桥梁设计计算

桥涵水力水文

——设计计算

一、设计基本资料

南方地区某二级公路上，拟修建一座跨越一条跨河流的钢筋混凝土简支梁中桥，梁高1.5m （包括桥面铺装在内），下部为单排双柱式钻孔柱墩，墩径为 1.2m；采用Ｕ型桥台，台长为6m，桥前浪程为1.2km，沿浪程平均水深为3.0m，无水拱和河床淤积影响，桥前最大壅高不超过0.6m。桥位河段基本顺直，桥面纵坡为+2%，桥下为六级航道，汛期沿浪程向为七级风力，推算设计洪水位为64.00m，推算设计流量为3400m3／s，桥下设计流量为河床平坦，两岸较为整齐，无坍塌现象。桥位处河流横断面桩号K0+622.60为河槽与河滩的分界桩。经调查，桥位河段历年汛期平均含沙量ρ约为3kg/m３，据分析桥下河槽能扩宽至全桥，但自然演

变冲刷为0m。粗糙系数为：河槽m

c ＝44，河滩m

t

=29；洪水比降为0.3‰,历史洪水位水痕标

高为79.30m，河沟纵坡Ｉ与洪水比降基本相同。另据钻探资料，河槽部分在河底以下8m内

均为砂砾层，平均粒径_

d＝2mm,d50＝2.5mm,n c＝0.030；河滩部分在地面以下6m内为中砂，

表层疏松为耕地，n t＝0.025。桥位断面以上集雨面积为566km2,桥位上游附近有一个水文站（乙站），集雨面积为537km2，具有1955年至1982年期间24年断续的年最大流量资料；通过洪水调查和文献考证，该河历史上曾在1784年，1880年，1920年，1948年发生过几次较大洪水，其中1784年洪水量级大于1880年，特大洪水值认为是大于3500m3/s。在邻近流域的河流上，也有一个水文站（甲站），可搜集到1951年至1982年连续32年的年最大流量资料。两流域的特征基本相似，气候和自然地理条件基本相同，且两河流上都没有水工建筑物。

二、用相关分析法插补延长乙站流量资料

1、比较甲、乙两站均有实测资料并分别求出平均流量。（甲乙分别为

—

Q

x 、—Ｑ

y

计）

—

x Q ＝∑=n

i i

Q 1

／n ＝24

51992＝2101.36m 2

/s

—

Ｑy ＝∑=n

i i

Q 1

／n ＝

24

40810

＝1700.45m 2/s

1、列表计算k x ，k y ，k x ２

，k y ２

，k x •

k

y

。

2、计算相关系数r 及机误4Er.

r =

∑∑∑===---•n

n n

n yi xi n

n yi xi

n n n

k k k

k 1

1

2

2

1

)

)((=

)

24014.27)(24107.26(24

226.27---=0.830

4Er ≈±2.698

n

r 2

1-=± 0.171

r =0.965φEr 4=0.171 则，甲、乙两站流量为直线相关。

3、计算期望值σx ，σy

σx ＝－

x •

1

1

2--∑=n n

n

n xi

k

＝2101.36⨯

23

24

107.26-=637.374

σy =－

y •1

1

2--∑=n n

n

n yi

k

=1700.45⨯

23

24

014.27-=615.460

5、列表回归方程

)(248.1-

--=-y y x x

6、利用回归方程)(248.1-

-

-=-y y x x 插补可得乙站流量 ：

1951年 得，y=789 m 3/s 1952年 得，y=1859m 3/s 1953年 得，y=1335m 3/s

1954年 得，y=1570m 3/s 1960年 得，y=3296m 3/s 1967年 得，y=3574m 3/s 1974年 得，y=2989m 3/s 1978年 得，y=3959m 3/s

三、运用适线法求该桥的流量

1、计算经验频率

（1）按连续系列第一种方法（单独连续系列处理）

首先依流量从大到小顺序排列如表2。实测数n=22，计算的经验频率如表2。实测期Ｎ＝32(1951-1982),包括此范围内的实测和调查资料，计算频率如表2。调查期Ｎ＝103(1880-1982),考虑到本期后续调查流量的可能遗漏，频率计算排到1954年为止。考证期Ｎ＝199(1784-1982,考虑到本期后续调查流量的可能遗漏，频率计算排到1880年为止。

经验频率的选用的方法是：安资料期唱的向资料期短的，每一流量逐列选取频率值。但若以实测期计算频率来控制整条经验频率曲线，可以在同一流量下，取实测期和实测数两系列中计算频率较大者作为选用值。经验频率选用列于表2(14栏)。（2）按不连续系列第二种方法计算，讲计算的计算频率值填入表2(16栏)。

取第一种方法和第二种方法计算的计算频率值的较大值为最终选用值，绘出一条经验频率曲线。

洪峰流量资料

表2

序号

经验频率p(%)

年份 流量 年份 流量 第一种方法

第二种方法 最终值

序

号

实

测

数n=24 序号 实测期Ｎ=32 序号 调查期Ｎ=103 序号 考证期Ｎ=199 选用

值

序

号

选用值 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1 1784 4100 1784 4100 1 0.5 0.5 1 0.5 0.5 2 1880 3800 1978 3959 1 1 2 1 1 2 1 1 3 1920 3350 1880 3800 2 1.9 3 1.5 1.9 3 1.5 1.9 4 1948 3600 1948 3600 3 2.9 4 2 2.9 4 2.9 5 1951 789 1967 3574 1 3 4 3.8 3.8 5 3.8 6 1952 1859 1920 3350 2 6.1 5 4.8 6.1 6 6.1 7 1953 1335 1960 3296 3 9.1 6 5.8 9.1 7 9.1 8 1954 1570 1974 2989 4 12.1 7 6.7 12.1 8 12.1 9 1955 2000 1959 2950 1 4 5 15.2 8 7.7 15.2 9 15.2 10 1956 2380 1958 2600 2 8 6 18.2 18.2 10 18.2 11 1957 2100 1961 2500 3 12 7 21.2 21.2 11 21.2 12 1958 2600 1968 2450 4 16 8 24.2 24.2 12 24.2 13 1959 2950 1956 2380 5 20 9 27.3 27.3 13 27.3 14 1960 3296 1966 2250 6 24 10 30.3 30.3 14 30.3 15 1961 2500 1971 2170 7 28 11 33.3 33.3 15 33.3 16 1962 1000 1957 2100 8 32 12 36.4 36.4 16 36.4 17 1963 1100 1955 2000 9 36 13 39.4 39.4 17 39.4 18

1964

1360

1979

1900

10

40

14

42.4

42.4

18

42.4