桥梁工程水文计算

2、水文计算

基本资料：桥位于此稳定河段，设计流量31%5500/S Q Q m s ==，设计水位

457.00S H m =，河槽流速 3.11/s c v m =，河槽流量3

C Q =4722m /s ，河槽宽度c B 159.98m =，河槽平均水深c h 9.49m =，天然桥下平均流速0 3.00/M v m s =,断

面平均流速=2.61m/s υ，水面宽度B=180m ，河岸凹凸岸曲率半径的平均值

R=430m ，桥下河槽最大水深12.39mc h m =。

2.1桥孔长度

根据我国公路桥梁最小桥孔净长度Lj 公式计算。

该桥在稳定河段，查表知K=0.84，n=0.90。有明显的河槽宽度Bc ，则有：

n

0.90

j s c c L =K (Q /Q )B =0.84(55004722)

159.98=154.16m ⨯÷⨯

换算成平面半径R=1500的圆曲线上最小桥孔净长度为154.23m 。

2.2桥孔布置图

根据河床断面形态，将左岸桥台桩号布置在K52+325.00。取4孔40m 预应力混凝土T 形梁为上部结构；钻孔灌注桩双柱式桥墩，桩径为1.6m ，墩径取1.4m ；各墩位置和桩号如图1所示；右桥台桩号为K52+485.00；该桥孔布置方案的桥孔净长度为155.80m 大于桥孔净长度154.23m ，故此桥孔布置方案是合理的。

2.3桥面最低高程

河槽弗汝德系数Fr= 2

2

3.119.809.49

=0.104c c v

gh ⨯=

＜1.0。即，设计流量为缓流。桥前出现

壅水而不出现桥墩迎水面的急流冲击高度。 2.3.1桥前壅水高度∆Z 和桥下壅水高度∆Zq

冲刷前桥下流速'

m υ=

5500

3.72/1609.493 1.49.49

Q s m s Aj

=

=⨯-⨯⨯

天然桥下平均流速v om =3.00m/s

自然淤积孔隙率n 为0.4，则天然空隙比e 取0.67，查表知d 50=3mm 冲刷前桥下流速：m

υ=

0.25

0.25

50

' 3.72

3.29' 3.7210.5(

1)

10.53

(

1)3.11

m

m c

v v d v -==+-+⨯⨯-m/s

系数

6.43

Ky=

0.50.5

0.530.1

0.1

=

=-

桥前最大壅水高度：∆Z=

22

2

2

6.430.53()(3.29 3.00)0.32229.8

m

om

K nK y v

v

g

⨯-=-=⨯m

桥下壅水高度取洪水和河床条件为一般情况，则：∆Zq=12

∆

Z=0.16m

2.3.2浪高∆h 2

计算风速为21.53m/s ，浪程内平均水深取河床平均水深8.60m ，汛期顺风向到达桥位断面形成的最大水面风距为1450m 。浪高计算如下：

2

2

9.800.02114

21.53

w

g v =

=

2

47.3009w v g

=

2

2

9.8145030.6553321.53

w

gD v ⨯=

=

2

2

9.808.600.181817821.53

w

g h v ⨯=

=

∆2h =

0.45

0.7

220.7

2

2

0.00180.13th 0.7th 0.13th 0.7=w w w w

gD v g h v g h v g

v ⎧⎫⎛⎫⎪⎪

⎪⎡⎤⎪⎪⎛⎫⎪⎪⎝

⎭⎢⎥⎨⎬ ⎪⎡⎤⎢⎥⎛⎫⎝⎭⎪⎪⎣⎦⎢⎥ ⎪⎪⎪⎢⎥⎝⎭⎪⎪⎣⎦⎩⎭

0.39m 。 因∆2h /h =0.39/8.60=0.047＜0.1，应取K F =2.42，则波浪高度：

∆h 2=K F ∆2h =2.42×0.39=0.94m

按《公路工程水文勘测设计规范》，静水面以上浪高取2/3的波浪高度计0.66∆h 2；另外，波浪在墩前被阻挡时，墩前波浪高度将雍高，近似取雍高值为0.2∆h 2，

这样，静水面以上的波浪高度为波浪全高的0.86倍，即0.86∆h 2=0.86×0.94=0.81m 。

2.3.3波浪坡面爬高和河岸凹岸超高

桥头路堤和导流堤顶面高程应计入波浪坡面爬高，按式he=K ∆KvR 0∆2h 计算。 桥位在河湾内，桥面最低高程应计入两岸超高的一半，即0.5∆h w 。 ∆h w =

2

2

2.611800.299.80430.00

v B gR

⨯=

=⨯m

凹岸对水流中线的超高为 0.5∆h w = 0.15 m

按设计洪水通过要求的桥面最低高程

H min =H s +0j h h h ∑∆+∆+∆= H s +0.5∆Z +0.86∆h 2+0.5∆h w +j h ∆+D h ∆

=457.00+0.16+0.81+0.15+0.5+2.70=461.32m

按Ⅵ-（1）级航道航道通航标准，要求的桥面最低高程

Ⅵ-（1）级航道最高通航水位的重现期为5年，对应最高通航水位，由p=1/5的流量即Q 20%，计算相应的水位H 20%求得H 20%=455.00；通航净空高度为6.00m ；通航净宽为30m 。

H min =H tn +H M +D h ∆=455.00+6.00+2.70=463.70m

以上计算结果表明，通航要求控制桥面高程，桥面最低高程确定为463.70m 。

2.4此冲刷为非粘性土河床冲刷，桥下断面一般冲刷后水深

h p

按一般冲刷64-2简化公式计算 h p = ()0.66

0.90

221.0411c m c B Q A

h Q B

λμ⎛⎫⎛

⎫

⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭

⎝

⎭

()0.66

0.90

5500159.981.04 1.3312.3919.85472210.02700.97159.98m ⎛⎫⎛⎫

=⨯⨯

⨯= ⎪ ⎪ ⎪-⨯⨯⎝⎭

⎝⎭

按一般冲刷64-1公式计算