桥涵水文设计.docx

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桥涵水文设计

第一章　桥涵设计的一般规定g_（0|p6

R 

1.1　桥涵设计的基本要求b:

}`O!

UB_w 

　　公路桥梁应根据所在公路的使用任务、功能和将来发展的需要，按照安全、适用、经济和美观的原则进行设计。

|WB<_yA1 

　　高速公路、一级公路上的各类桥涵和二级、三级、四级公路上的小桥与涵洞的线形及其与公路的衔接一般应符合路线布设的规定。

_.wD>0Ig 

　　二、三级、四级公路上的特大桥、大、中桥桥位，原则上应服从路线走向，桥、路综合考虑，昼选用在河道顺直、水流稳定、地质良好的河段上。

当桥上线形为曲线时，其各项技术指标应符合路线布设的规定。

桥上纵坡不宜大于4%，桥头引道纵坡不宜大于5%；位于市镇混合交通繁忙处，桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得大于3%。

桥头两端引道线形应与桥上线形相配合。

e_wz8]K_）n 

　　公路桥涵应根据因地制宜、就地取材、便于施工和养护的原则，合理选用适当的桥（涵）型。

pX]*&[X?

_ 

　　公路桥涵应考虑农田排灌的需要。

靠近村镇、城市、铁路及水利设施的桥梁，应适当考虑综合作用。

"9_-du_Dg 

　　公路桥涵必须能安全宣泄设计洪水量，必要时应修建导流构造物或防护构造物。

%TUljXK} 

1.2　桥涵跨径9_BGP_q）# 

　　1.2.1特大桥、大、中、小桥及涵洞的划分_,sk;|OAI 

　　特大桥、大、中、小桥及涵洞按单孔跨径或多孔跨径总长划分，一般规定如表1.2。

6-#f1_D6_ 

　　1.2.2标准跨径B:

tS_T（__ 

　　标准设计或新建桥涵，当跨径在60m以下时，应尽量采用标准跨径。

f{l_g{g_A（ 

表1.2　桥梁涵洞按跨径分类>#R<*?

*D} 

桥涵分类  多孔跨径总长L（m）  单孔跨径Lk（m）A0M）*_9f 

特大桥  L≥1000  Lk≥150e（BF=gesgp 

大桥  100≤L＜1000  40≤Lk＜150/Z>#lM_g\. 

中桥  30＜L＜100  20≤Lk＜40_U$d.B'*）z 

小桥  8≤L≤30  5≤Lk＜20__-zH_J_#_ 

涵洞  L＜8  Lk＜55_M9_T_3 

注：

①单孔跨径系指标准跨径而言。

g`gH]WFcG 

　　②多孔跨径总长仅作为划分特大桥、大、中、小桥及涵洞的一个指标；梁式桥、板式桥涵为多孔标准跨径的总长；拱式桥涵为两岸桥台内超拱线间的距离；其它型式桥梁为桥面系车道长度。

hti__）<#f 

　　③圆管涵及箱涵不论管径或跨径大小、孔数多少，均称为涵洞。

zF（_I#|

Vo 

　　桥涵标准跨径规定为：

\x）T_]Gc_m 

　　0.75m、1.0m、1.25m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m、4.0m、5.0m、6.0m、8.0m、10m、13m、16m、20m、25m、30m、35m、40m、45m、50m、60m。

KCDEMs}}zM 

注：

标准跨径：

梁式桥、板式桥涵以两桥（涵）墩中线间距离或桥（涵）墩中线与台背前缘间距为准；拱式桥涵、箱涵、圆管涵以净跨径为准。

6_\__g]Y_ 

　　1.2.3桥梁全长（总长度）D>~_z{H_%\ 

　　桥梁全长规定为：

有桥台的桥梁为两岸桥台侧墙或八字墙尾端间的距离；无桥台的桥梁为桥面系行车道长度。

L_$__l'wz 

1.3　桥涵设计洪水频率QOEcp%6I} 

　　永久性桥涵设计洪水频率，一般规定如表1.3。

d_"Hh9O}6 

表1.3　桥涵设计洪水频率#）hM]_=,_e 

构造物名称  公路等级8_{_@|Ml 

  高速公路  一  二  三  四gE0k|Z（RF 

特大桥  1/300  1/300  1/100  1/100  1/100|jk_"_;h 

大、中桥  1/100  1/100  1/100  1/50  1/50-k|r#^（G_2 

小桥  1/100  1/100  1/50  1/25  1/25PiM_h]_0 

涵洞及小型排水构造物  1/100  1/100  1/50  1/25  按具体情况确定=m_:

xf_&r# 

路基  1/100  1/100  1/50  1/25  按具体情况确定*

h!

gjb_i 

　　二级公路的特大桥及三桥、四级、公路的大桥，在水势猛急、河床易于冲刷情况下，必要时可提高一级洪水频率验算基础冲刷深度。

_20___0/__ 

　　三级、四级公路在交通容许有限度的中断时，可修建漫水桥和过水路面。

漫水桥和过水路面的设计洪水频率，应根据容许阻断变通的时间久暂和对上下游的农田、城镇、村庄影响以及泥砂淤塞桥孔、上游河床的淤高等因素确定。

b\Y<1EV^_[ 

1.4  桥面净空_PF2PMEBx!

　　桥面净空应符合本标准第2.0.4条关于公路建筑限界的规定。

特大桥及大桥的侧向宽度可适当减小。

中、小桥和涵洞宜与路基同宽。

_F_c_

_M 

　　三级公路山岭重丘区及四级公路上桥梁的行车道宽度一般采用7m，仅在路基宽度为4.5m的路段上采用4.5m。

当改建四级公路时，在满足行车条件下，对桥面行车道宽度为6m的原有特大桥及大中桥或暂不加宽。

}KEyJj3"DA 

　　高速公路、一级公路一般宜设计为上、下行的两座独立桥梁。

3vf_m$sx@ 

　　人行道的宽度一般为0.75m或1.0m；大于1.0m时，按0.5m的倍数增加。

一级、二级、三级、四级公路上不设人行道的桥梁应设置栏杆和安全带。

小桥和涵洞可仅设缘石或栏杆。

@_@"_}_i7 

1.5　桥下净空epI&R）]_ 

　　桥下净空应根据计算水位或最高流冰水位加安全高确定，当在河流中有形成流冰阻塞的危险或有漂浮物通过时，桥净空应按当地具体情况确定。

对于有淤积的河床，应适当增加桥下净空的高度。

）y4bb^;__z 

　　在通航的河流上，桥下净空应符合通航标准。

_$A]2Iw!

& 

1.6  渡口码头Anr''J&9`H 

　　渡口位置应尽量选择在河床稳定、水力水文状态适宜、无淤积或少淤积的河段。

/_'k4NXnW3 

　　码头引道纵坡：

直线码头一般为9%～10%；锯齿式码头一般为4%～6%。

引道宽度：

二级、三级公路不应小于9m；四级公路不应小于7m?

f_f!

（_U 

第二章设计洪水流量的推算

_）c!

7V_）z 

一、通过形态调查，确定三系数，推算规定频率流量7DZxr__Vw 

1．平均年洪峰流量和历史洪峰流量

yw2Mr+9_I 

1）水文断面附近，实测和调查，获得10年（个）以上年洪峰流量，可直接计算：

         fy]z

2）调查到平均洪水位，建立水文断面，利用均匀流公式，可计算出与对应的平均年洪峰流量。

OH_._^_m6Z 

3）水文断面附近，调查到历史洪水位并确定其洪水频率时；用均匀流公式计算出与历史洪水位相对应的历史洪峰流量。

____0_11N 

2．变差系数和偏差系数 r9MS_,K_G8 

地区——、+g%

_h,@ 

当有、、——SB_~HHx09 

当有、、——=/5i71_@?

q; 

       9dS<^E（ZF 

m_n_zB90< 

二、连续系列洪水流量的推算WO;2=[_#O; 

试错适线法!

m]___tB 

1）绘制经验频率曲线2/_o__,k 

2）初选三参数  ._+3__~_w 

 利用公式计算、；一般在范围内假定_S_b_QM!

Q 

3）适线选定三参数

__

A_TRB9 

4）根据确定的三参数，推算规定频率流量_*g_ga_i_?

_E;1QD/_E$ 

三、按不连续系列推算规定频率流量2I[（UMI

$7 

1．经验频率计算"J（_T?

_|_t 

1）第一种方法_;_$.^___ 

适用：

实测系列较长，代表性较好zp'Vn__7 

历史洪水可靠性较差时@_|_2s__F 

——历史洪水:

p_JKZ2B, 

 实测系列aN__5"[& 

JZup_}_{a 

实测数——水文站年洪峰流量所有实测资料的统计数6D_uA___ 

实测期——水文站年洪峰流量从最远实测年份到统计时的总年数。

1v~1?

+a\2 

调查期——调查洪水流量从最远资料年份到统计时的总计年数。

_f0@4>\g 

考证期——考证洪水流量从最远资料年份到统计时的总计年数。

_'e:

rL_._ 

2）第二种方法 H_Vz|*?

&6 

适用：

实测系列差2T_ccIv 

  调查可靠——洪水+实测共同系列_R~?

9__+ 

特大洪水：

比一般年洪峰流量大得多的特大洪峰流量___us_kJ（!

Yn5

_a4___ 

E$C__0\O!

7 

2．矩法（克里茨基一闵开里公式）确定统计参数GK&_R,q5} 

4_3_G2{ 

p5Wz.n_.<' 

3．规定频率流量的推算

D_+_xPd< 

例题：

某一级公路拟建一座大桥。

桥位上游附近的一个水文站，能搜集到14年断续的流量观测资料，经插补和延长，获得1963年至1982年连续20年的年最大流量资料；又通过洪水调查和文献考证，得到1784年、1880年、1948年和1955年连续系列前四次特大洪水；1975年在实测期内也出现过一次特大洪水。

以上洪水资料列于下表中。

_B8r#o=q1 

分析可知，以上资料属于共有5个特大值的不连续系列，即a=5；实测期为20年，即n=20；实测期内有一个特大值（1975年）即l=1；特大洪水最早出现年份是1784年，而实测期最后年份是1982年，则考证期N=（1982-1784）=199年。

5}4>_vE_n 

解：

_F`RwB_Ojs 

c,Yd#nok_C 

Qj=18070；Qi=33330yk/BQ|_G_ 

=1801

B*otquz 

                \<%_?

=C'w~ 

=0.34.$zo_~m_R 

I（va_;hG

根据计算表中数据在海森几率格纸上绘出经验频率曲线如下图所示。

O0QK`F/）* 

适线过程见书中P56（原理在P33页）g_e__L3_9 

（注：

关于适线时，偏离较大的点不适合作为比较对象，而应采用经验频率曲线上的点来计算）_/{!

?

e 

得到三个参数：

c=<5DC&_p_ 

1801m3/s，=0.36，=0.90HG&rE_3@ 

@（any^QJ 

]SG（_Y_r

F 

d[y（u

-_$o4WSd~ 

不连续系列计算示例7|Q;E|=-Y 

序号  洪水资料    按流量大小排列  m!

Fx_#___ 

经验频率M6H#Y2!

ZbC 

p（%）DGO\&^

GT^ 

（采用值）zA*I=3_E（_ 

5'S~PQka_* 

  ki  （ki-1）^2fm$）_?

E_Rp 

  按年份顺序排列          /Bp5^_（s__ 

  年份  流量L:

U.@_\ 

（m3/s）  年份  流量s|_IC;C__| 

（m3/s）      WFG`-8_e[I 

1  1784  3900  1784  3900  0.5          2.165464  1.358305  ___r0_,XR 

2  1880  3800  1880  3800  1.0  V~_fP_p"F 

2.109939  1.231964  E_@__]_L

3  1948  3350  1955  3550  1.5    1.971127  0.943088  ?

XB[aw_TD~ 

4  1955  3550  1975  3470  2.0    1.926707  0.858787  #"!

q_@b,D 

5  1963  2570  1948  3350  2.5          1.860078  0.739734  f7?

IXD_Q>!

6  1964  3025  1964  3025    9.5  7.4      1.679622    0.461887`%Dz__8Z 

7  1965  1750  1970  2805    14.3  12.3      1.557468    0.3107710F9p_'_C 

8  1966  1600  1963  2570    19.0  17.1      1.426985    0.182316C_qR__^w（ 

9  1967  1490  1968  2270    23.8  22.0      1.260411    0.067814R3hyz~\x_& 

10  1968  2270  1974  1960    28.6  26.9      1.088284    0.007794;|pw;_-_ 

11    1280  1979  1840    33.3  31.8      1.021655    0.000469_@7`=__0;g 

12  1970  2805  1965  1750    38.1  36.6      0.971682    0.000802q_h#?

a'__ 

13  1971  1680  1972  1710    42.9  41.5      0.949473    0.0025531.I58（0~_+ 

14  1972  1710  1971  1680    47.6  46.4      0.932815    0.0045144WP@F0@n3 

15  1973  1580  1966  1600    52.4  51.3      0.888395    0.012456）`K!

XX$% 

16  1974  1960  1973  1580    57.1  56.1      0.87729    0.01505865U_&P5__W 

17  1975  3470  1978  1550    61.9  61.0      0.860633    0.019423v___P'_#x 

18  1976  1100  1981  1510    66.7  65.9      0.838423    0.026107_=w_!

6un 

19  1977  1310  1967  1490    71.4  70.8      0.827318    0.029819i-,_:

z=__J 

20  1978  1550  1982  1460    76.2  75.6      0.810661    0.035849I_e（M9QMp 

21  1979  1840  1977  1310    81.0  80.5      0.727374    0.074325a+<{!

+3v 

22  1980  840    1280    85.7  85.4      0.710716    0.083685*_@$__"9 

23  1981  1510  1976  1100    90.5  90.3      0.610772    0.151499$0__*D7P^8 

24  1982  1460  1980  840    95.2  95.1      0.466408    0.284721axz-H`oq4 

        51400              5.131878  1.771861,L___\>mGw 

S_]?

I_7__ 

第三章、桥孔的布置~cSE__9ul 

一、桥孔的布置原则j_%i6H1#.Z 

1、原则：

安全、适用、经济、美观、生态环境_*__BK_IA 

1．1桥孔设计必须保证设计洪水以内的各级洪水和泥沙安全通过，并满足通航、流冰、流木及其他漂浮物通过的要求。

l_:

_*.0T_j 

1.2桥孔布设应适应各类河段的特性及演变特点，避免河床产生不利变形，并且做到经济合理。

各类河段的特性及河床特点见表5-1-1。

_uOPLJ?

_% 

1.3建桥后引起的桥前壅水高度、流势变化和河床变形，应在安全许可的范围之内。

I_U\h,_Ug 

1.4桥孔设计应考虑桥位上下游已建或拟建的水利工程、航道码头和管线等引起的河床演变对桥孔的影响。

9yp'-RK_jw 

1.5桥位河段的天然河道不宜开挖或改移。

开挖、改移河道应具有可靠的技术经济论证。

'_^（qlCI 

1.6跨越河口、海湾及海岛之间的桥梁，必须保证在潮汐、海浪、风暴潮、海流及海堤泥沙运动等各种海洋水文条件影响下，正常使用和满足通航的要求。

3*N0o_c^_m 

2、位置、走向：

~）*uJwW/a 

高速、一级的各类桥涵4j_W<*_jM 

和二、三、四级的小桥、涵洞——服从路线=_nv/__r 

在二、三、四级的特大、大、中桥——原则上服从路线[0_lO0ik>G 

           桥路综合考虑：

河顺、水稳、地质好_f_a!

8+kfi 

3、桥纵坡：

$__`<-_;kI 

桥上≤4%  （≤3%，市镇，混合交通繁忙）u_Cc_5_）_ 

桥头引道≤5%（≤3%，市镇，混合交通繁忙）XV1_XzG#C 

4、泄洪、输沙、凌汛、通航Xt__!

wO_W 

政治、经济、军事、法律f{h2>nEj\ 

地方利益、环保、文物等ON"p^o>/_?

_!

\\OMAf7 

二、桥孔最小净长Lj的计算6_O__"_y 

桥孔长度Lq、桥孔净长Ljbjq.__nn<= 

要求：

排洪、输沙=）J）xH_!

N 

考虑：

安全、经济、壅水、冲刷d}_wE4（]b_ 

方法：

峡谷性河段——地形定o;___>qsn8 

其他河段——公式算c___Iq!

MH 

公式：

_lYU?

_j|n 

1、河槽宽度公式~xcU6@/_ 

1.1峡谷河段、可按河床地形布孔，不易压缩河槽，可不作桥孔最小净长度计算。

r_r2^sQ;__ 

1.2开阔、顺直微弯、分汊、弯曲河段及滩、槽可分的不稳定河段的最小净长：

4^!

%_>V"d/ 

h_]}DMVV_] 

式中：

Lj——最小桥孔净长（m）；_3_bHB$n 

Qp——设计流量（m3/s）；r+t___HVh 

Qc——设计水位下，天然河槽流量（m3/s）；I"）m_g~f__ 

Bc——天然河槽宽度（m）；_.>2]m[53 

K、n——系数、指数，下表；_x__dMY2_u 

河段类型  K  n3{gzV

b_Z# 

开阔、顺直微弯  0.84  0.90（UZ]_.+）_s 

分汊、弯曲河段  0.95  0.87f[?

_JLp 

滩、槽可分的不稳定河段  0.69  1.59__Xm_<|m#_ 

U_YzNaw4/x 

2、宽滩河段&g]s_@S|_% 

@Thri_z_h 

式中：

——河槽平均单宽流量Ql"~_

z^L 

    -_]G=Q11 

  ——水流压缩系数，；TgKSE__1_ 

  ——河滩流量（m3/s）。

V5g__r-^E_ 

3、滩、槽难分的不稳定河段P_1|3%#_c 

（D__n_1Eov 

m%c_]+Our` 

式中：

B0——基本河槽宽度（m），；^2i$AM_1t 

——多年洪水平均流量（m3/s）；

2'Raj'2S4 

——河床泥沙平均粒径（m）；@X_P_~N_ 

Cp——设计洪水频率桥长换算系数n6_wx_/:

_ 

三、定桥孔长度.N7&J___y 

考虑：

满足上述要求外，还应结合桥位地形，桥前壅水、冲刷深度、河床地质等情况，作出不同桥长的技术经济比较，综合论证后确定。

SZ:

_R~4_A 

不同河段上桥孔布设（表5-1-2a、b，高冬光）!

j3Xzn__9_ 

Yo

Zd,}i 

Nh_!

_U 

q（_B_RJ（_ 

Jg$NYs.xZ 

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D\E"v,Y\+O 

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           图1i_phdJZ/f

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