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 =。

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=，n=。有明显的河槽宽度Bc ，则有：

n 0.90j 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 。

桥孔布置图

根据河床断面形态，将左岸桥台桩号布置在K52+。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+；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。

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

Qs 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，则天然空隙比e 取，查表知d 50=3mm 冲刷前桥下流速：m υ=

0.250.2550' 3.72

3.29' 3.72

10.5(1)

10.53(1)

3.11

m

m

c

v v d v -=

=+-+⨯⨯-m/s

系数

Ky=

0.50.50.533.290.10.1v ==- 桥前最大壅水高度：∆Z=

22226.430.53

()(3.29 3.00)0.32229.8

m om KnKy 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=1

2

∆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：

22

9.800.0211421.53w g v == 247.3009w

v g

= 229.8145030.6553321.53w gD v ⨯== 2

29.808.60

0.181817821.53w gh v ⨯== ∆2h =

0.45

0.7220.7220.00180.13th 0.7th 0.13th 0.7=w w w w gD v gh v gh v g v ⎧⎫⎛⎫⎪⎪ ⎪⎡⎤⎪⎪⎛⎫⎪⎪⎝⎭⎢⎥⎨⎬ ⎪⎡⎤⎢⎥⎛⎫⎝⎭⎪⎪⎣⎦⎢⎥ ⎪⎪⎪⎢⎥⎝⎭⎪⎪⎣⎦⎩⎭ 0.39m 。 因∆2h /h ==＜，应取K F =，则波浪高度：∆h 2=K F ∆2h =×=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∆；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∆，这样，静水面以上的波浪高度为波浪全高的倍，即∆=×=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∆。

∆h w =

222.61180

0.299.80430.00

v B gR ⨯==⨯m 凹岸对水流中线的超高为 ∆ = 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 +∆ +∆+∆+j h ∆+D h ∆

=+++++=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%=；通航净空高度为6.00m ；通航净宽为30m 。

H min =H tn +H M +D h ∆=++=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 。

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

mc B Q A h Q B λμ⎛⎫⎛⎫

⎪ ⎪

⎪

-⎝⎭

⎝

⎭

()0.66

0.90

5500159.98

1.04 1.331

2.3919.85472210.02700.97159.98m ⎛⎫⎛

⎫=⨯⨯⨯= ⎪ ⎪

⎪-⨯⨯⎝

⎭⎝⎭

按一般冲刷64-1公式计算

3/5

21/6mc p j c h AQ h L Ed h μ⎡⎤

=⎢⎥⎢⎥⎣⎦

3/5

1/61.33550012.39

19.240.97154.160.4639.49

m ⨯⎡⎤

=⨯

=⎢⎥⨯⨯⨯⎣⎦