桥梁设计计算

《桥涵水力水文》课程设计1共17页020406080100120一月二月三月四月亚洲区欧洲区北美区桥涵水力水文——设计计算一、设计基本资料南方地区某二级公路上，拟修建一座跨越一条跨河流的钢筋混凝土简支梁中桥，梁高1.5m（包括桥面铺装在内），下部为单排双柱式钻孔柱墩，墩径为1.2m；采用Ｕ型桥台，台长为6m，桥前浪程为1.2km，沿浪程平均水深为3.0m，无水拱和河床淤积影响，桥前最大壅高不超过0.6m。桥位河段基本顺直，桥面纵坡为+2%，桥下为六级航道，汛期沿浪程向为七级风力，推算设计洪水位为64.00m，推算设计流量为3400m3／s，桥下设计流量为河床平坦，两岸较为整齐，无坍塌现象。桥位处河流横断面桩号K0+622.60为河槽与河滩的分界桩。经调查，桥位河段历年汛期平均含沙量ρ约为3kg/m３，据分析桥下河槽能扩宽至全桥，但自然演变冲刷为0m。粗糙系数为：河槽mc＝44，河滩mt=29；洪水比降为0.3‰,历史洪水位水痕标高为79.30m，河沟纵坡Ｉ与洪水比降基本相同。另据钻探资料，河槽部分在河底以下8m内均为砂砾层，平均粒径_d＝2mm,d50＝2.5mm,nc＝0.030；河滩部分在地面以下6m内为中砂，表层疏松为耕地，nt＝0.025。桥位断面以上集雨面积为566km2,桥位上游附近有一个水文站（乙站），集雨面积为537km2，具有1955年至1982年期间24年断续的年最大流量资料；通过洪水调查和文献考证，该河历史上曾在1784年，1880年，1920年，1948年发生过几次较大洪水，其中1784年洪水量级大于1880年，特大洪水值认为是大于3500m3/s。在邻近流域的河流上，也有一个水文站（甲站），可搜集到1951年至1982年连续32年的年最大流量资料。两流域的特征基本相似，气候和自然地理条件基本相同，且两河流上都没有水工建筑物。二、用相关分析法插补延长乙站流量资料1、比较甲、乙两站均有实测资料并分别求出平均流量。（甲乙分别为—Qx、—Ｑy计）《桥涵水力水文》课程设计2共17页—xQ＝niiQ1／n＝2451992＝2101.36m2/s—Ｑy＝niiQ1／n＝2440810＝1700.45m2/s1、列表计算kx，ky，kx２，ky２，kxky。甲，乙站水文资料表表1甲站流量kxkx２乙站流量kyky２kxky26431.2581.58220001.1761.3831.47927571.3121.72123801.4001.9601.83725491.1631.35321001.2351.5251.43633591.5322.34726001.5292.3382.34239971.8233.32329501.7353.0103.16328401.2951.66725001.4702.1611.90411600.5290.28010000.5880.3460.31115600.7120.50711000.6470.4190.46124701.1751.38113600.8000.6400.90221500.9810.96214800.8700.7570.85330251.3801.90422501.3231.7501.8267550.3590.1296000.3530.1230.12620000.9120.83215300.9000.8100.82124201.1041.21921701.2761.6281.40918700.8530.72816500.9700.9410.82719000.8670.75213000.7650.5850.66321800.9940.98818501.0881.1841.08113500.6160.3799000.5290.2800.32623851.0881.18419001.1171.2481.21512000.5710.32610800.6350.4030.36313000.6190.38210100.5940.3530.36823601.1231.26117001.0001.0001.12324.29026.10724.00027.01427.2262、计算相关系数r及机误4Er.《桥涵水力水文》课程设计3共17页r=nnnnyixinnyixinnnkkkk11221))((=)24014.27)(24107.26(24226.27=0.8304Er2.698nr21=0.171r=0.965Er4=0.171则，甲、乙两站流量为直线相关。3、计算期望值x，yx＝－x112nnnnxik＝2101.362324107.26=637.374y=－y112nnnnyik=1700.452324014.27=615.4605、列表回归方程)(248.1yyxx6、利用回归方程)(248.1yyxx插补可得乙站流量：1951年得，y=789m3/s1952年得，y=1859m3/s1953年得，y=1335m3/s1954年得，y=1570m3/s1960年得，y=3296m3/s1967年得，y=3574m3/s1974年得，y=2989m3/s1978年得，y=3959m3/s《桥涵水力水文》课程设计4共17页三、运用适线法求该桥的流量1、计算经验频率（1）按连续系列第一种方法（单独连续系列处理）首先依流量从大到小顺序排列如表2。实测数n=22，计算的经验频率如表2。实测期Ｎ＝32(1951-1982),包括此范围内的实测和调查资料，计算频率如表2。调查期Ｎ＝103(1880-1982),考虑到本期后续调查流量的可能遗漏，频率计算排到1954年为止。考证期Ｎ＝199(1784-1982,考虑到本期后续调查流量的可能遗漏，频率计算排到1880年为止。经验频率的选用的方法是：安资料期唱的向资料期短的，每一流量逐列选取频率值。但若以实测期计算频率来控制整条经验频率曲线，可以在同一流量下，取实测期和实测数两系列中计算频率较大者作为选用值。经验频率选用列于表2(14栏)。（2）按不连续系列第二种方法计算，讲计算的计算频率值填入表2(16栏)。取第一种方法和第二种方法计算的计算频率值的较大值为最终选用值，绘出一条经验频率曲线。《桥涵水力水文》课程设计5共17页洪峰流量资料表2序号按时间顺序排列按递减顺序排列经验频率p(%)年份流量年份流量第一种方法第二种方法最终值序号实测数n=24序号实测期Ｎ=32序号调查期Ｎ=103序号考证期Ｎ=199选用值序号选用值12345678910111213141516171178441001784410010.50.510.50.521880380019783959112112113192033501880380021.931.51.931.51.94194836001948360032.9422.942.951951789196735741343.83.853.86195218591920335026.154.86.166.17195313351960329639.165.89.179.181954157019742989412.176.712.1812.19195520001959295014515.287.715.2915.210195623801958260028618.218.21018.2111957210019612500312721.221.21121.2121958260019682450416824.224.21224.2131959295019562380520927.327.31327.31419603296196622506241030.330.31430.31519612500197121707281133.333.31533.31619621000195721008321236.436.41636.41719631100195520009361339.439.41739.418196413601979190010401442.442.41842.4《桥涵水力水文》课程设计6共17页1919651480195218591545.545.51945.520196622501976185011441648.548.52048.521196735741982170012481751.551.52151.522196824501972165013521854.554.52254.523196960019541570561957.657.62357.624197015301970153014602060.660.62460.625197121701965148015642163.663.62563.626197216501964136016682266.766.72666.7271973950195313352369.769.72769.728197429841975130017722472.772.72872.729197513001963110018762575.875.82975.830197618501980108019802678.878.83078.83119779001981101020842781.881.83181.832197839591962100021882884.884.83284.83319791900197395022922987.987.93387.93419801080197790023963090.990.93490.9351981101019517893193.993.93593.9361982170019696002410032979736972、矩阵法确定统计参数用桥涵水力水文p92页式(8-5）计算QQ＝N1aijnliijQQnaN11＝199155998536519919033＝1861m3/s用桥涵水力水文p92页式(8-6）计算CvnjnlivQQQQCilnaNjNQ1122)()(111=njnliKKilnaNjN1122)1()1(11《桥涵水力水文》课程设计7共17页=06.5536519928.511991=0.623、适线并推算规定频率流量以_Q=1861m3/s，Cv=0.62，假如Cs=0.7作为理论频率曲线第一次假定的三参数。为了便于适线过程中的对比，列下表2，表中值查桥涵水文书p75页表7-4得。表3P(%)51020507595经验频率曲线Q39593600329619001300789理论频率曲线（一）_Q=18617.062.0ccsvQ1.821.330.79-0.12-0.72-1.4239613396277317231030223（二）_Q=18618.062.0ccsvQ1.841.340.87-0.13-0.73-1.3839843407286417111019268（三）_Q=18619.062.0ccsvQ1.861.340.77-0.15-0.73-1.35400713407285816881019303根据这三次假定的理论频率曲线中第一次与经验频率曲线符合较好，因此选定三参数为_Q=1861，7.062.0ccsv，。根据这三次参加，推算Qp%33.0和Qp%2的频率流量。Qp%33.0＝(0.623.45+1)1861＝5842m3/sQp%2＝(0.622.40+1)1861＝4630m3/s《桥涵水力水文》课程设计8共17页四、形态断面法推求桥位断面处的设计流量天然河流的形状根本不规则，过水断面沿流程变化，实属非均匀流。但是按水文断面要求而选着的断面，则近似均匀流，故可按曼宁公式计算。1、点绘水文断面。2、根据表3列