桥涵水文计算基本方法
桥涵水文分析计算
桥涵水文分析与计算一、概述桥涵水文分析与计算,包括河流水文资料的调查搜集整理与计算,推求出我们桥涵所需要的设计水位和流量,拟定出桥长孔径、桥高和基础埋设深度。
由于桥位所处的地理位置不同以及其它复杂因素,包括天然的和人为因素如潮汐、泥石流、修水库、开挖渠道等。
我们调查搜集洪水流量的计算方法各有不同。
水文计算从大的方面来分:有水文(雨量)观测资料和无水文观测资料的水文计算。
从各河段特殊情况的不同又可分为,有水库的水文计算,倒灌河流的水文计算,平原或者山丘区的水文计算,还有潮汐河段、岩溶河段、泥石流河段等。
不同情况的河流我们要有针对性的调查,搜集有关资料调查搜集资料很辛苦,跑路多收效有时还很小,但工作必需要做,要有耐心。
需要调查搜集的资料综合起来有:水系图,县志和水利志、地形图、形态断面、水文站(气象站)资料水库资料,倒灌资料、河道演度、河床淤积、雨力资料、洪水调查及比降的测量,原有桥涵的调查等,通过调查为下步洪水设计流量提供有关参数。
另外还要进行地质地貌调查,有些设计流量的计算参数也和土的颗粒组成、土壤的分类、密实度吸水率熔洞泥石流等有关,有的与设计流量无关,但与桥的安全性有关如土体稳定性、山体滑坡、湿陷性黄土软土地基等,一般野外采用看挖钻的方法,下面介绍一下土壤分类的一般常识,分为三类:1.粘性土:塑性指数p I >1 亚砂土或轻亚粘土1<p I ≤7; 亚粘土 7<I ≤17; 粘土 p I ≥17;塑性指数p I =l W (液限)-p W (塑限);而粘性土壤的状态用液性指数(即稠度系数)l I 分为四级,l I =pl p o w w w w --;o W —天然含水量;l I <0为坚硬半坚硬 标贯>3.5; 0≤l I <0.5为硬塑 标贯>-3.5; 0.5≤l I <1为软塑 标贯<-7;l I ≥1 为极软 标贯<2;淤泥是极软状态的粘性土,其含水量接近或大于液限,对于孔隙比大于1的轻亚粘土或亚粘土和孔隙比大于1.5的粘土均称淤泥。
桥涵水文计算基本方法 PPT
Y-786=0.96×416/629×(X-1092)
整理得: Y= 0.63X+98.04 (本题为直线相关)
其中自变量 X为参证站(流量x)系列流量;y为分析站(流量y)系 列流量。上表括号内(流量y)为插补后分析站流量y的系列流量,插补
延长所得资料不宜用于第三站,可能引起较大误差。
4400 4000
6)过程线叠加法:利用两支流洪水过程线叠加得到合流后桥位处的设计流量。 示例 1, 两系列的相关分析法算例: 例:某河有甲、乙两相邻水文站,甲站(参证站:流量X)有24年观测资料,乙站 (分析
站:流量Y)有14年,试应用甲站资料延长乙程式:
本次培训着重于以下内容:
一般情况水文分析计算
桥孔长度和桥孔布设
桥涵水文设计注意几点问题及探讨
第一节 水文勘测分析计算基本途径
桥涵水文计算、分析基本途径如下:
1、有水文观测资料—— —— 水文统计法 2、无水文观测资料—— --- 形态断面法 3、无水文观测资料(无居民)—经验公式法
有水文系列观测资料时水文统计法 (1)资料搜集和准备
其中:L---洪水传播距离(m) VS--洪水传播速度(m/s) ,根据实测资料选其出现次数最多者
支流1
支流2
流 量
Q11 Q22 Q13,Q23
合 流
QQ2112
支流1
支流2
桥位
t1
t2
试比较:Q11+Q21,Q12+Q22,Q13+Q23组合结果的大小
洪水传播时间 t
3、历史洪水情况的调查、考证和排序
(1)历史洪水的调查与流量计算(与形态断面法相同) 1)调查河段的选择原则
✓ 最好靠近所选断面附近 ✓ 选择有居民、易于指认洪痕的河段 ✓ 所选河段顺直,断面规整,基线与桥位间无支流汇入
桥梁水文基础资料计算
3.1流域概况 桥址两端桥台地处山地丘陵,跨越水田和小路,沿丘陵坡角展布,地势起伏 不大,桥位区地面标高约291.6~309.1m,经计算水文断面汇水面积为0.993km2。 3.2 流量计算 3.2.1 全国水文分区经验公式 (1)、确定全国水文分区、计算参数: 本桥位通过查阅全国水文分区流量参数计算表,确定本桥位于全国水文分区
—洪水传播影响洪峰流量的折减系数,可查附录B表B-11;
—流域内降雨不均匀影响洪峰流量的折减系数,可查附录B表B-12; —湖泊或小水库调节作用影响洪峰流量的折减系数,可查附录B表B-13。 2.2 水位计算方法
式中: R —水力半径(m);
n —糙率; i —洪水比降; Q 、Q —河槽与河滩的流量(m3/s); A 、A —河槽与河滩过水断面面积(m2); V 、V —河槽与河滩断面平均流速(m/s)。 2.3 桥长计算方法
式中: L —桥孔最小净长(m); Q —设计流量(m3/s); Q —河槽流量(m3/s); B —河槽宽度(m); K 、n —系数及指数根据规范取值。 2.4 冲刷计算方法 1、一般冲刷 对于河床,
对于河滩,
式中: h —桥下一般冲刷后的最大水深(m); Q —河槽部分通过的设计流量(m3/s); Q —天然状态下桥下河滩部分的设计流量(m3/s); B —河槽部分桥孔过水净宽(m),当桥下河槽能扩宽至全桥时,即为全桥 桥孔过水净宽; B —造床流量下的河槽宽度(m),对复式河床可取平滩水位时河槽宽度; —水流侧向压缩系数,应按表7.3.1-1 确定; h —桥下河槽最大水深(m); h —桥下河槽平均水深(m); A —单宽流量集中系数;当A >1.8 时,可采用 1.8; H —造床流量下河槽的平均水深(m),对复式河床可取平滩水位时河槽 平均水深; E —与汛期含沙量有关的系数; d —河槽泥沙平均粒径(mm); B —河滩部分桥孔净长(m); h —桥下河滩最大水深(m); h —桥下河滩平均水深(m); v —河滩水深1m 时非黏性土不冲刷流速(m/s); 2、墩台局部 利用65-2 公式计算墩台局部冲刷,公式介绍如下: 对于河床,
桥涵水文4
桥涵水文
第一节
桥位河段水流图式和桥孔布置原则
二、桥孔布臵的原则
(3)桥位下端—压缩区
③-③’之间,水深继续降低,由于有桥墩的阻水,水流速 度继续增大,继续造成冲刷。 有导流堤——桥孔断面 过水断面的最小断面: 无导流堤——桥孔下游
桥涵水文
第一节
桥位河段水流图式和桥孔布置原则
(4)桥位下游—扩散区
水流逐渐扩散至天然河宽,流速逐渐变小直至恢复天然 河道流速,水流的携沙能力由大变小,在河床上从冲刷变小 到出现淤积,又从淤积逐渐减小到恢复天然河道河流状态。
桥涵水文
第二节
桥孔长度计算
桥涵水文
第二节
桥孔长度计算
桥孔长度:
设计水位两桥台前缘之间(埋入式桥台则为两桥台护
坡坡面之间)的水面宽度。
桥涵水文
第二节
桥孔长度计算
桥涵分类有两个标准:单孔跨径和多孔跨径总长。
公路桥涵
多孔跨径总长L/m L≥1000 100≤ L ≤ 1000 30< L<100 单孔跨径l/m l≥150 40 ≤ l ≤ 150 20<l<40
桥涵水文
第一节
桥位河段水流图式和桥孔
布臵原则
桥涵水文
第一节
桥位河段水流图式和桥孔布置原则
从桥涵水文的角度看,孔径若小于河道天然宽度太多, 河道被桥大量压缩,过水断面减小,桥位断面流速相应增大, 将引起较大的冲刷。从而影响了桥墩基础的埋臵深度,增加 了施工难度,使造价提高。
小桥涵水文计算
当汇水面积F<3平方公里时,也可用下式计算:
QS CSF
3
径流形成法资料收集
1)汇水区面积 (1)利用1/50000地形图求算 (2)实测 (3)实测与估算相结合的方法 假定汇水区面积为矩形,在汇水区范围内选择 有代表性的河沟平均横断面和纵断面,实测平均断 面的宽度B和平均长度L .
I2 2)主河沟平均坡度
3 2
4 5
汇水面积较小(一般平原区F<1.0平方公里 山岭区F<0.5平方公里) 按简化公式进行计算,结果偏差较大。
这时还应用下式计算比较,选其较小者:
2 径流流量 经验公式
(1)在汇水面积小于10平方公里 时
QS KF
(2) 当有降雨资料时
n
K——径流模数,附表3——17 n——地区指数,附表3——18
损失参数 : (mm/h)
北方
K1 S P
1 2
南方:
K2SP A
K1、K2 ———附表3-3
1, 2 , ———附表3-3
2 经验公式
QP ( S P ) A
m
2
QP CS P A
3
地貌系数,附表3-5 m, 2 指数,附表3-5 C, , 3 系数,指数,附表3-6
QS (h z) F
3 2
4 5
暴雨径流厚度h:由以下四因数查附表3-12
(1) 暴雨分区,附表3-7; (2) 公路洪水频率,表1-6; (3)汇水区吸水类型;附表3-9或3-10 (4)汇水时间,附表3-11
考虑洪峰传播、降雨不均匀、水库湖泊等影响
QS (h z) F
桥涵水文第五章大中桥孔径计算
桥涵水文第五章大中桥孔径计算在大中桥的设计与施工中,桥涵的水文计算是一个非常重要的环节。
通过对桥涵孔径进行合理的计算,可以确保桥涵在不同水流条件下的安全和稳定。
本章将详细介绍大中桥孔径计算的方法和要点。
一、桥涵孔径计算的基本原理桥涵孔径的计算是根据水流力学的基本原理配合实际情况进行的。
水流经过桥涵时,其流速和流量都会受到桥墩的阻碍和约束。
因此,我们需要确定桥涵孔径的大小,使得桥涵能够容纳一定范围内的水流,且不对水流产生较大的约束。
对于大中桥涵孔径计算,一般采用下面的基本原理:1.根据设计要求确定桥涵的设计洪水位和设计洪水流量。
2.通过计算水流的流速和流量,确定桥涵孔径的大小。
3.根据桥涵的结构形式和其他设计条件,确定最终的桥涵孔径。
二、桥涵孔径计算的主要参数进行桥涵孔径计算时,需要考虑的主要参数包括:设计洪水位、设计洪水流量、桥涵的形状和几何参数、桥涵的材料和强度等。
1.设计洪水位:设计洪水位是针对特定的设计标准和设计年限确定的。
它反映了水位的高度,是桥涵孔径计算的基础。
2.设计洪水流量:设计洪水流量是指在设计洪水位下单位时间内通过桥涵的水流量。
它是桥涵孔径计算的另一个重要参数。
3.桥涵的形状和几何参数:桥涵的形状和几何参数包括桥涵的宽度、高度、长度等。
这些参数对桥涵孔径的计算有着直接的影响。
4.桥涵的材料和强度:桥涵的材料和强度决定了桥涵能够承受的水流力。
这些参数在桥涵孔径计算中是必须考虑的。
三、桥涵孔径计算的方法根据桥涵的实际情况和设计要求,我们可以采用不同的方法进行桥涵孔径的计算。
常用的计算方法包括经验公式法、水动力计算法和数值模拟法等。
1.经验公式法:经验公式法是根据经验总结得出的计算方法,适用于一些较为简单的桥涵。
通过已知的经验公式,可以估算出桥涵所需的孔径大小。
2.水动力计算法:水动力计算法是根据水流的运动规律,利用物理学原理进行计算的方法。
通过对水流的流速、流量等参数进行计算,可以确定桥涵所需的孔径大小。
关于公路桥涵水文分析与计算方法的
关于公路桥涵水文分析与计算方法的汇报人:日期:•引言•水文基础知识•公路桥涵水文分析方法•水文计算方法与应用目•水文分析与计算中的不确定性及处理方法•结论与展望录引言01提高设计效率水文分析可为桥梁和涵洞的设计提供科学依据,减少不必要的设计迭代。
节约建设成本合理的水文分析有助于优化设计方案,降低建设成本。
确保桥梁和涵洞的安全性通过水文分析,可以了解水流特性,预防洪水等自然灾害对桥梁和涵洞的破坏。
公路桥涵水文分析的意义03评估河床演变预测河床在长时间水流作用下的变形和演变,为桥梁和涵洞的设计使用年限提供依据。
01确定设计洪水峰值流量通过历史洪水数据和统计分析,预测未来可能发生的最大洪水流量。
02计算水流冲刷力分析水流对桥墩、桥台和涵洞基础的冲刷作用,确保结构的稳定性。
水文分析与计算的目的通过以上内容的学习,读者可以全面了解公路桥涵水文分析与计算方法的基本原理和应用,为实际工程提供有力支持。
工程实例分析:结合具体公路桥梁和涵洞工程实例,展示水文分析和计算方法的实际应用。
桥涵水文计算:讲解如何计算设计洪水峰值流量、水流冲刷力、河床演变等关键参数。
水文基础知识:介绍水文循环、河流类型、洪水频率等基本概念。
水文分析方法:阐述如何收集和处理水文数据,进行洪水频率分析、径流计算等。
本讲义的内容概述水文基础知识02描述的是地球上水从海洋、陆地和大气之间循环的过程,包括蒸发、降水、地表径流和地下渗透等环节。
在公路桥涵设计中,需要充分考虑到水文循环的影响,以防止水患并确保桥涵的稳定性。
水文循环指的是在任意时段内,一个流域或水体的输入水量(如降水、入渗等)与输出水量(如蒸发、径流等)应保持平衡。
在公路桥涵设计中,水量平衡原理可用于确定桥涵的过水能力,以确保在极端水文事件下桥涵的安全。
水量平衡水文循环与水量平衡大气中的水分以雨、雪等形式降落到地面的过程。
降水是公路桥涵设计中的重要参数,影响桥涵的排水设计和洪水频率分析。
4_小桥涵水文计算
A ——汇水面积(km2)
23
暴雨推理法的资料收集
① 汇水区汇水面积测量 ② 主河沟长度及平均坡度测量
③ 土壤植被种类调查
④ 主河沟河床地质调查
24
算例
P61
25
4-3 径流形成法
一、径流的形成
原理:径流形成法是从分析汇水区形成和影响地面径流的因 素(如暴雨强度、汇水面积、土壤类型、地形等)着手,建 立这些因素与设计流量的函数关系,求得设计流量。 为便于研究,通常将降雨过程分为流域蓄渗、坡面漫流、河 槽集流及消退四个阶段。 在一次降雨过程中,并非全部降雨都流入桥涵,而有一部分 水流消耗于植物截留、填洼、土壤入渗及蒸发等,这部分消 耗的雨量称为损失,损失后剩余的雨量称为净雨。 净雨在流域内形成的地表水流称为地面径流。 地面径流的大小用径流厚度(mm)表示,它与降雨强度的量 纲相同。 吸入土壤中的水流,遇到不透水的地层,可形成地下径流。
31
三、径流形成法计算公式
1. 经验公式:根据实践经验建立径流流量与径流因素函
数关系的公式
2. 成因推理公式:根据径流形成的因素和条件,通过
分析、推理而建立的径流流量与径流因素函数关系的公 式
径流成因推理公式计算繁杂,实用性差,生产上一般多用 径流成因简化公式和经验公式。
径流形成法计算公式主要适用于汇水面积A≤30km2的小流 域
1 , 2 , 查附表1-3
21
汇流时间
L 1 ) 北方多采用: =K 3 ( Iz L 2 3 南方多采用: =K 4 ( ) Sp Iz
其中: ——汇流时间(h)
L ——主河沟长度(km) I z ——主河沟平均坡度
S p ——频率为P时的雨力(mm/h)
公路桥涵水文计算基本方法课件
水文模型则是基于水文学原理,通过流域的水文要素、气象资料等参数计算洪水流 量。
河流水文资料的分析与整理
01
河流水文资料的分析与整理是桥 涵洪水流量计算的基础工作,包 括对河流的水位、流量、流速、 泥沙含量等参数的测量和记录。
侧向浮力计算公式
根据桥涵的重量、水的密度和侧向浮力系数等参数,利用侧向浮力计算公式计算水流对桥涵的侧向浮 力。
05
桥涵水文计算实例分析
某公路桥涵水文计算实例
计算方法:流速面积法
计算过程:通过测量桥位处的河宽、水深、流速等参数,结合流速面积法公式计算桥涵的过 水能力。
实例结果:该桥涵的过水能力为200立方米/秒,能够满足设计要求。
02
对这些资料进行分析和整理,可 以了解河流的水文特性、水流运 动规律等信息,为桥涵洪水流量 计算提供依据。
水文统计的基本方法
水文统计是桥涵洪水流量计算的重要 手段之一,通过统计分析的方法,对 历史洪水流量资料进行整理和分析。
主要采用频率分析、回归分析等方法 ,推求设计洪水流量、设计水位等参 数,为桥涵设计提供依据。
公路桥涵水文计算基本方法课件
目 录
• 桥涵水文基础 • 桥涵洪水流量计算 • 桥涵水位与桥面高度的确定 • 桥涵水力荷载计算 • 桥涵水文计算实例分析
01
桥涵水文基础
水文学基础知识
01
02
03
水文学定义
水文学是研究地球上水循 环的学科,包括水分布、 运动和变化规律。
水文循环
水文循环是描述水从蒸发 、降水、地表径流、地下 水、植物吸收等环节不断 循环的过程。
某河流桥涵水文计算实例
桥涵水文计算书
16.70 m
3.65-2式计算桥墩局部冲刷 d 5 mm
第 3 页
桥涵水文大作业计算书
v0 0.28(d 0.7)0.5 0.67
m/s BC=
QC = λ = hCM=
vc
A=
Q2 = μ= B2 =
hc
BC A0.1 Q2 v 1.04 Qc (1 ) B 2
k
0.1
1.3 1326 m3/s 0.934 127 m 2.08 m
0.34
130 1326 0.067 3.12 4.91
m
m3/s
m m/s
h 3 cm vc 6.70 hc
2
m/s B1= 2m
1
1
0.55
v0 0.12(d 0.5)
'
0.31 m/s n ' 0.15 v v0 * 因为v>v0为动床冲刷,由式 hb K * K 2 * B10.6 * hp 计算 v0 0.23 0.19 * lg d 0.363 0.23 0.19*lg d v n1 0 0.433
* hCM
4.54 m
2.64-1修正公式计算河槽一般冲刷
A= μ= Bc = E=
'
1.3 0.934 121 m 0.66
3
Q2 = hCM=
hc
1326 m3/s 3.122 m 2.079 m 0.005 m
dc
5 5 3 A Q2 hCM ' BC hc hp 1 6 Ed c
v
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3C 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:n0.90j 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= 223.119.809.49=0.104c c vgh ⨯=<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=55003.72/1609.493 1.49.49Q 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:mυ=0.250.2550' 3.723.29' 3.7210.5(1)10.53(1)3.11mm cv v d v -==+-+⨯⨯-m/s系数6.43Ky=0.50.50.530.10.1==-桥前最大壅水高度:∆Z=22226.430.53()(3.29 3.00)0.32229.8momK nK y vvg⨯-=-=⨯m桥下壅水高度取洪水和河床条件为一般情况,则:∆Zq=12∆Z=0.16m2.3.2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 。
桥涵水文计算书
0.23 0.19*lg d
0.363
' 0.15 v v0 hb K * K 2 * B10.6 * hp * v0
计算
v n1 0 v
K 2
0.433
0.24
0.0023 d
2.2
0.375d
六、桥墩一般冲刷和局部冲刷
1. 64-2简化公式计算河槽一般冲刷
Q2= B2= hCM= λ =
0.9
1326 m3/s 127 m 3.12 m 0.067
0.66
QC= BC= A= μ =
1326 m3/s 130 m 1.3 0.934
Q BC hp 1.04* A 2 QC 1 B2
n1
0.552
2.79 m 4.65-1修正公式计算桥墩局部冲刷
h v0 0.0246 p d
' 0
hb K * K 2 * B * h
0.6 1
0.15 p
' v v0 * v0
0.14
* 332* d
10 hp d
0.72
交通部公路科研所推理公式 SP = 110 mm/h 北方地区: μ = k1(Sp) 北方地区: I=
k3
k1= β 1 = k3= 3%
1.23 21.6
L I
β 1= α 1= 28.9
0.61 0.41
L
0.7
50 Km
1 L I
2.78 h
由于 取 n=n2=
小桥涵水文计算
二.形态调查法计算公式
1 形态断面处的洪峰流量Qx
当形态断面流速为同一流速时,洪峰流量: Qx=ω v 当河槽断面因粗糙系数、断面水深不同(即复式河床 断面时 ) 而形成不同流速,则应分段按各相应面积计算后 相加。
2 形态断面处流速的确定
(
1)
用均匀流公式计算:
宽浅河床:
B 10 H
R=Hp
2) 按沉积物粒径或土的类属特征估算流速 对于山区河沟,可在形态断面附近浅滩上找3—5个最 大石块,求其平均粒径,然后按下式估算v
QS (h z) F
3 2
4 5
暴雨径流厚度h:由以下四因数查附表3-12
(1) 暴雨分区,附表3-7; (2) 公路洪水频率,表1-6; (3)汇水区吸水类型;附表3-9或3-10 (4)汇水时间,附表3-11
考虑洪峰传播、降雨不均匀、水库湖泊等影响
QS (h z) F
v
hRg B
△h ——同一断面上两岸洪水位之高差(m); R——河弯的曲率半径,凸凹岸曲率半径平均值(m); g——重力加速度; B——河沟的宽度(m)。
3 频率计算 Qx 是形态断面相应于所调查的历史洪水位的 流量,并不是小桥涵规定的设计频率的流量,还 必须换算。 (1)按流量模比系数换算
Q XS KP QX Kn
7)湖泊折减系数δ: : δ=1-(1-k)f/F =1-(1-0.7)8.2/12 =0.8
8)洪峰传播折减系数β:由汇水面积重心至桥涵位 置距离L0=4km,附表3-14 β=0.95 9)汇水区降雨不均匀系数γ:由于汇水面积较小, 查涵洞手册附表3-15,降雨不均匀系数近似γ=1.
是 确定地貌系数 的依据之一。 (1) 当有地形图可利用时,根据等高地形图作出构造物至分分水 岭沿河沟的纵断面图,然后依其等面积切割 的坡度即 F1 , F2 I2 主河沟平均坡度
既有桥涵水文检算方法
既有桥涵水文检算方法1. 桥涵水文检算的一般规定进行水文检算的目的就是确定桥涵的抗洪能力。
当洪水到达桥下以后,桥下的净空高度是否满足要求,洪水对桥墩台冲刷以后,墩台基础的埋置深度是否满足最小埋深的要求,对于有铺砌的桥涵,铺砌是否被冲毁。
换句话说:桥涵水文检算就是检算桥涵的轮廓尺寸(包括桥涵的大小—孔径;桥涵的高矮—桥高、河滩路肩标高;桥涵的深浅—基底埋深与桥涵铺砌)等,是否能经受洪水的考验,因此《铁路桥梁检定规范》对既有桥涵设备作了如下的规定: 1.1检定洪水频率标准为确定既有桥涵的排洪能力,就要通过水力水文计算,推求具有一定频率的检定流量,《铁路桥梁检定规范》规定的检定洪水频率标准如表1.1.1。
表1.1.1 检定洪水频率标准注:若观测到的洪水(包括调查洪水)频率小于表1.1.1所列的标准时,应按观测洪水频率检算,但当观测洪水小于下列频率时,应按下列频率检算:Ⅰ、Ⅱ级铁路的路基、特大桥和大中桥为1/300,小桥和涵洞为1/100;Ⅲ及铁路的路基,桥涵为1/100。
1.2 桥涵净空高度《铁路桥梁检定规范》规定:不通航亦无流筏的桥梁,在通过检定频率洪水时,桥下净空高度应满足下式要求:d j l h H H ≥- 式中:l H —梁底高程(m );d h —桥下净空要求高度(m )按表1.2.1采用; j H —桥下检定水位(包括壅水等水位增高)(m );h h H j j ∆+=j h —相应检定频率流量的桥下水位(不包括壅水等水位增高)(m ); h ∆—桥下水位增高值(m ),见表1.2.1表注。
表1.2.1 桥下净空高度d h注:1 表中所列“检算水位”或“校验水位”是指检定频率洪水的相应水位,h ∆是指根据河流具体情况,考虑桥下壅水、浪高、局部股流涌高、河床淤积等影响的高度。
2 洪水期无大漂流物通过的河流,实体无铰拱(拱圈或拱肋)的拱脚,允许被“检定水位加h ∆”后的水位淹没,但此淹没高不应大于矢高的3/4,且距拱顶的净高不应小于0.75m 。
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本次培训着重于以下内容:
一般情况水文分析计算
桥孔长度和桥孔布设
桥涵水文设计注意几点问题及探讨
.
第一节 水文勘测分析计算基本途径
桥涵水文计算、分析基本途径如下:
1、有水文观测资料—— —— 水文统计法 2、无水文观测资料—— --- 形态断面法 3、无水文观测资料(无居民)—经验公式法
有水文系列观测资料时水文统计法 (1)资料搜集和准备
1.90 3.61
1400 (1.37) (1.88) 3.38
17
66
340
0.23
0.05
0.31 0.10
275
(0.27) (0.07) 0.11
18
67
1520
1.04
1.08
1.39 1.93
813
(0.79) (0.62) 1.43
19
68
1920
1.31
1.72
1.76 3.10
1610 (1.57) (2.46) 3.59
2)考证法:通过文献、历史记载、碑刻、民间传说等对已有的水文系列进行插补和 延长。
3)两系列的相关分析法:若分析站水文系列较短,而同一流域内或相近的另系列水 文系列较长,则可将该站作为参证站,将两站的水文系列通过回归分析的方法得 到相关方程,再通过相关方程对较短的分析站水文系列进行插补和延长,从而得 到更长的水文系列。
20
69
1130
0.77
0.59
1.04 1.08
965
(0.94) (0.88) 1.28
21
70
840
0.57
0.32
0.77 0.59
618
(0.60) (0.36) 0.61
22
71
1090
0.74
0.55
1.00 1.00
814
(0.79) (0.62) 1.04
23
72
407
0.28
0.08
K1
K1²
K1´
K1´² 流量y
K2
K2²
K1´ K2
1
1950
473
0.32
0.10
(396) (0.39) (0.15)
2
51
6170
4.20
17.64
(3985) (3.86) (15.13)
3
52
1000
0.68
0.46
(728) (0.71) (0.50)
4
53
3030
2.06
4.24
(2007) (1.96) (3.84)
0.37 .014
350
(0.34) (0.12) 0.16
24
73
630
0.43
0.19
0.58 0.34
529
(0.52) (0.27) 0.39
.
∑
35222
24
43.59 14.02 18.32 11007
13.99
17.66
17.81
① 回归分析方程式:
Y-Y=gsy/sx(X-X)
两系列近14年平均流量 :Y=786, X=1092
同频率的放流情况如何。 5)桥位附近是否有与已知水文站相关的其它水文站。 该水文站的水文
系列如何。 6)调查、搜集历史洪水情况(年份、流量、水位)。 7)收集所处地区的有关风、雨、流冰、气温等气象资料。
.
(2)水文观测资料的收集、整理和插补延长
1) 调查法:通过调查、走访河流两岸附近居民,通过他们对历史洪水的记忆对已有 的水文系列进行插补和延长。
840
0.57
0.32
0.77 0.59
622
(0.61) (0.37) 0.61
14
63
560
0.38
0.14
0.51 0.26
440
(0.43) (0.18) 0.29
15
64
1760
1.20
1.44
1.62 2.62
1000 (0.98) (0.96) 2.06
16
65
2073
1.41
1.99
✓ 了解桥梁所处的位置和所属河流、水系,勾绘汇水面积。 ✓ 收集与本桥位相关的水文、气象资料。 1)水文站的多年连续或不连续流量系列。 2)水位站的多年连续或不连续水位系列。 3)水文站多年使用的基本水文参数,如:糙率、比降、流速。 4)桥位上游是否有水坝,若有,其设计、较核频率各是多少、与桥梁设计
6)过程线叠加法:利用两支流洪水过程线叠加得到合流后桥位处的设计流量。 示例 1, 两系列的相关分析法算例: 例:某河有甲、乙两相邻水文站,甲站(参证站:流量X)有24年观测资料,乙站 (分析
站:流量Y)有14年,试应用甲站资料延长乙站资料,两站 资料如下表。
.
水文系5
54
916
0.63
0.40
(675) (0.66) (0.44)
6
55
2160
1.47
2.16
(1459) (1.42) (2.02)
7
56
1660
1.13
1.28
(1144) (1.12) (1.25)
8
57
393
0.27
0.07
(346) (0.34) (0.12)
9
58
3915
2.67
7.12
(2564) (2.50) (6.25)
10
59
213
0.15
0.02
(232) (0.23) (0.05)
11
60
337
0.23
0.05
0.31 0.10
295
(0.29) (0.08) 0.12
12
61
1845
1.26
1.58
1.69 2.86
1276 (1.24) (1.54) 2.74
13
62
桥涵水文与本行业其它专业有所不同,桥涵水文调查、分析、计算本身并无精度指 标要求,特别强调的是将通过各种途径和方法得到的计算结果进行比较、论证后确 定最终设计流量,使其更接近实际,更趋于合理。本次着重于桥涵水文分析、计算 的基本方法和途径。
以上内容是桥涵水文工作主要工作内容,但重中之重是设计流量的推算。至于桥长、 冲刷、调治构造物、桥面标高计算相比之下要简单得多,因此,本次的重点放在设 计流量的推算、外业调查、勘测的主要过程以及内业工作的主要内容和步骤。
桥涵水文计算
.
前
言
桥涵水文是公路、铁路、市政工程中桥梁、路基设计、建设的决定性因素之一,也 是衡量桥梁、路基是否符合相应的行业标准的最基本标准。更为重要是它事关洪灾 区人民的生命和财产的安全,是灾区人民群众逃生和抢险时有限的几条通道之一。 由此可见桥涵水文在桥梁、路基设计、建设中是极其重要的工作项目。
② 经计算得:
均方差: sy=416 sx=629
相关系数 g=0.96
4)流域面积比拟法:当上、下游水文站与测站流域面积相差不超过10%可直接引用。 如较大但不超过20%可按下式计算:
Q1=(F1/F2)ªQ2
5)水位、流量关系曲线法:当上、下游水文站间无支流汇入,两站相同年的最大洪 峰流量大致成比例,则可通过两站资料用如下函数进行插补和延长。 Q=f(Qˊ) H= f(Hˊ) Q= f( Hˊ)