桥渡设计

第一章绪论1.水文现象的三个基本特征：同期性；地区性；不重复性。2.工程水文的研究方法：成因分析法；地区归纳法；数理统计法。3.桥渡设计：桥渡是指跨越河流的桥涵建筑物和为了引导水流畅通通过桥涵而修建的导治建筑物以及与桥涵一起受水流冲击影响的河滩路堤。桥渡设计主要研究内容:1.桥位选择；2.计算设计流量、设计水位；3.桥梁孔跨布设；4.确定墩台最小埋深；5.确定桥下净空、桥高度、布设导治建筑物；6.布设导治建筑物第二章河川径流及河床演变4.横断面：垂直水流方向的断面称为河流的横断面。5.河流比降：中泓线上单位长度内的水面或河底的落差。6.中泓线：河流中沿水流方向各断面最大水深点的连线。7.河段分类：按地区划分：山区河流；平源河流：顺直微弯河段（可建桥，可适当压缩河道）、蜿蜒型河段（不宜建桥）、分汊型河段、游荡型河段（建桥时大量压缩河道，束狭主流）。按河床演变划分：峡谷性河段；稳定河段；次稳定河段；变迁性河段；游荡性河段；宽浅性河段；冲积漫流性河段。8.径流形成过程：自降水开始到水流流过出口断面为止的整个物理过程。影响径流的主要因素：气候因素；下垫面因素；人类活动。9.河流水量补给来源：雨源、雨雪源、冰雪源。流量曲线特点：P13雨源：一年内径流量的变化与降雨变化完全一致。夏天雨季来临，河水开始上涨，入秋后，雨季结束，河水开始退落，汛期较长，水量充沛。雨雪源：华北、东北、西北地区的河流，每年有两次汛期，年流量过程呈双峰形。冰雪源：年流量过程呈单峰形。10.泥沙主要特征：几何特征---粒径和粒配曲线：粒径、平均粒径和中值粒径、粒径级配曲线；重力特征（容重、干容重）；水力特征：泥沙的沉降速度（沉速w）11.起动流速（v0）：泥沙运动和河床变形开始的临界状态时水流的垂线平均流速。流速起动：在水流推动下，创面泥沙颗粒失去平衡，由静止开始运动。水流挟流能力：在一定的水力条件和边界条件下，河床处于不冲不於平衡状态时，单位体积的水流能挟带泥沙的最大数量。来水含沙量：单位体积内水流中所含悬移质的数量。冲淤关系：—淤积；—冲刷；=—淤积不明显12.几种副流——河床冲淤变形的直接原因副流：由于过水断面形状的改变或河湾的影响，伴随着主流在水流内部形成一种尺度较大的旋转流动，这种从属主流而存在的旋转流动称为副流。副流包括：立轴副流（回流）、平轴副流（滚流）、顺轴副流（螺旋流）。螺旋流：①河湾螺旋流：凸岸淤积，凹岸冲刷；②洪水涨落引起的螺旋流：涨水时，两岸冲刷，中间淤积；退水时，河底冲刷，两岸淤积。13.河道水流的五个基本特征：河道水流为二相流；河道水流的非恒定流；河道水流的非均匀流；河道水流的三维性；河道水流水沙不平衡性14．河床演变过程：输沙不平衡造成河床淤积或冲刷，经过河床的自动调整使河床变形趋于停止。使输沙不平衡趋向输沙平衡。由于河段的水流和来沙条件总是随时间而不断变化，同时，河床的冲淤随之变化，输沙平衡总是处于动态平衡。原因：直接，水流中副流的存在；根本，水流输沙不平衡。影响因素：上游来水条件；上游来沙条件；河床地质、土质条件、河床比降为河床演变提供了边界条件；人类活动、流域植被变化15.河相关系：指河床几何形态（纵比降、横断面形态）与水流、泥沙及河床边界条件之间的关系。造床流量规定：桥梁工程中，常取平滩水位时的河槽流量作为造床流量；对河滩河槽难以划分的变迁性、游荡性河段，可用多年年最大流量的平均值作为造床流量。第三章水文统计原理16.事件的种类：互斥事件；独立事件；互补（对立）事件17.概率类型：事先概率和经验概率。事先概率：试验之前某随机事件出现的可能性可以预先估计出来，这种概率为事先概率。经验概率（频率）：随机事件出现的可能性不能在试验之前预估，必须通过大量的重复试验之后才能得到18.概率与频率的关系：频率是经验值，概率是理论值；可以通过实测样本的频率分析来推论事件总体概率特性；样本容量越大，推求的总体概率值越准确；对于水文现象，只能利用有限水文资料推求频率作为概率的近似值。19.累计频率P：等量和超量值的累积频数m与总观测次数n之比；重现期T：等于和大于某频率的洪水平均多少年可能遇到一次，简称几年一遇。当频率P≤50%时，重现期----洪水频率；当频率P50%时，重现期---枯水频率。20.概率定理：加法、乘法、二项概率失事概率含义：水工结构物在使用年限内，遇到超过设计流量而造成水害的可能性，称为失事概率。计算（见书）----频率1%设计标准并不高。总体：随机变量所有取值的全体。样本：从总体中抽取的一部分。21．频率密度曲线：水文上通常称概率分布曲线（密度函数积分得到），中间高两侧低的偏斜玲形曲线。频率分布曲线：中间平缓两侧陡峭的横置S形曲线。相同点：均匀显示出年最大流量的统计规律；可描述连续随机变量的统计规律。不同点：密度曲线表示流量与频率密度的关系；分布曲线表示流量与积累频率的关系。22.均值反映系列在数值上的大小（系列水平的高低）---；均方差反映系列均值相等时，随机变量系列的离散程度---；变差系数反映系列的相对离散程度----；偏差系数反映系列在均值两侧的对称程度---23.中值：系列中的随机变量为等权时，按大小递减次序排列，位置居于中间的那个变量。众值（）：系列中出现次数最多的那个变量。众值与均值在密度曲线上的相对关系24.均值、变差系数、偏差系数对频率密度曲线形状的影响：反映密度曲线位置变化：、不变，曲线形状基本不变，随x变化沿x轴移动。反映密度曲线高矮胖瘦情况：、不变，增大，频率分布愈分散，曲线显得矮而胖；=0时，一条垂直线。为负值。反映密度曲线的偏斜程度：、不变，0，曲线的峰偏左，增大，峰愈向左偏；=0，峰居中间，0，峰偏右。25.、、与频率分布曲线形状的关系：反映频率曲线的位置高低：、不变，增大曲线愈高；反映频率曲线的陡坦程度：、不变，增大曲线愈陡，=0水平线，曲线总是左高右低；反映频率曲线的曲率大小：、不变，0，增大，曲线头部变陡，尾部变缓而趋平，=0，一条直线，0，减小，头部趋平而尾部变陡。年最大流量，频率曲线总是头部较陡尾部平缓。26.误差来源：水文资料的观测，整理和计算过程中形成的误差；利用样本推算总体的参数值而引起的误差即抽样误差。27.抽样误差度量方法：均方误；机误。28.均方误：用抽样分布中的均方差来度量，这个均方差称为均方误（是平均误差）29.经验频率曲线的绘制步骤：以计算得到的经验频率为横坐标，水文观测值为纵坐标，在坐标纸上点绘各个观测值得点据分布图。根据各点据分布趋势目估连出一条光滑曲线。30.海森几率格纸特点：（1）纵坐标均匀分格（2）横坐标分格，根据正态分布曲线在该坐标纸上呈一条直线的要求确定的以p=50%为中心对称分格，中间格密而两边渐疏。引入原因：（1）罕遇流量点少，普通坐标纸误目估误差大（2）上部线形陡：求小频率流量曲线外延误差大。31.P-Ⅲ曲线的特点：①一端有限，一端无限的偏态曲线；②正偏；③的范围：简化表达式：32.矩适线过程：（1）排序（大----小），计算经验频率（方法）（2）描点：在海森格纸上绘经验点（纵坐标--变量，横坐标--频率）（3）选线：选定理论频率曲线（多选用P-Ⅲ型）。（4）矩法求参数：、Cv，假定Cs（5）绘理论频率曲线：根据假定的Cs以及Cv，绘理论曲线（6）适线：看拟合情况，修改参数（主要调整Cv、Cs）直至配出一条与经验频率点拟合较好的曲线为止。三点适线：从经验频率曲线上选择三点，并据以选定理论频率曲线上三个参数的方法。33.相关关系：变量的每一个确定值x所对应的变量y，受众多偶然因素影响，数字上不确定，但通过大量观察，仍可发现两变量之间存在着某种关联。点群显示出一定趋势。这种介于完全相关和零相关之间的关系，称为统计相关或相关关系。目的：研究两个或多个随机变量之间的联系。水文计算中的应用：资料的展延、水文预报等。34.相关分析：对统计相关（相关关系）进行分析；相关分析方法：图解法、解析法。相关系数（R）：作用：描述和判别两变量之间的相关程度。相关系数R与直线相关程度关系：（1）R2=1，y与x完全相关；（2）R2=0，y与x零相关或非直线相关；（3）0R21，y与x存在相关关系，R愈大，关系愈密切。R0，正相关；R0负相关。R绝对值很小或接近于0，表明直线相关程度很差，也可能曲线相关桥涵水文计算时，要求：R绝对值≥0.835.相关分析的误差：用回归线均方误判断：实测值在回归线上下各一个Sy内的几率：68.3%各3Sy内的几率：99.7%；也可用机误E表示：实测值在回归线上下各一个机误E内的几率：50%，各4E内的几率：99.3%。36.相关分析在水文中应用：实践表明：年最大流量、水位、降雨量等系列之间变量的统计相关，以直线相关居多；对较短资料进行插补和延长，提高水文统计精度但插补延长资料不得超过实测资料数量的30%--50%。第四章设计洪水流量的推求37.设计洪水：规划、设计时考虑在施工、使用期需要防御的某一量级的洪水作为设计标准和依据，这一洪水称为设计洪水。38.洪水资料的选择：实测资料应满足独立随机选择的要求；对洪峰流量采用“年最大值法”选择：每年只选取一个最大瞬时洪峰流量。洪水资料的审查：可靠性、一致性、代表性、独立性39.特大洪水重要性：我们所掌握的样本系列短，抽样误差大，若用于推求稀遇洪水，误差很大。若忽略遗漏特大洪水，对统计参数较大影响，影响计算结果准确性。40.特大洪水处理方法：（1）独立样本法（2）统一样本法。41.矩适线求设计流量过程：（1）计算经验频率在频率，在海森格纸上点绘经验点（2）选定频率分布线型（一般选用PⅢ型）（3）矩估计x、Cv、假定Cs=2—5Cv（4）根据x、Cv、Cs，查附表1或附表2，计算Qp值，以Q为纵坐标，p为横坐标，即可得到频率曲线；（5）根据频率曲线与经验点据的配合情况，适出一条与经验点据配合较好的曲线作为采用曲线（6）代回理论曲线公式求指定频率的流量第五章大中桥桥孔设计（20’+）42.水文勘测主要任务：了解桥渡初步资料；初测并提供必要资料；根据可行性报告对资料核对补充43.水文勘测主要内容：收集资料（准备工作）；桥梁测绘（总平面图、纵断面图等）；水文调查（洪水、河道等）；水文测绘（水文基线断面、水面坡度、水文平面关系）；其他工作（特殊地区（岩溶、泥石流地区）的勘测等）44.设计水位的推求---四种情况如何求Hp1.桥位处有实测的水文资料，绘制桥位断面的水位——流量关系曲线并延长，方法1：当Q—H关系稳定时，直接目估延长Q-H曲线求得设计流量对应设计水位。--条件：延长的水位变幅小于总水位变幅的20％；方法2：可按曲线相关分析外延；方法3：先延长水位-面积和水位-流速曲线据此延长Q-H曲线2.如果没有桥位断面实测的水文资料，但是附近有，方法：采用桥位附近的实测资料3.当桥址及附近均无实测资料，有多年历史洪水水位资料---利用水文统计法推求Hp，方法：把水位当作随机变量---数理统计来求4.以上条件均不具备，方法：水力学公式。公式求V和Q，然后绘制、延长水位——流量曲线，求得设计水位。45.桥位河段纵向变形--有、无导流堤，几个区、冲淤情况（见书)如果有导流堤，最大壅高在导流堤端，颈口在桥轴，无水丘区；如果Fr1.0:急流，有导流堤，桥下桥前水深均为正常水深h0，墩前有冲高△h0；46.桥位河段平面变形：蜿蜒河段；顺直微弯河段；游荡型河段47.桥孔布设一般原则（1）满足洪水、泥沙、流冰、通航等（2）满足各类河段的特性及演变要求，避免不利变形（3）桥前壅水高度、流势变化和河床变形，应安全范围（4）考虑下游已建或拟建水利工程对桥孔的影响（5）跨海桥考虑潮汐、海浪、海底泥沙运动等（6）尽量采用标准跨径48.桥梁孔径：设计水位处两桥台前缘之间(埋人式桥台则为两桥台护坡坡面之间)的水面宽度，称为桥孔长度（L）。49.设计流速含义：在桥渡设计中，总是希望在不引起强烈的河床变形的前提下，桥下过水断面能发挥其最大的过水能力。即：希望流速能够达到最大允许值，使得所需要提供的过水面积尽可