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QS[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。表1-3过水面积ω及水位宽度B计算表桩号（m）地面标高（m）水深（m）平均水深（m）水面宽度（m）过水面积(m2)合计K1+18631.250ω=988.215B=195+19229.781.470.73564.41+22127.184.072.772980.33+24624.207.055.5625139+28523.467.797.4239289.38+31524.596.667.22530216.75+34426.125.135.89529170.955+35628.173.084.1051249.26+38131.2501.542538.5合计195988.2156.平均水深H均=ω/B=988.215/195=5.07m7.由谢—满公式V=m(H均)2/3I1/2=45(5.07)2/3(0.0003)1/2=2.299m/s8.设计水位时，过水断面流量QSQS=ωV=988.2152.299=2272m3/s设计流量偏安全考虑，选定QS=2300m3/sV=2.3m/sω=988.215m²B=195m1.4.3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Lj=QS/(βqc)（1-1）式中：QS——设计流量；取值为QS=2300m3/s；β——压缩系数；取值为β=k1(Bc/Hc)0.06=1.245；k1——稳定性河段取1.00；qc——河槽单宽流量，qc=QS/Bc=2300/195=11.79。Lj=QS/(βqc)=2300/(1.24511.79)=156.69m4.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VS=2.3m/s，QS=2300m3/s，冲刷系数P=1.4，系数计算：μ=10.375VS/L0=10.3752.3/(801.5)=0.99λ=1.5/100=0.015则Aq=QS/[μ(1λ)PVS]=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Lj=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=84.74m²Qn=ωnV均=84.742.3=196.848Qn/Qs=196.848/2300=6.78％查表得：η=0.02Vq=QS/ωj=0.992.31.4=3.326m/s由经验公式：ΔZ=η(Vq2Vch2)（1-2）Vch——采用建桥前全断面平均流速2.3m/s。故ΔZ=η(Vq2Vch2)=0.02(3.32622.32)=0.106m所以Z=ΔZ/2=0.05m1.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=15m/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Vw=15m/s。2wVgH均=9.815.07/15²=0.23480.7（2wVgH均）0.7=0.7（0.2348）0.7=0.25382wVgD=9.81600/15²=26.160.0018(2wVgD)0.45=0.00780436.01581.922wVgth0.2538=0.2480.13th0.243=0.0323HLj%=2.30.4520.720.7220.0018()0.13[0.7()][]0.13[0.7()]=0.175m2.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。Hj=Hs+H=31.25+0.05+0.1752/3=31.42m3.桥面标高的确定本河段不通航，采用桥下净空ΔHj=0.5m。桥梁建筑高度ΔHD=2.5m（预应力混凝土箱型梁桥）Hqm=Hj+ΔHj+ΔHD=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/m3。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=2900m3/s，桥台前缘桩号为k1+221和k1+381；粗糙系数m=45。桥孔长度Lj=381221=160m桥孔净长Lj1=80+40+401.51.51.5=155.50m由桥位断面知，河槽最大水深Hmax=7.79mH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A=(均HB√)̂0.15=1.16Q2=2715.66B2=L=160B=195λ=ωu/ωom=0.015查表得：u=0.98经计算得Hp=10.2m2.河槽中桥墩的局部冲刷桥下河槽的一般冲刷计算结果Hp=10.2m，其相应的冲刷流速为nbVVVVdBkH)(H46.0000068.00.15p6.0ξ（1-3）查表得kξ=1，B1=1.5，d=1mm1263pVEdH=3.104m/s由Hp=10.2m，D均=1mm，查得V0=0.365；VV0，砂质河槽。160.0)/(645.00053.010VBdV0034.0)/(lg23.235.90dVVn524.0361.14001.02.105.1146.00034.0068.015.06.0bH3.墩台的最低冲刷线桥位河段属于稳定性河段，河槽中的桥墩可采用相同的最低冲刷线标高，并以河槽中的最大水深计算冲刷深度，未考虑其他因素应起的冲刷取ΔH=0。总冲刷深度hs=Hp+Hb=10.2+0.524=10.724m最低冲刷线标高Hm=Hshs=31.2510.724=20.526m