桥涵水文课程设计

设计题目：某桥桥渡设计及检算学生姓名：

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指导老师：**

日期：2014年5月18日

桥渡课程设计指导书

1. 桥梁状况

桥梁位于I级干线，桥址轴线及梁底标高见图1。

桥下河床断面见图2，桥下河床的左滩主槽分界点为（137.49, 31.81）；桥下河床的右滩主槽分界点为（289.36, 31.60）；左滩、主槽、右滩的糙率系数分别为25、40、25。桥梁轴线与水流交角为90度。0号台的墩台线的X坐标为105.14米

图1 桥址轴线及梁底标高

2.形态断面

形态断面位于桥址上游120米处。形态断面处左滩、主槽、右滩的糙率系数分别为25、50、25。其左滩主槽分界点为（107.01, 32.18）；右滩主槽分界点为（281.87, 32.18）。

桥址与形态断面间的水面坡度为0.005弧度。

桥下河底线形态断面

图2 桥下河底线及形态断面坐标

图3 桥墩宽度图（墩底顺水流方向长度3.5米）

图4 基础（圆沉井）尺寸图

3号墩地质线标高（米）流量系列年份及流量（立方米/秒）

图5 3号墩地质及流量系列

3.实测其他资料

桥型为一般河流的一般大桥；洪水期没有漂浮物和泥石流；测得浪高为0.27米。含砂量特征为5公斤/立方米。桥下表层土为砂卵石。

4.要求

（1）计算形态断面水位关系曲线，并画图。

（2）计算设计流量，画出流量统计（P-III曲线）图形。

（3）检算梁底水位。

（4）检算1号桥墩的基础埋置深度。

（5）检算3号桥墩的基础埋置深度。

（6）按水文计算要求修改设计（主槽内桥墩基础底标高都按3号墩处理），画出新的设计图。

1 形态断面水位关系曲线计算

1.1 形态断面形状

根据设计资料，画出形态断面形状如下图：

38.78

32.18

31.42

27.87

27.87

32.18

33.20

40.30

8.8333.3412.74114.0714.7116.998.18

形态断面图（单位：m ）

左滩

右滩

由于桥梁可认为位于稳定均匀流河段上，可以利用水利学中的谢才—满宁公式计算各过水

断面对应的的流速：2

1

32

1i v R I n

=

由于断面可能包括左滩，右滩、主槽，各部分的参数相差较大，故需要分别计算，即先计

算各个部分面积的流量i Q ，部分流量等于部分面积i ω与部分平均流速i v 的乘积：

i i i Q v ω=

计算全断面的流量Q ： 1

n

i i Q Q ==∑

则全断面的过水面积ω

和断面平均流速v 应为：1

n

i i ωω==∑，Q v ω

=

。 根据图示可以列出主槽面积函数以及湿周函数：

27.8727.8727.87

228.14,27.8731.420.2790.293231.4231.4227.87277.86449.075,31.4232.180.0230.2932568.204(32.18)174.86,32.1838.78H H H H H H H w H H H ⎧---⎛⎫++⋅≤≤ ⎪⎪⎝

⎭⎪⎪---⎛⎫=++⋅+≤≤⎨ ⎪⎝

⎭⎪⎪+-⨯≤≤⎪⎩

27.8727.87

114.07,27.8731.420.2680.28131.4231.42139.95,31.4232.180.0230.281175.698,32.1838.78H H H H H R H H --⎧++≤≤⎪⎪

--⎪=++≤≤⎨⎪

≤≤⎪⎪⎩

由于河滩断面形式简单，计算函数此处不再赘述。选取一定高度值代入函数计算，可得表一：

由上表得表二：

根据表二可以画出形态断面水位关系图，如下图所示：

400

1200

1600

2000

5600

11200

16800

2240028000

3.6

7.2

10.8

14.4

18

800w(m 2)

Q(m 3/s)

v(m/s)

H(m)

形态断面水位关系曲线

2 设计流量计算

2.1 经验频率计算

根据给出的流量系列年份及流量，可知为含特大洪水系列的频率分析，其中特大洪水考证期N ：21148N T T =-+=

经验频率估算为：对于a 项特大洪水：)3,2,1(1

=+=M N M

P M

对于其余（n-l ）项观测洪水为：1)11(11

+--+-++=l n l m N a

N a P i m

根据设计资料用Excel 制得得含特大洪水的流量系列示意图如下：

具体计算结果见表三：

顺序号 按年份顺序排列

按大小排

列

经验频率(%)

年份 流量(m 3/s)

流量

(m 3/s)

1 1930 18000 18000 2.04

2 1931 17800 17800 4.08

3 1960 15000 15000 6.12

4 1961 908 11900 11.34

5 1962 9807 9807 16.55

6 1963 2316 8690 21.7

7 7 1964 6754 6754 26.9

8 8 1965 3421 6750 32.2

9 1966 5678 5700 37.41 10 1967 11900 5678 42.63 11 1968 5700 5643 47.85 12 1969 3216 4300 53.06