、時間分配內(nèi)        容各環(huán)節(jié)時間分配講授實驗上機習題討論課外小計 設計目的要求介紹1天    1天 水文資料整理  1天  1天推求設計流量  1天  1天推算設計水位  1天   1天計算橋孔長度和橋面標高  1天   1天 確定最低沖刷線標高和埋置深度  1天 

4、0; 1天合計1天5天6天三、相關資料1 洪水流量資料黃河蘭州某站，有1939-1978年不連續(xù)40年的實測資料，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年以來歷史文獻對洪旱災害記載詳細，通過多次調(diào)查和考證，認定1860年以來特大洪水年有（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（實測系列中提出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，通過再三調(diào)查 考證確認1860年以來120年內(nèi)不會漏掉象1966年級的洪水。并且考證認為1924年、1860年洪水可以延長到1644年以來的洪水進行考證。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。實測橋位處河流橫斷面如圖，可作為形態(tài)斷面進行流量計算，進行沖刷計算時，橋位斷面可作為計算斷面，經(jīng)過調(diào)查確定，橋位河段歷年汛期平均含沙量為，樁號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 樁號與河床標高表樁號河床標高(m)樁號河床標高(m)樁號河床標高(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分析：（1）計算兩系列中對應流量的均值：（2）由圖表數(shù)據(jù)計算相關系數(shù)r及其機誤：相關系數(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，相關程度也較為密切。二、 用直線相關進行流量的插補和延長,按計算公式計算，：按式可求得y倚x的回歸方程式：根據(jù)上式即可插補和延長蘭州站的流量資料，計算結(jié)果見表（一）中的數(shù)值：順序號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. 設計流量:把已有的年最大流量資料按大小次序排列，如表（二）中。 若按第一種方法計算經(jīng)驗頻率，應分為三個系列分別計算：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）；實測期為40年（1939年到1978年），（m取1，2，340），計算結(jié)果列于表（二）中。 若按第二種方法計算經(jīng)驗頻率，應在考證期335年內(nèi)統(tǒng)一排位，用公式計算，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)驗頻率值去經(jīng)驗頻率的采用值，列于表（二）中。順序號 按年份順 序排列 按流量大 小排列經(jīng)驗頻率P(%)第一 種方法經(jīng)驗頻率P(%)第二種方法經(jīng)驗頻率P（%）（采取值）年份流量年份流量考證期調(diào)查期實測期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)驗頻率以后，根據(jù)表（二）的數(shù)據(jù)繪制出經(jīng)驗頻率曲線圖，如下圖所示： 然后，采用三點適線法計算設計流量，可取頻率為，得出三個流量值：，。 計算S值： 由表查得時,。 又表可得，時，。 計算： 統(tǒng)計參數(shù)的初試值可采用：，按式計算各個指定頻率的流量值，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)驗頻率曲線符合得較好。因而可以確定三個統(tǒng)計參數(shù)采用值為：

21、， 表（三）統(tǒng)計參數(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)公路工程技術標準的規(guī)定，一級公路的大橋，設計洪水頻率采用1/100（即1%）。計算結(jié)果=3222，該橋的設計流量可采用3230。三.制水位與流量，過水面積 ，流速的關系曲線：過水斷面面積和水面寬度B，可根據(jù)河

23、流橫斷面（題中圖）列表計算，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代替水力半徑計算流速（符號的下腳c和t分別表示河槽和河灘）。當水位為H=63.80m時：樁號河床標高（m)水深（m)平均水深（m）水面寬度（m）過水面積累計面積合計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230.831381.74表（四）當水位為H=63.32m時：樁號河床標高（m)水深（m)平均水深（m）水面寬度（m）過水面積累計面積合計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224.76 1271.60 表（五）當水位為H=62.00m時：樁號河床標高（m)水深（m)平均水深（m）水面寬度（m）過水面積累計面積合計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218.97 995.47 表（六）當水位為H=61.42m時：樁號河床標高（m)水深（m)平均水深（m）水面寬度（m）過水面積累計面積合計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216.53 870.97 表（七）當水位為H=58.00m時：樁號河床標高（m)水深（m)平均水深（m）水面寬度（m）過水面積累計面積合計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89.45 471.87 表（八）當水位為H=56.00m時：樁號河床標高（m)水深（m)平均水深（m）水面寬度（m）過水面積累計面積合計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82.39 300.21表（九）當水位為H=54.00m時：樁號河床標高（m)水深（m)平均水深（m）水面寬度（m）過水面積累計面積合計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75.32 149.27表（十）當水位為H=52.00m時：樁號河床標高（m)水深（m)平均水深（m）水面寬度（m）過水面積累計面積合計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38.9514.33表（十一）分別計算出水位為63.8、63.32、62、61.42、58、56、54、52時的流速，流量和過水面積的數(shù)據(jù)記入表（十二）計算表（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、確定橋孔長度和橋面標高（1）據(jù)上述數(shù)據(jù)繪制相關關系曲線見上面水位與流量、過水面積、流速三圖（2）根據(jù)繪制的關系曲線查出相關的水文資料： 設計流量按大橋考慮，設計洪水頻率為1%，采用，并由Q=f(H)曲線查的設計

38、水位H=62.56m 有Q=f(H)曲線圖可得設計水位時的河槽流量，則河灘的流量。 由V=f(H)河槽平均流速，全斷面平均流速，河槽過水面積，設計水位時的總過水面積，則河灘的過水面積 設計最高通航水位，按公路橋位勘測設計規(guī)范的要求應采用頻率為10%的洪水位，由曲線可查得相應水位（3）確定橋孔長度 用經(jīng)驗公式計算，穩(wěn)定河段可采用公式計算。由橋位斷面圖可得 取，則： 用過水面積計算 初步擬定上部構(gòu)造采用預應力鋼筋混凝土簡支梁，選用標準跨徑30m（橋墩中心間距），并假定墩寬1m。設計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)場勘查的意見，確定將一岸橋臺前緣至于樁號KO+730.07處，采用4孔30m，則另一橋臺前緣位于樁號KO+611.07處。 根據(jù)橋位斷面圖計算，橋下實有的毛