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桥涵水文课程设计桥渡课程设计
中南大学
渡课程设计
学生姓名:
指导老师:
文雨松
日期:
2011年1月3日
桥渡课程设计指导书
1.桥梁状况
1。
桥梁位于I级干线,桥址轴线及梁底标高见图
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
桥址轴线及梁底标高
2.形态断面
25、50、
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。
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。
形态断面
桥下河底线
图2桥下河底线及形态断面坐标
Z75T
13.6
3E
if
2e.85
ps
皿号
tn号
02号
V7^6.92
T5
8.45
03-t
图4基础(圆沉井)
|150.mm
号墩地质线标高(米)
尺寸图
19J0,13000.CO
leaij1T300,oc
iseo,ibooo,oc
isei,00303,00
09307,OC
02316,OC
1S64,0ST&4,00
0342LOO
isee,05S7s,oo
1507,11300,00
ISeSi05700,00
lees,03216,00
1S70,oiaii,00
1S71|06750,oc
1572,02231,00
05Q43,00
lS74j01300,OC
1575,02311.0003421,00
lS77jO30SO,OQ
流量系列年份及流量(立方米
/秒)
图53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;特征为5公斤/立方米。
桥下表层土为砂卵石。
4.要求
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
测得浪高为0.27米。
含砂量
计算形态断面水位关系曲线,并画图。
计算设计流量,画出流量统计(P」11曲线)图形。
检算梁底水位。
检算3号桥墩的基础埋置深度。
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:
形态断面图(单位:
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一满宁公式计算各过水断面对应的的流速:
Vi丄R3I2
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
Qi,部分流量等于部分面积i与部分平均流速Vi的乘积:
QiiVi
数值见附表一),根据形态断面水位计算总和表可以画出形态断面水位关系图,如下图所示:
H(m)
0
560011200
16800224000Q(m^/s)
3.6
7.2
10.8
14.4
rv(m⑸
18
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,
期N:
NT2T1148
其中特大洪水考证
经验频率估算为:
对于a项特大洪水:
Pm-^(M
MN1
对于其余(n-l)项观测洪水为:
Pm—J(1
mN1
具体计算结果见下表:
1,2,3)
a)m1l
N1)nI1
顺序号
按年份顺序排列
按大小排列
经验频率(%)
年份
流量(m3/s)
流量
(m3/s)
1
193
.04
2
1931
17800
17800
4.08
3
196
.12
4
1961
908
11900
11.34
5
1962
9807
9807
16.55
6
1963
2316
8690
21.77
7
1964
6754
6754
26.98
8
1965
3421
6750
32.2
9
1966
5678
5700
37.41
1
678
42.63
该桥的年最大洪峰流量
11
1968
5700
5643
47.85
12
1969
3216
4300
53.06
14
197
.49
14
1971
6750
3421
63.49
216
68.7
16
1973
5643
2316
73.92
17
1974
4300
2311
79.14
18
1975
2311
2231
84.35
19
1976
3421
1811
89.57
2
8
94.78
2.2统计参数估算
2.3设计流量
通过适线法确定一条和经验点群吻合较好的理论曲线以求得设计流量值,根据经验点的计
算,分别选取Cs1.4、Cs1.6、Cs
1.8而保持Q、Cv不变的这3条理论曲线进行比较,计
算结果见下表。
3条理论曲线计算值
P(%)
1
2
5
20
50
90
95
曲线号
Q5783m3/s
3.5
2.85
1.98
0.64
-0.28
-0.94
-1.02
1
Cv0.72
Kp
3.52
3.052
2.4256
1.4608
0.7984
0.3232
0.2625
Cs1.8
Qp
20197.8
17512.4
13918.1
8382.1
4581.2
1854.5
1524
—3
Q5783m/s
3.27
2.71
1.94
0.71
-0.22
-1.04
-1.17
2
Cv0.72
Kp
3.3544
2.9512
2.3968
1.5112
0.8416
0.2512
0.1576
Cs1.4
Qp
19247.6
16934
13752.8
8671.3
4829.1
1441.4
904.3
Q5783m3/s
3.39
2.78
1.96
0.68
-0.25
-0.99
-1.1
3
Cv0.72
Kp
3.4408
3.0016
2.4112
1.4896
0.82
0.2872
0.208
Cs1.6
Qp
19743.3
17223.2
13835.5
8547.3
4705.2
1648
1193.5
将经验点群和理论曲线均描绘在海森几率格纸上,如下图所示:
3、梁底水位标咼检算
3.1确定设计流量通过时桥址断面水位标高
根据形态断面的水位关系曲线可知当Q20197.8m3/s,形态断面的设计水位为:
Hx36.958m,
桥下过水断面如下图所示:
桥下过水断面
3.2计算桥下河床断面(水位36.358m)
根据桥下过水断面图及设计流量通过时的桥下水位高可得:
桥下左滩:
6.9171117.274124.1911m2
桥下主槽:
桥下右槽:
过水面积
2
13.948m
水力半径R-
x
湿周x7.5507m
13.948,c"
1.847m7.5507
0m
j117.2741240.6366.38656.42518.7211276.38m2
桥下流速为
vm^0^15.824m/s
mj1276.38
建桥前从桥孔部分通过的流量为
3
117.2743.9441240.63611.41414623.2m3/s
117.2741240.6361357.91m2
0宓1.4694
V0m10.769
查表6-2得KsO.1,得桥前最大壅水高度
hj37.60937.310.5m
严重不满足水位净高要求,且已高出梁底,
故梁底水位不满足要求,检算结果不合格
4、基础埋置深度检算
4.1
计算一般冲刷
14160.6
(1)计算桥下河槽部分通过的设计流量Q2
Q2Q^Qp489.82"爲為37.120197.819473.2后/s
(2)计算单宽流量集中系数Ad
按平滩水位计算河宽
Bz289.36137.49151.87m
按平滩水位计算平均水深
Hz
549.958CCC一3.6211m
151.87
JBz015J151.87015
()1.2017
Hz3.6211
151.872.1532.14143.28m
桥下河槽断面上的最大水深
hem
36.35827.618.748m
heq
(6)
(7)
桥下河槽断面上的平均水深
1240.636C
8.169m
151.87
与汛期含沙量有关的系数E0.66计算桥墩水流侧向压缩系数卩
河槽流速为设计速度Vp15.824m/s,单孔跨径I。
32.75m,查表6-12,
0.955。
(8)计算桥下一般冲刷后的最大水深hp
35/35
AQ2hem
Bejheq
hp
—1/6
Ed
假设一般冲刷深度为与22.7m以上、25.2m以下,即一般冲刷线位于中卵石,取取d150mm
19473.2
5/3
8.748
hP
1.20170.955143.288.169
0.66501/6
20.32m
故假设不正确。
一般冲刷线标高=36.358-20.32=16.038v22.7m.
假设一般冲刷深度为与22.7m以下、5m以上,
即取d150mm
hp
19473.2
5/3
8.748
1.20170.955143.288.169
___.lc1/6
0.66150
18.204m
假设正确。
一般冲刷线标高=36.358-18.204=18.154m>5m,
(9)计算桥下河槽的一般冲刷发生后,墩前行近流速为
vEd1/6hp/30.661501/618.2042/310.528m/s
4.2、局部冲刷计算
(1)计算河床泥沙启动流速
(6)指数n1
0.251500.19
0.5417
_0.19
0.25d
Vo4.086
门1—
V10.528
(7)桥墩局部冲刷
ni
hbKK1BT(V0
V0
V0V0
0.5417
1.13850.46123.1060.6
一CCCCccc\10.5282.383“
(4.0862.382)4.122m
4.0862.382
最低冲刷线标高36.35818.2044.12214.032m5m,说明假设正确。
4.3、检查基础埋置深度
冲刷总深度18.2044.12222.326m
最低冲刷线标高36.35822.32614.032m
对于一般铁路大桥,当总冲刷深度超过20m时,基底埋置安全值为4m即基底至少应位于总冲刷线以下4m处的地基下。
故基础底面必须埋置在标高14.032410.032m以下,而基础
底面实际埋置深度标高19.92m,所以基础埋置深度不满足规范要求的。
经计算,水位和基础都不满足要求,故需要加大梁下净空和增大基础埋置深度。
Hs0.537.6090.538.109m,约取为38.2m,,所以可以通过换梁、抬道等方法调整梁
底标高,使其满足规定要求。
5.2基础埋深设计
对于总冲刷线超过20m的一般铁路大桥,基底埋置安全值为4m即基底至少应位于总冲刷线以下4m处的地基下,所以对3号桥墩有,墩台基底设计标高应为,14.032410.032m即取标高为10m>
5.3修改后的设计图
附表一
根据下图所示形态断面图可以计算得到水位关系中的
、v与水位高度H的关系,
具体计算数值见下表1。
表1水位关系值
主槽
水位咼度
(m)
27.87
湿周
(m)0
过水面积(m2)
0.000
水力半径
(m)
0.000
流速
(m/s)
0.000
流量
(m3/s)
0.000
28.87
121.352
117.571
0.969
3.462
406.996
29.87
128.634
242.144
1.882
5.390
1305.186
30.87
135.916
373.718
2.750
6.939
2593.269
31.87
161.262
516.372
3.202
7.681
3966.172
32.87
175.972
683.277
3.883
8.734
5967.892
33.87
175.972
863.820
4.909
10.212
8821.281
34.87
175.972
1038.680
5.903
11.547
11993.956
35.87
175.972
1213.540
6.896
12.809
15544.722
36.87
175.972
1388.400
7.890
14.012
19454.368
37.87
175.972
1563.260
8.884
15.165
23707.083
左滩
水位咼度
(m)
27.87
湿周
(m)0
过水面积
(m2)
0.000
水力半径
(m)
0.000
流速
(m/s)
0.000
流量
(m3/s)
0.000
28.87
0
0.000
0.000
0.000
0.000
29.87
0
0.000
0.000
0.000
0.000
30.87
0
0.000
0.000
0.000
0.000
31.87
0
0.000
0.000
0.000
0.000
32.87
0.9231
0.319
0.345
0.870
0.277
33.87
2.8228
1.911
0.677
1.363
2.604
34.87
4.4931
4.841
1.077
1.858
8.992
35.87
6.1634
9.108
1.478
2.294
20.890
36.87
7.8337
14.714
1.878
2.691
39.598
37.87
9.504
21.658
2.279
3.061
66.299
右滩
水位高度
(m)
27.87
湿周
(m)0
过水面积
(m2)
0.000
水力半径
(m)
0.000
流速
(m/s)
0.000
流量
(m3/s)
0.000
28.87
0
0.000
0.000
0.000
0.000
29.87
0
0.000
0.000
0.000
0.000
30.87
01
0.000
0.000
0.000
0.000
31.87
0
0.000
0.000
0.000
0.000
32.87
11.4932
3.965
0.345
0.870
3.448
33.87
18.0427
20.307
1.125
1.913
38.841
34.87
19.5683
38.645
1.975
2.783
107.533
35.87
21.0939
58.135
2.756
3.475
202.014
36.87
22.6195
78.777
3.483
4.062
319.965
37.87
24.1451
100.571
4.165
4.576
460.253
形态断面水位计算总和
水位高度
(m)
27.87
流速
(m/s)
0.000
过水面积
(m2)
0.000
流量
(m3/s)
0.000
28.87
3.462
117.571
406.996
29.87
5.390
242.144
1305.186
30.87
6.939
373.718
2593.269
31.87
7.681
516.372
3966.172
32.87
8.685
687.561
5971.617
33.87
10.003
886.038
8862.726
34.87
11.191
1082.166
12110.481
35.87
12.311
1280.783
15767.626
36.87
13.371
1481.891
19813.930
37.87
14.378
1685.489
24233.635
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