水文计算算例最终

1.4水文计算

1.4.1设计资料

1.大桥桥位地质剖面图。

2.水文资料：桥为河段为稳定性河段，设计洪水位频率1：100，设计洪水

位31.25m。

3.洪水含沙量ρ=3.2kg/m3。

4.桥位概况：本桥位于某市区外，跨越河流，河宽220米。

1.4.2计算设计流量Q S[10]

1.根据河道横断面图式，本河道采用单宽式，采用形态法计算。

2.依据桥位地质剖面图，假定为单宽式Ⅰ类河道，糙率n=0.0222，m=45。

3.洪水比降I=0.3‰。

4.设计水位31.25m，起止桩号k1+186—k1+381。

5.过水面积ω及水位宽度B计算，见下表。

6.平均水深H均=ω/B=988.215/195=5.07m

7.由谢—满公式

V=m⨯(H均)2/3⨯I1/2

=45⨯(5.07)2/3⨯(0.0003)1/2

=2.299m/s

8.设计水位时，过水断面流量Q S

Q S=ω⨯V=988.215⨯2.299=2272m3/s

设计流量偏安全考虑，选定

Q S=2300m3/s

V=2.3m/s

ω=988.215m²

B=195m

1.4.3确定桥孔长度

1.河段类型选择

依据桥位地质剖面图，假定该桥位河段为顺直型稳定性河段。

2.桥孔布设原则

(1)桥孔不宜过多的压缩河槽；

(2)墩台基础可以视冲刷程度，置于不同的标高上。

3.采用经验公式计算桥长

L j= Q S/(β⨯q c) （1-1）式中：Q S——设计流量；取值为Q S=2300 m3/s；

β——压缩系数；取值为β=k1(B c/H c)0.06=1.245；

k1——稳定性河段取1.00；

q c——河槽单宽流量，q c= Q S/B c=2300/195=11.79。

L j= Q S/(β⨯q c)=2300/(1.245⨯11.79)=156.69m

4.采用过水面积计算（冲刷系数法）[10]

上部结构采用预应力混凝土箱型梁桥,桥墩中心间距80m，假定采用单排双柱式桥墩柱直径d=1.5m，设计流速V S=2.3m/s，Q S=2300 m3/s，冲刷系数P=1.4，系数计算：

μ=1-0.375⨯V S/ L0=1-0.375⨯2.3/ (80-1.5)=0.99

λ=1.5/100=0.015

则A q= Q S/[μ(1-λ)P V S]=2300/[0.99⨯(1-0.015)⨯1.4⨯2.3]=732.488m2

根据桥位断面图

桥下毛过水面积为988.215m2略大于732.488m2。

桥孔净长L j=80-1.5+40+40-1.5-1.5=155.50m。

与经验公式计算结果接近，可以采用。

桩台前缘桩号为：k1+221，另一侧桥台前缘桩号为k1+381。

1.4.4确定桥面最低标高

计算壅水高度：

建桥后，左路堤阻水面积ωn =4.41+80.33=84.74m ²

Q n =ωn ⨯V 均=84.74⨯2.3=196.848 Q n /Q s=196.848/2300=6.78％ 查表得：η=0.02

V q = Q S /ωj =0.99⨯2.3⨯1.4=3.326m/s

由经验公式：ΔZ=η(V q 2-V ch 2) （1-2） V ch ——采用建桥前全断面平均流速2.3m/s 。

故 ΔZ=η(V q 2-V ch 2)

=0.02⨯(3.3262-2.32) =0.106m

所以Z '∆=ΔZ/2=0.05m 1. 计算浪高

根据设计资料中的气象地震资料：

气候条件：一月份平均气温-10℃，七月份平均气温+25℃； 风力：7级，V=15 m/s ； 地震烈度：7度。

考虑最不利影响，浪程D=600m ，平均水深H 均=5.07m ，风速V w =15m/s 。

2

w

V

gH 均=9.81⨯5.07/15²=0.2348

0.7（

2w

V

gH 均）0.7=0.7⨯（0.2348）0.7=0.2538

2w

V gD

=9.81⨯600/15²=26.16 0. 0018(

2w

V gD )0.45

=0.0078 0436.01581.922==w V g th0.2538=0.248 0.13th0.243=0.0323

H Lj%=2.3⨯0.45

20.7

20.722

0.0018(

)0.13[0.7()][]

0.13[0.7()]

w w

w

w gD V gh th th gh V th V g V =0.175m

2.计算水位

本河道无流水，其他引起水位升高的因素忽略不计。 H j = H s +H ∆∑=31.25+0.05+0.175⨯2/3=31.42m 3.桥面标高的确定

本河段不通航，采用桥下净空ΔH j =0.5m 。

桥梁建筑高度ΔH D =2.5m （预应力混凝土箱型梁桥）

H qm =H j +ΔH j +ΔH D

=31.42+0.5+6

=37.92m

故桥面标高采用37.92m 。

1.4.5冲刷计算

本河段以假定为平原顺直型河段，属稳定性河段，对河槽自然演变的影响不明显，对该桥位地质断面图分析，河床地质属中砂和细砂质土壤，应按砂质河槽计算。已知桥位河段历年汛期平均含砂量ρ=3.2kg/m 3。

该桥上部结构采用3跨80+2⨯40m 预应力混凝土箱型梁，下部结构采用钢筋混凝土单排双柱式桥墩，柱径D=1.5m ，钻孔灌注桩桩径D=1.5m ；桥台采用桩柱式，桩柱直径D=1.5m 。

1.河槽一般冲刷

根据地质剖面图分析，桥下河槽不可能扩宽。已知桥下河槽流量Q=2900 m 3/s ，桥台前缘桩号为k1+221和k1+381；粗糙系数m=45。

桥孔长度L j =381-221=160m

桥孔净长L j1=80+40+40-1.5-1.5-1.5=155.50m 由桥位断面知，河槽最大水深H max =7.79m H 均=ω/B=988.215/195=5.07m

由于河床为细砂及中砂，平均粒径采用D 均=1mm 单宽流量系数