吴卫涛水文计算

水文计算1桥梁地址剖面图2计算过水面积及水位宽度过水面积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)累积面积(m2)合计K15+134.6245.7100河槽W=173.44B=6004.50+139.1244.78000.645.53.52+144.6243.511.273.522.275.011.35+149.6241.513.2711.874.085.020.4+154.6239.894.8932.275.084.0320.47+158.6539.515.2752.745.055.9730.15+164.6239.964.8282.894.6710.046.7+174.6240.264.51129.594.693.8718.15+178.4939.914.87147.743.456.1321.15+184.6242.762.02168.891.014.54.55+189.1244.780173.440合计5.560173.44+194.6247.1303水文料料此桥位于市郊，区域内无不良地质现象，属抗震有利地段。设计洪水频率为1:50，设计洪水位44.78米。河宽60米，4计算设计流量洪水比降I=1‰，设计洪水位44.78米。起止桩号k15+134.62—K15+194.62.05已知此河段顺直，断面宽阔、规则，水流通常。河床组成为卵石、块石，不平顺的砂砾河岸，风化剥蚀的河岸，所以取粗糙度为0.02857，所以m=35。桥位河段历年汛期平均含砂量ρ=3kg/m3。6平均水深H均=W/B=173.44/60=2.89m7确定过水断面流量.由谢—满公式V=m×(H均)2/3×I1/2=35×(2.89)2/3×(0.001)1/2=2.25设计水位时，过水断面流量QsQs=W×V=173.44×2.25=390.24m3/s设计流量偏安全考虑，选定Qs=400m3/sV=2.25m/sW=173.44m/sB=60m8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）桥孔布置原则桥孔不易过多的压缩河槽；墩台基础可以视冲刷程度，置于不同标高上。（3）采用公式计算桥长Lj=QS(β×qc)式中：QS——设计流量；取值为QS=400m3/s；β——压缩系数；取值为β=k1(Bc/Hc)0.06=1(60/2.89)0.06=1.20k1——稳定性河段取1.00；qc——河槽单宽流量，qc=QS/Bc=400/60=6.67。Lj=QS/(β×qc)=400/(1.20×6.67)=49.98m所以Lj取49.98m上部结构采用预应力混凝土空心板，考虑到暴雨、洪水等影响，跨径确定为64m，采用双排双柱式桥墩，桥墩直径d=1.0m，设计流速Vs=2.25m/s，Qs=400m3/s。9确定桥面最低标高河槽弗汝德数Fr=Vc2/（gh）=2.252/（9.80×2.89）=0.1791.0，即设计流量通过时为缓流。桥面出现壅水，而不出现桥墩迎水面的急流冲击高度，当河槽水流Fr1.0时，桥前不出现壅水，而出现桥墩迎水面急流冲击高度（溅高）。（1）计算壅水高度△Z冲刷前桥下流速Vm'=Qs/Aj=400/（173.44-3×2.89×1）=2.43m/sAj为桥下净过水面积，应扣除桥墩的面积，桥墩直径1.0m，平均水高2.89m。冲刷后桥下平均流速15.01''VVVVcmmmd125.243.215.05.0143.2=2.42m/s其中d为粘性土换算粒径，当天然孔隙比e0.12时，d取0.15。根据土力学知粘性土和粉土的e为0.4到1.2。系数Km=2/1)/(VVm=2/125.2/42.2=7.28Ky=1.05.0gVm=0.74桥前最大壅水高度：△Z=gKKym2×(VVm22)=8.9274.028.7×(25.242.222)=0.22m桥下壅水高度：△z'=0.5×0.22=0.11m（2）计算浪高△H2=0.4520.720.7220.0018()0.13[0.7()][]0.13[0.7()]△H1=△H2×K式中：△H1—波浪高度（m），从波谷至波峰的高度；K—系数，当△H2／h﹤0.1时，取2.42，当△H2／h≥0.1时，取2.30；△H1—波浪平均高度（m）；th—双曲正切函数；h—平均水深D—风区长度或浪程g—重力加速度；Vw—风速考虑最不利影响，柳壕河浪程为D=10m，平均水深h2.89m，根据查资料，确定辽阳地区的风速接近7.15m／m。2wVgH均=215.789.28.9=0.5540.7（2wVgH均）0.7=0.7（0.554）0.7=0.4632wVgD=215.7108.9=1.920.0018(2wVgD)0.45=0.00241917.015.78.922wVgth0.463=0.4330.13th0.0426=0.0055∴△H2=1917.0433.00055.00.0124m又∵△H2／h＜0.1，所以K=2.42△∴△H1=△H2×K=0.0124×2.42=0.03m3桥面最低高程的确定—按照设计洪水位计算桥面高程。（非通航河道）Hmin=Hs+∑△h+△hj+△hD本河道引起水位升高的其他因素忽略不计，按《公路桥涵设计通用规范》规定桥涵下净空高度：洪水期无大漂流物时，桥下净空安全值△hj取0.5m。Hs—设计水位，Hmin—桥面最低高程（m），∑△h—各种水面升高总值，△hD—桥梁上部构造建筑高度（m），包括桥面铺装高度；Hmin=44.78+（0.03+0.11）+0.5+（0.9+0.80+0.14）=47.26m故桥面标高采用47.3010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。该桥上部结构采用4孔16m预应力混凝土空心板，下部结构采用钢筋混凝土双排双柱式桥墩，柱径D=1.0m，钻孔灌注桩桩径D=1.0m。1沙性土河槽的一般冲刷dEhhBuQAhcmccp6135253桥下河槽通过的流量；Q2通过观察河槽断面，河槽能够扩宽至全桥孔，即没有河滩部分,是QQs2=400m3/s；u—因墩台侧面涡流阻水而引起的桥下过水面积折减系数，u=lvjs375.01;由于含沙量在1-10之间，所以E取0.66。砂的粒径d可以取2.00mmA—单宽流量集中系数A=8.115.0HBBc--一般为河槽宽度；u=lvjs375.01=1-0.375×1525.2=0.944A=HB15.0=89.26015.0=1.16≤1.800.266.089.227.560944.040016.1613553hp=7.71m2.河槽中桥墩的局部冲刷当vv0时vvvvdhKBKhnb'00'0068.015.060.01hb--桥墩局部冲刷深度；K--墩形系数，对于不带连系梁查表得;1,11mdBKk—系数，取0.46；h一般冲刷后水深；d—冲刷层平均粒径，取2mm；v—行近流速，取冲刷后墩前流速，HdpEv3261=0.66×71.723261=2.89m/s;v0河床泥沙起动流速，7.05.0028.0dv=0.287.025.0=0.460;;'0桥墩起冲流速vVBdv0053.0'01645.0=0.645460.01002.0053.0=0.213n—指数，vvdn0lg23.235.9=89.2460.0001.0lg23.235.9=0.0075；∴213.0460.0213.089.2002.071.70075.0068.015.046.01hb=0.97m3桥墩的最低冲刷线高程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。hhHHbpsmin=44.78-7.71-0.97=36.1m