桥渡设计

课程名称：桥渡设计设计题目：桥梁孔径设计院系：土木工程系专业：铁道工程学号：2009姓名：指导教师：马戎西南交通大学峨眉校区2012年12月15日某二级铁路跨越一平原次稳定河段，基本资料如下：（1）水文资料①桥位附近水文站历年最大流量及相应水位资料（见本题表1）。1887年、1974年和1975年的流量是由调查得到的历史洪水位推求而得，其中1974年、1975年亦在实测期内。②汛期含沙量3/0.1mkg。③河段基本顺直，桥位轴线与河道正交，属狭窄水面的河流，河槽内天然冲於比较明显，主流在河槽内摆动，河槽水流天然平均流速为2.8m/s。④河槽粗糙率41/1cn，河滩粗糙率30/1tn。⑤河床比降%014.0i。⑥容许冲刷系数p=1.1。（2）桥位断面及地质资料①XX江桥位断面测量资料（见本题表2）；②桩号K94+805、K95+073为滩槽分界点；③河床土质情况：河床土壤为松软土壤；表层平均粒径为0.35mm，厚0.80m；下层平均粒径为25mm，厚8.00m。（3）设计计算要求①设计流量和设计水位的推求；②确定桥长及布孔；③确定桥面最低标高；④确定墩台基础最小埋深；⑤设计计算说明书、Q—H关系曲线图、频率曲线图和桥孔布置图。表1年最大流量及水位年份年最大流量Q（m3/s）相应最高水位H（m）年份年最大流量Q（m3/s）相应最高水位H（m）年份年最大流量Q（m3/s）相应最高水位H（m）18871300039.41973670036.651980270033.751967345034.3819741010037.901981570035.561968830037.2519751140038.551982600036.101969790037.131976560035.541983330034.101970580035.601977380034.671984550035.501971630036.181978592035.701985450035.001972665036.601979590035.681986605036.20表2桥位断面桩号河床标高（m）桩号河床标高（m）桩号河床标高（m）K94+79542.81+85721.45+06325.89+79641.55+88520.78（槽）+07330.00+79838.95+91020.65+08131.08+80035.99+92722.18+08533.20+80231.54+94923.02+09635.78(槽)+80530.00K94+96122.95+10238.44+80927.71+98923.53+10838.70+82224.50K95+02624.80+11238.95+83523.50+04925.31+12344.00+13445.00解：一、设计流量的求解1、经验频率计算分析可知，一共分为2阶段计算，第一阶段为100的历史洪水调查考证的;第二阶段为20年的调查洪水。洪水计算频率表如下：年份流量大洪水顺位实测洪水顺位经验频率PKi(Ki-1)^2(Ki-1)^318871300010.990%2.26571.60212.0278197511400211.980%1.98690.97390.9611197410100322.970%1.76030.57810.43951968830038.077%1.44660.19940.089119697900413.184%1.37690.14200.053519736700518.291%1.16770.02810.004719726650623.398%1.15900.02530.004019716300728.504%1.09800.00960.000919866050833.611%1.05440.00300.000219826000938.718%1.04570.00210.0001197859201043.825%1.03180.00100.0000197959001148.932%1.02830.00080.0000197058001254.039%1.01090.00010.0000198157001359.145%0.99340.00000.0000197656001464.252%0.97600.00060.0000198455001569.359%0.95860.0017-0.0001198545001674.466%0.78430.0465-0.0100197738001779.573%0.66230.1140-0.0385196734501884.680%0.60130.1590-0.0634198333001989.786%0.57510.1805-0.0767198027002094.893%0.47060.2803-0.14842、统计参数计算：（1）平均流量Q计算：smQQhlnaNQNQahlnli/5333)10500152720(1302200241002001)(13111史特（2）离差系数vC值计算：34.0)2669778961641091(1302200908409181200153331))()(()(111112122ajhhlnilijvQQQQhlnaNQQNQC（3）偏差系数sC值的计算：820.034.0)3200(13022003301.10765.4)3())1()1(()1(3313133vhhlhjljisCNhlnaNkkkC（4）误差的计算：025.062.134.0262.175.034.021200234.0275.02122222svsvvCCCCCNCv461.0)62.116562.15.11(2006)1655.11(64242ssCCCNs248.0200)62.15.162.134.062.134.062.15.66(62.11)5.15.66(114322243222/ssvsvssCCCCCCCCNCvs3、应用求矩适线发确定采用的统计参数和理论频率曲线：因为：34.0vC820.0sC所以（1）先试取：34.0vC，9.0=sC，查表计算得：P%0.51251050759099φp3.42.962.51.861.34-0.15-0.73-1.15-1.661+Cvφp2.1562.00641.851.63241.41540.9490.77370.64350.4854Qp118061105010184904681215471443936922785通过画图可得理论频率曲线较经验曲线偏低。（2）试取：34.0vC，20.1=sC查表计算得：P%0.51251050759099φp3.663.152.621.911.34-0.19-0.74-1.08-1.451+Cvφp2.24442.0711.89081.64941.45560.93540.77060.66520.5505Qp1324812340113981013591218400742158175159通过画图可得理论频率曲线较经验曲线还是偏低。（3）试取：34.0vC，70.1sC查表计算得：P%0.51251050759099φp3.743.212.671.9211.34-0.21-0.74-1.06-1.381+Cvφp2.27162.09141.82771.59551.41540.93490.77060.67140.5722Qp12390.211570.510487.1915581215364442138523283画图得知理论频率曲线与经验曲线整体分布较好。所以采用参数值：34.0vC，70.1sC为最终的理论频率曲线。由理论频率曲线易得：当P=1%，smQp/5.115703二、设计水位的求解：1、水位与流量的关系曲线：此河段水流稳定，所以Q-H曲线宜采用较稳定的水位与流量关系的曲线。下图为该河段较稳定水位与流量的关系图：稳定的水位—流量关系曲线2、设计水位的推求：根据水位—流量关系曲线，利用EXCEL添加对数趋势线，可近视得水位与流量的公式：2589.5)ln(5446.3xy将设计流量：smQp/5.115703代入上公式，可得设计水位：mHp009.37三、桥长与布孔的确定：1、冲刷系数及设计流速：冲刷系数p=1.1，设计流速smvp/8.2。桥址断面图2、桥下断面积计算：根据CAD工具查询得：294.4078ωm=槽205.32ωm=左滩234.117ωm=右滩24.149ωm=河滩3、孔径布置：2066.37560cos8.21.15.11570cosmpvQppgα显然：3366.375694.4078WmWmg槽，所以考虑只河槽上布孔及满足过水要求。将两滩槽分界点作为桥台布置点，则桥长mL2704、桥跨布置：通过水文调查得知该河段处在松软砂性土壤上，冲淤明显，主流在河槽内摆动因为桥长为270m，故可采取四跨预应力混凝土连续箱梁桥，其布置形式为：mmm4095240。桥孔布置图四、桥面最低标高的确定：由设计资料可得桥位处河流水面狭窄，河槽内天然冲於比较明显，主流在河槽内摆动，故按照不通航河流的桥面设计高程。计算公式如下：0minΔΔΔ∑hhhHHjs+++=1、桥前最大雍水高度MZ的计算：)(ηΔ22vvZMM=对于平原河流取0.10，对于松软土，颗粒直径1mm以下查表5—7取smvvpM/8.2smv/74.24.14994.40785.11570所以：mZM03.0)74.28.2(10.022Δ2、波浪计算高度：由于无实测资料，故可考虑不计。3、河湾超高：该处河段基本顺直，所以不计。4、急流河槽中桥墩的水流冲击高度，不计。故：mh03.0∑jh查表5—9取0.30m桥梁上部构造建筑高度0h取为5m。则：mH5.4255.003.0009.37min五、墩台基础最小埋深确定：1、桥下河槽一般冲刷计算：根据地质资料，采用式（6—5）计算桥下一般冲刷。smQp/5.115703294.4078mcw41cCmhc1.1527094.4078因为河槽能扩宽至全桥，故：smQQpc/5.11570332.115.0HBAd故:mH8.627078.1835mhmc36.1665.20-009.37cB近视取桥长为270m。根据规范取0.1μ=，因为3/0.1ρmkg，取E=0.46（1）首先取表层土mmd35.01=作为平均粒径，则：mdEhhBQAhccmcccp6.21)(536135冲刷标高为：mm85.1980.0-65.2041.156.12-009.37表示冲刷已进入第二层土。（2）取mmd252作为平均粒径，则：mdEhhBQAhccmcccp09.14)(536135冲刷标高为：mm85.1980.0-65.2092.2209.1-009.374表示冲刷又回到了第一层土中，则冲刷停止在第一层与第二层土的界面上，所以冲刷标高为19.85m。2、主槽内桥墩局部冲刷计算：主槽内桥墩局部冲刷计算采用65—1修正式。桥墩采用圆端型桥墩，基础为沉井基础，基础尺寸为：mb51=mb62=ml121=ml132=墩前行近流速计算：phqv=单宽流量：mhhBQAqcmccc62.73)(35所以：smv/98.352.1862.73smdhddhvpp/36.22552.1810253325.1252.180246.010332)(