哈尔滨理工大学学士学位论文
桥涵水文
———设计计算说明书
一、设计基本资料
二、
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（标准跨径及净跨径自己定），梁高1.5m（包括桥面铺装在内），下部为单排双柱式钻孔桩墩，墩径为1.2m；采用U型桥台，台长为6m（关于桥墩的截面型式与桥台的型式可以自拟），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，桥位处河流横断面桩号见表1，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p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,r=1/6;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。桥为断面以上集雨面积为566km2，桥位上游附近有一个水位站（乙站），集雨面积为537km2，具有1955年至1982年期间22（或23）年断续的年最大流量资料；通过洪水调查和文献考证，该历史上曾在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），可以搜集到1951年至1982年连续32年的年最大流量资料。两流域的基本特征基本相似，气候和自然地理条件基本相同，且两河流都没有水工建筑物。
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其平均流量。（下面甲
站的Qx，乙站的Qy计）
Qx=ΣQi/n=48119/23=2092.13m2/s
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Qy=ΣQi/n=39652/23=1924.00 m2/s
2、列表计算kx，ky，kx2，ky2，kx*ky。
甲、乙站水文资料 表1-1
甲站流量 2184 2511 2619 2422 3191 2698 1102 1482 2347 2043 4218 2567 717 1900 2299 1777 1805 2071 1283 2266 1140 1235 2242 ∑ kx 1.044 1.200 1.252 1.158 1.525 1.290 0.527 0.708 1.122 0.977 2.016 1.227 0.343 0.908 1.099 0.849 0.863 0.990 0.613 1.083 0.545 0.590 1.072 23.000 kx2 1.090 1.441 1.567 1.340 2.326 1.663 0.277 0.502 1.258 0.954 4.065 1.505 0.117 0.825 1.208 0.721 0.744 0.980 0.376 1.173 0.297 0.348 1.148 529.000 乙站流量 2100 2363 2499 2205 2730 2625 1050 1155 1428 1554 3098 2468 630 1607 2279 1733 1365 1943 945 1995 1134 1061 1785 ∑ ky 1.218 1.371 1.450 1.279 1.584 1.523 0.609 0.670 0.828 0.901 1.797 1.432 0.365 0.932 1.322 1.005 0.792 1.127 0.548 1.157 0.658 0.615 1.035 2ky kx?ky 1.272 1.645 1.815 1.481 2.415 1.964 0.321 0.475 0.929 0.880 3.623 1.756 0.125 0.847 1.453 0.854 0.683 1.116 0.336 1.253 0.358 0.363 1.110 1.484 1.879 2.101 1.636 2.508 2.318 0.371 0.449 0.686 0.813 3.229 2.049 0.134 0.869 1.747 1.010 0.627 1.270 0.300 1.339 0.433 0.379 1.072 24.218 28.703 27.073 3、计算相关系数r及机务4Er.
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nr=
?ki?1xi*kyi?n2?n??n?2??kxi?n???kyi?n??i?1??i?1?=
27.073?23=0.997
?25.93?23??28.70?23?1?r2 4Er ≈±2.698=±0.0012
n ?r?=1.096>?4Er?=0.997 则，甲、乙两站流量位置线相关。 4、计算期望值σx，σy。
2kxi??ni?1nσx=x*
n?12kyi??ni?1n25.93?23=2092.13×=763.113
22σy=y*
n?1=1724.00×
28.703?23=877.764
22 5、列表回归方程
x-x=
763.1130.997*877.764 (y?y)
x?x?0.867(y?y)
6、利用回归方程插补乙站流量即可。
1951 年 916-2092.13=1.30（y-1724.0） 得，y=367m3/s 1953 年 1563-2092.13=1.30（y-1724.0） 得，y=1113m3/s 1954 年 1841-2092.13=1.30（y-1724.0） 得，y=1434m3/s 1959 年 3797-2092.13=1.30 (y-1724.0) 得, y=3690m3/s 1960 年 3888-2092.13=1.30（y-1724.0） 得，y=3795m3/s 1966 年 2874-2092.13=1.30（y-1724.0） 得，y=2625m3/s 1973 年 1007-2092.13=1.30（y-1724.0） 得，y=472m3/s 1974 年 3525-2092.13=1.30（y-1724.0） 得，y=3376m3/s 1978 年 4674-2092.13=1.30（y-1724.0） 得，y=4701m3/s
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三、运用适线法推求该桥设计流量
1、计算经验频率
（1）按不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1-2第4第5栏。实测数n=23，计算的经验
频率如表第7栏。实测期N=32（1951-1982年），包括此范围内的实测和调查资料，计算频率如表第9栏。调查期N=103（1880-1982年），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年），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：按资料期长的（右列）向资料期短的（左列），每一流量逐列选取频率值。但若以实测期计算频率来控制经验曲线后半支，往往显得由于频率曲线偏小而引起误差较大。为了较好地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第14栏。
（2）按不连续系列第二种方法计算，将计算的计算频率值填入表第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，点绘
出一条经验频率曲线（图1-1）。用米格纸附后
洪峰流量资料 表1-2
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顺序号 年份 流量 年份 按时间顺按递减顺序排序排列 列 经验频率p（%） 第一种方法 第二种方法 最终实测考证流量 选 实测调查序数序序序期选用序选用用值 数期号 号 号 N=199 值 号 值 n=23 号 n=33 N=103 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1 0.5 0.5 1 0.5 2.0 1.9 3 1.9 4.0 2.9 4 2.9 5.0 3.8 5 3.9 6.0 6.1 6 4.9 7.0 9.1 7 5.9 5.9 12.1 8 10.8 10.8 15.2 9 13.9 13.9 18.2 10 17.0 17.0 21.2 11 20.0 20.0 24.2 12 23.1 23.1 27.3 13 26.2 26.2 30.3 14 29.3 29.3 33.3 15 32.3 32.3 36.4 16 35.4 35.4 39.4 17 38.5 38.5 42.4 18 41.6 41.6 45.5 19 44.7 44.7 48.5 20 47.7 47.7 51.5 21 50.8 50.8 54.5 22 53.9 53.9 58.3 23 57.0 57.0 62.5 24 60.0 60.0 63.6 25 63.1 63.1 1 1.0 2 1.0 1.0 2 1.0 3.0 2 1.9 3 2.9 1 2 3 4 1 1784 4725 1784 4725 2 1880 4200 1978 4701 3 1920 3518 1880 4200 4 1948 3780 1960 3795 5 1951 367 1948 3780 6 1952 2100 1959 3690 7 1953 1113 1920 3518 8 1954 1434 1974 3376 1 3.0 4 3.8 2 6.1 5 4.8 3 9.1 6 5.8 4 12.1 7 6.7 9 1955 2363 1967 3098 1 4.2 5 15.2 10 1956 2499 1958 2730 2 8.3 6 18.2 11 1957 2205 1961 2625 3 12.5 7 21.2 12 1958 2730 1966 2625 8 24.2 13 1959 3690 1956 2499 4 16.7 9 27.3 14 1960 3795 1968 2468 5 20.8 10 30.3 15 1961 2625 1955 2363 6 25.0 11 33.3 16 1962 1050 1971 2279 7 29.2 12 36.4 17 1963 1155 1957 2205 8 33.3 13 39.4 18 1964 1428 1952 2100 9 37.5 14 42.4 19 1965 1554 1979 1995 10 41.7 15 45.5 20 1966 2625 1976 1943 11 45.8 16 48.5 21 1967 3098 1982 1785 12 50.0 17 51.5 22 1968 2468 1972 1733 13 54.2 18 54.5 23 1969 630 1970 1607 14 58.3 19 57.6 24 1970 1607 1965 1554 15 62.5 20 60.6 25 1971 2279 1954 1434
21 63.6
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26 1972 1733 1964 1428 16 66.7 22 66.7 27 1973 472 1975 1365 17 70.8 23 69.7 28 1974 3376 1963 1155 18 75.0 24 72.7 29 1975 1365 1980 1134 19 79.2 25 75.8 30 1976 1943 1953 1113 26 78.8 31 1977 945 1981 1061 20 83.3 27 81.8 32 1978 4701 1962 1050 21 87.5 28 84.8 33 1979 1995 1977 945 22 91.7 29 87.9 34 1980 1134 1969 630 23 95.8 30 90.9 35 1981 1061 1973 472 36 1982 1785 1951 367 31 93.9 32 97.0 66.7 26 66.2 66.2 70.8 27 69.3 69.3 75.0 28 72.4 72.4 79.2 29 75.4 75.4 78.8 30 78.5 78.5 83.3 31 81.6 81.6 87.5 32 84.7 84.7 91.7 33 87.8 87.8 95.8 34 90.8 90.8 93.9 35 93.9 93.9 97.0 36 97.0 97.0 2、矩法确定统计参数
用桥涵水力水文书p92页式（8-5）计算Q（列表1-3为辅助计算用）
1?aN?an?1?197?7?3
Q==1844.01m/s Q=??Qj?28409?*51135?i??N?j?1n?1i?l?1?199?36?7??用桥涵水力水文书p92页式（8-6）计算Cv
1Cv=Q2?1?nN?an2(Qi?Q)? ??(Qj?Q)??N?1?n?li?l?1??j?1?2?1?nN?an2(K?1)?(K?1)? ?i=N?1??jn?li?l?1???j?1?1?199?7?10.52?*5.08= ?199?1?36?7??=0.47
表1-3
特大洪水 a=7 Q K (K-1) (K-1)2 Q K (K-1) (K-1)2 4725 2.56 1.56 2.44 4701 2.55 1.55 2.4 1995 1.08 0.08 0.01 0 0 0 一般洪水1943 1.05 0.05 n-l=36-7=24200 2.28 1.28 1.63 1785 0.97 -0.03 9 3795 2.06 1.06 1.12 1733 0.94 -0.06
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3780 2.05 1.05 3690 ∑ 28409 2 1 1.1 1 10.52 1607 0.87 -0.13 0.02 1554 0.84 -0.16 0.02 1434 0.78 -0.22 0.05 1428 0.77 -0.23 0.05 1365 0.74 -0.26 0.07 1155 0.63 -0.37 0.14 1134 0.61 -0.39 0.15 1113 0.6 -0.4 0.16 1061 0.58 -0.42 0.18 1050 0.57 -0.43 0.19 945 0.51 -0.49 0.24 630 0.34 -0.66 0.43 472 0.26 -0.74 0.55 367 ∑ 51135 0.2 -0.8 0.64 5.08 3518 1.91 0.91 0.82 3376 1.83 0.83 0.69 3098 1.68 0.68 0.46 2730 1.48 0.48 0.23 2625 1.42 0.42 0.18 一般洪水2499 1.36 0.36 0.13 n-l=36-7=29 2468 1.34 0.34 0.11 2363 1.28 0.28 0.08 2279 1.24 0.24 0.06 2205 1.2 0.2 0.04 2100 1.14 0.14 0.02 2625 1.42 0.42 0.18 以Q=1844m3/s，Cv=0.56，假定Cs=0.8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对比，列表1-4.表中Ф值查桥涵水力水文书p75页表7-4得
表1-4
P(%) 经验频率曲线 （一） Q 5 3795 10 3478 20 50 75 95 437 2625 1828 1139 理Q=1844 Φ 论 （二） Cv=0.56 Cs=0.9 Q 频率Q=1844 Φ （三） 曲Cv=0.56 Cs=1.0 Q 线 Q=1844 Φ （四） Cv=0.56 Cs=1.1 Q Q=1844 Φ 1.84 1.34 0.78 -0.13 -0.73 -1.38 Cv=0.56 Cs=0.8 Q 3744 3228 2649 1710 1090 419 1.86 1.34 0.77 -0.15 -0.73 -1.35 3765 3228 2639 1689 1090 450 1.88 1.34 0.76 -0.16 -0.73 -1.32 3785 3228 2629 1679 1090 481 1.89 1.34 0.74 -0.18 -0.74 -1.28 3796 3228 2608 1658 1080 522 根据第一次假定理论频率曲线计算各Q值，与经验频率曲线各Q值对比可见，整条曲线呈下凹型严重，应减小理论频率曲线的Cs值。 根据第二次假定依旧出现同样的问题，因此处理同上。
最后第四次假定的理论频率曲线与经验频率曲线符合的较好，因此选定
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三参数为Q=1844m3/s，Cv=0.56，Cs=1.0
根据确定的三参数，推QP?2%和QP?5%的频率流量。
QP?2%=（1+2.54*0.56）*1844=4466.9m/s QP?5%= (1+1.88*0.56)*1844=3785.4m/s
四、形态断面推求桥位断面处的设计流量
天然河流的形状本不规则，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，而近似均匀流，故可按曼宁公式计算。
1、点绘水文断面（图）
2、列表计算水力三要素（表1-5）
表1-5 3
3
桥位处河流横断面实测记录表 桩号 KO+500.00 509.6 546.5 575.4 582.2 622.6 643.6 河床标高（m） 64 60.7 60.42 60.61 61.74 61.42 51.96 桩号 KO+661.35 681.35 702.35 715.35 725.97 730.07 734.27 河床标高（m） 51.26 51.95 52.35 53.78 63.03 63.32 64.83
计算水利三要素 表1-6
河床水深平均水间距里程桩号 标高湿周 过水面积 累计面积 （m） 深（m） （m） （m） K0+500 64.8 0 1.65 K0+509.60 60.7 3.3 K0+546.50 60.42 3.58
合计 0 15.84 Atz=360.47 Xtz=131.88 9.6 11.25 15.84 3.44 36.9 40.34 126.936 142.776 哈尔滨理工大学学士学位论文
3.485 28.9 32.385 100.7165 K0+575.40 60.61 3.39 2.825 6.8 9.625 19.21 K0+582.20 61.74 2.26 2.42 40.4 42.82 97.768 K0+622.60 61.42 2.58 7.31 K0+643.60 51.96 12.04 12.39 17.75 30.14 219.9225 K0+661.35 51.26 12.74 12.395 20 32.395 247.9 K0+681.35 51.95 12.05 11.85 K0+702.35 52.35 11.65 10.935 13 23.935 142.155 K0+715.35 53.78 10.22 5.58 10.62 16.2 59.2596 K0+725.97 63.06 0.94 0.81 K0+730.07 63.32 0.68 0.34 K0+734.27 64.83 0 4.2 4,2 1.428 1436.8166 4.1 4.1 3.321 1435.3886 1432.0676 Aty=4.749 Xty=8.3 1372.808 21 32.85 248.85 1230.653 733.903 Ac=1071.79 981.803 Xc=103.37 21 28.31 153.51 513.9805 360.4705 262.7025 243.4925
3、流速、流量计算
河槽部分：Rc=
12Ac1071.79==10.368m Xc103.3723Vc=
1RcI=46*(10.368)nc23*(0.0003)=3.79m/s
12Qc=Vc*Ac=3.79*1071.79=4060.27m3/s
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左滩部分：Rtz=
12Atz360.47==2.73m Xtz131.88Vtz=
1RtzI=ntz2329*(2.73)*(0.0003)4.749=0.5721m 8.3232312=0.9818m/s
Qtz=Vtz*Atz=0.982*360.47=353.93m3/s 右滩部分：Rty=
2312AtyXty=
Vty=
1)*(0.0003)=0.346m/s RtyI=29*(0.5721nty12Qty=Vty*Aty=0.346*4.749=1.6439m3/s 全断面设计流量
Qp=4060.27+353.93+1.6439=4415.846m3/s 4466.9?4415.846*100%=2.29%
4415.846可见两值比较接近。 五、计算桥孔长度
本设计为钢筋混凝土间支梁中桥，则选用标准跨径为45m，因为墩径为1.2m，则净跨径L0=43.8m。河段基本顺直，以桥涵水力水文书p133页（10-1）计算最小桥孔净长，已知设计流量
Qp=4239.3m3/s,天然河槽流量
Qc=3883.76，河槽宽度Bc=725.97-622.,60=103.37m
查桥涵水力水文书p134页表10-1，可得：k=0.84，n=0.90（河床稳定性的指数） Lj=0.84*(4415.8460.90)*103.37=111.48m
4060.27套用标准跨径，采用4孔方案，即两桥台前边缘之间的距离 Ld=43.8*3+1.2*2=133.8m
桥梁两端桥台台尾间的距离（即全桥长） Ld=133.8+2*6=145.8m
具体桥孔布设见图（1-3）用米格纸附后 七、确定桥面标高
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1、列表（表1-7）表示各桩台桩号和水深
所处位置 墩台编号 桩号 原地面标高 水深 左滩 左台 K0+585 61.72 2.28 河槽 1号 K0+640 53.5 10.50 2号 K0+685 52.02 11.98 右滩 右台 K0+730 63.32 0.68 表1-7 2、壅水高度计算
结合表1-5可计算出左滩被阻挡的过水面积：
A'tz=15.84+126.936+100.7165+19.21+?右滩被阻挡的过水面积：
?2.26?2.28??*2.8=269.06m2 2??
A'ty=1.428m
2
河滩路堤阻挡流量：
''Qt'?Vtz*Atz?VtyAty?0.9818*269.06+0.346*1.428=264.66m3/s
天然状态下桥下通过流量：
QOM?QP?Qt'?4415.846-264.66=4001.32m/s
3
桥墩过水面积：
AoM=1436.82-269.06-1.428=1166.33m2 天然状态下桥下平均流速：
VoM?QOM4001.32?=3.431m/s AOM1166.33'AD?(10.5?11.98)*1.2?26.976m
2
桥下阻水面积：
桥下提供净过水面积：
'Aj?AOM?AD?1166.33-26.976=1139.354m2
V'M?
QP4415.846?3.876m/s? Aj1139.354哈尔滨理工大学学士学位论文
由桥涵水力水文书p141式（10-17）计算壅水高度：
3.876'VMVM??1?0.5*2.5?0.25(3.876?1)=3.6859m/s
?0.25V'M3.4311?0.5d50(?1)Vc2=KN?VM?1VOM2?7.34
3.6859?13.431KY?0.50.5??0.464m/s
VM3.6859?0.1?0.1g9.8桥前最大壅水高度：
ΔZ=
KN*KY7.34*0.4642(VM2?VOM)?(3.68592?3.4312)?0.3152m<0.6m 2g2*9.8桥下壅水高度取0.5ΔZ
则 ΔZ'=0.5*0.0.3152=0.1576m
3、波浪高度计算
由桥涵水力水文书p143式（10-23）和（10-24）计算波浪高度，查表10-10，当7级风时风速VW?15.5m/s。已知浪程为1200m，h=6.31m，则波浪高为：
20.45??gh?0.7??(gFf/vw)?0.0018????0.13th0.7?th?20.7?vw?0.13th0.7(gh/vw)???????h?2Δ2g/vw????????0.1515m
所以：Δh2/h=0.1515/6.31=0.024<0.1 KF=2.42 hb?KF*Δh2=0.366m(波浪高度)
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2得波浪高，3另外，波浪在墩前被阻挡时，墩前波浪高度将会壅高，近似取壅高为0.2
2Δh2，这静水面以上的波浪高度为波浪全高的（?0.2）倍，即0.36663*
3按《公路工程水文勘测设计规范》，静水面以上波浪高度取
2?0.2（3）=0.3177m桥头路堤和导流堤顶面高程应计入波浪坡面爬高he，
不计河湾超高。
4、桥面最低高程计算
通航河流以桥涵水力水文书p136式（10-7）计算，查表10-2，取梁底净高Δhj=0.50；由设计资料知（Δh0=1.5m）。
?2Δh=Δz'+（?0.2）hb+Δhw=0.134+0.3377+0=0.4517m
3Hmin=HP+?Δh+Δhj+Δh0=64+0.4517+0.5+1.5=66.4517m
由（10-9）计算，桥下为六级航道，查表10-3Htn=65m，查表（10-4）HM=4.5m Hmin=Htn+HM+Δh0=71m 所以Hmin=71m。
八、冲刷计算
（由设计资料可知本设计为非粘性土河床，则按非粘性土公式计算） 1、64-2简化公式计算河槽一般冲刷 式（11-1） hp=1.04（A
BcQ20.90
）（）0.66*hmc
(1??)?B2Qc2式中桥下河槽能扩宽至全桥Q=Q
P=4415.846m3/s，Bc=103.4m，
Qc=4060.27m3/s，L0=43.8m，vp=vc=3.7883m/s，查表11-1得
?=0.968 B2=L=133.8m，hmc=13.14m，
平滩（造床）水位时，B=103.4m，单宽流量集中系数
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A=（
B0.15103.40.15
）=（）=0.997
10.36H4415.8460.9
）
4060.27河槽一般冲刷 hp=1.04*（0.997*
×
（
103.4 )0.66*12.74=15.00m
(1?0.02367)*0.968*133.82、64-1修正式计算河槽一般冲刷
?Q2hmc?A'()?BChc式（11-3） hp??1?Edc6??53???式中：A=0.997，Q2=Qp=4415.846m3/s，???35?=0.968，hmc=12.74m。
能扩宽至全桥时Bc'=Lj=43.8*3=131.4m 第二层dc=2mm
据p=3kg/m3时，查表11-2 ，E=0.66，河槽一般冲刷
?4415.84612.74()?0.997*0.968*131.411.74hp??1?60.66*2??5335???=10.89m ???3、计算桥台冲刷h'p
''左岸桥台阻水长度Btz=85m，阻水面积Atz=269.06m2
269.06平均阻水水深 hz==3.16m
850.98182v2?弗汝德系数 Fr?=0.0311 hzg3.16*9.8
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左岸桥台冲刷深度
'hpz?1.95Fr0.20'Atz0.50*Ca*CA=1.95*0.03110.20*269.060.50*1*0.9?15.
98m
''右岸桥台阻水长度Bty=8.3m，阻水面积Aty=4.749m2
4.749?0.57m 平均阻水水深 hy=
8.3(0.346)v2?0.02143 弗汝德系数 Fr??9.8*0.57ghy右岸桥台冲刷深度
2h?1.95Fr'py0.20A'0.50ty*Ca*CA?1.95*0.021430.204.010.50*1*0.9?1
.81m
上式计算的平均高程以下的一般冲刷和局部冲刷总深度。 4、河滩一般冲刷
?Qhmc?'()?Bh由式（11-4） hp??tc?vH1??'t53??? ???56本设计河槽能扩宽至全桥。故河滩一般冲刷hp可不必计算，即冲刷后桥下河滩变为河槽的一部分了。
现假定桥下河槽不能扩宽至全桥，则式中：桥下河滩最大水深hmt=3.58m，天然状况下桥下河滩部分通过流量
Qt''?Qp?Qc?Qt'?4415.846-4060.27-334-264.66=90.92m3/s
桥下河滩部分通过的设计流量
Qt''Q?Qp?''Qc?Qt't90.92*4415.846?96.71m/s
4060.27?90.923
桥下河滩过水面积
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At?AOM?Ac?1166.33-1071.79=94.54m 桥下河滩宽度
Bt?37.6m 河滩部分桥孔净长
Bt?622.60?585?37.6m 桥下河滩平均水深
'2
At97.768h???2.6mBt37.6
't河滩中砂表层d=0.25mm，查表11-3，vH1?0.32m/s
5??396.933.58???????0.969*37.6?2.6??河槽一般冲刷 hp???=9.11m 0.32??????56可见超过河槽一般冲刷hp值，故假定桥下河槽不能扩宽至全桥是错误的。 5、65-2修正式计算桥墩局部冲刷河槽计算层为小颗粒的砾石d=2mm。
v0=0.28(d?0.7)0.5?0.28(2?0.7)0.5?0.46m/s 用式（11-14）计算一般冲刷后墩前行进流速
0.34?1.020.14415.8460.1?103.4V?*()*??1.044060.27?0.968*(1?0.02367)*133.8?
查表11-4双柱墩序号2，K??1,B1?d?1.2m
K?2?
12.74*()*3.7883?3.621m/s11.740.0023d2.2?0.375d0.24?0.0023?0.375*20.24?0.443 2.22哈尔滨理工大学学士学位论文
墩前流沙始冲流速
'v0?0.12(d?0.5)0.55?0.12*(2?0.5)0.55?0.199m/s
因为v?v0为动床冲刷，由式（11-13)计算
'0.60.5?v?v0?hb?K??K?2?B1hp??v???0?
n2?v0?n2????v?0.23?0.191lgd?0.46?????3.621?0.50.23?0.191lg2?0.553
3.621?0.1990.553hb?0.443*1*1.212.478()?6.126m
0.460.66、65-1修正式计算桥墩局部冲刷
此时河槽一般冲刷用64-1修正公式的计算值hp=10.89m 以式（11-21）计算河床启动速度
10.890.1410?10.89v0?()29*2?0.0000006050.72?0.2375m/s
22墩前泥沙始冲流速由式（11-23）计算
d?2?'v0?0.462*()0.06*v0?0.462??B1?1.2?1623p16230.06*0.2375?0.1128m/s
一般冲刷后墩前进行流速v由式（11-15）计算
v?Ed*h?0.66*2*10.89?3.579m/s
因为v>v0为，由式（11-20）计算
K??K??B10.6'v?vo(v0?v0)()n'v0?v0
'hb=
式中：K??1,B1?d?1.2m（同上）
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K??0.8(1d0.45?1d)?0.8(0.15120.45?120.15)?1.307
v00.25d0.190.80.25*20.19?()?0.909 n=()v0.123.579?0.11280.909hb?1*1.307*1.2(0.2375?0.1128)*()?3.734m0.2375?0.11280.6
7、冲刷值的组合
' 此设计桥下河槽能扩宽至全桥，右测桥台冲刷值hp相对一般冲刷值
hp较小，故桥下只需用河槽一般冲刷hp与河槽桥墩局部冲刷hb组合
以64-2简化式与65-1修正式组合
hp?hb?12.314?3.734?15.497m
以64-1简化式与65-2修正式组合
hp?hb?10.62?6.126?16.746m
现取定hp?hb=16.746m
左桥台采用实际计算值
九、求墩台的最低冲刷线标高 1、计算冲刷线标高
用式（11-27）及式（11-28）计算各墩和右台最大冲刷时的标高： 左、右台冲刷线标高
'HCM=HP?HPZ'?htz?64?15.98?3.16?44.86m
HCM?HP?hs?Hp?(hp?hb?Δh）=64-15.497=48.503m
2、确定墩台基地最浅埋置标高 桥墩、右台总冲刷深度为hs?hmc?16.680?12.74?3.94m,查表
11-5，一般桥梁安全值取Δ=2.5，
桥墩、右台基底最浅埋置标高HJM?HCM?Δ=48.503-2.5=46.003m
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'左桥台基底最浅埋置标高HJM?HCM?Δ=44.86-2.5=42.36m
预应力混凝土简支T形梁桥设计
上部结构计算设计资料及构造布置
2.1.1设计资料
1.桥梁跨径和桥梁净宽
标准跨径：45m；主梁预制长度：44.96m；计算跨径：44.5；桥面净宽：净宽一14+2?1.0m。 2.设计荷载
汽车荷载：公路二级；人群荷载：3.0KN/m2;两侧人行横道栏杆作用力：1.52KN/m；两侧人行道各重：3.57KN/m。 3.材料及工艺
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混凝土：主梁选用C50混凝土；钢绞线：预应力钢束选用?s15.2钢绞线，每束暂且选用6根，钢筋：选用HRB335钢筋和R235钢筋。
主梁施工选用后张法施工。工厂预制时，预留孔道选用内部直径7.0cm，外部直径7.7cm的预埋金属波纹管成型，钢绞线采用TD双作用千斤顶两端同时张拉，锚具采用夹片式群锚。主梁施工完成后浇筑60cm宽的湿接缝，然后铺装桥面铺装层。 基本计算数据
基本计算数据见表
表2-1 材料及特性
名称 项目 立方强度 弹性模量 轴心抗压标准强度 轴心抗拉标准强度 轴心抗压设计强度 轴心抗拉设计强度 C50 混 容许压应力 凝土 短暂状态 容许拉应力 标准荷载容许压应力 组合 容许主压应力 持久状态 短期效应容许拉应力 组合 容许主拉应力 标准强度 弹性模量 抗拉设计强度 MPa 0 MPa 1.59 1860 1950000 1260 MPa 符号 单位 数据 50 34500 32.4 2.65 22.4 1.83 20.72 MPa 1.76 16.2 MPa 19.41 ?s15.2钢绞线
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小毛截面b=160cm,ys=119.61 分块名称及序号 翼板① 三角承托② 肋部③ ∑ 下三角④ 马蹄⑤ 肋部⑥ 管道或钢束 ∑ 翼板① 三角承托② 肋部③ ∑ 翼板① 三角承托② 肋部③ ∑
大毛截面b=160cm,ys=114.83 对净轴静矩350752.00 92244.75 41449.50 484446.25 12706.00 37617.00 -64411.48 374386.52 350752.00 92244.75 148847.22 591843.97 350752.00 92244.75 148475.33 591472.08 换轴以上净面积对静轴静矩静轴以上净面积对静轴静矩Sn-o(cm3) 轴静矩Sb-o(cm3) 翼缘部分对净轴净矩Sa-o(cm3) 静矩类别 分块面积至全截面重心距对净轴静矩Ai(cm2) 4400.00 975.00 450.00 一 100.00 300.00 351.54 一 4400.00 975.00 2988.30 一 4400.00 975.00 离yi(cm) 104.83 89.83 87.33 一 131.84 160.17 130.17 158.47 一 104.83 89.83 45.03 一 104.83 89.83 47.42 一 Si=Ai*yi 461252.00 87584.25 39298.50 588134.75 13184.00 400425.00 39051.00 55708.54 508368.54 461252.00 87584.25 134563.15 683399.40 461252.00 87584.25 134905.16 683741.41 静矩类别 分块面积Ai(cm2) 3200.00 至全截面重心109.61 94.61 92.11 一 127.06 155.39 125.39 153.69 一 109.61 94.61 49.81 一 109.61 94.61 52.19 一 距离yi(cm) Si=Ai*yi(cm3) 翼缘部分对净轴净矩Sa-n(cm3) 975.00 450.00 一 100.00 2500.00 300.00 -419.10 一 3200.00 马蹄部分对静轴静矩Sb-n(cm3) 388475.00 马蹄部分对静2500.00 静轴以上净面积对静轴静矩Sn-n(cm3) 换轴以上净面积对静轴静矩So-n(cm3) 975.00 2988.30 一 3200.00 975.00 2844.90 一 So-o(cm3) 2844.90 一 哈尔滨理工大学学士学位论文
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净轴到截计算截面 净面积净惯性矩An In 面上缘距离截面抵抗矩 净轴到截面下缘距离上缘下缘Wns(cmSa-n 对净轴静矩(cm3) 钢束群重心到净轴距离 yns(cm) Ynx(cm) Wns(cm3) 3) 1320.42*跨中截面 13255.9 5 119.61 180.39 10Sb-n Sn-n So-n en=Yns-ap(cm) 1103937 731980 484446 374386 591843 591472 153.69
换算净轴到净轴到钢束群重心钢束群重心截面抵抗矩 对换轴静矩(cm3) 到下边换轴到截面下边距离 Sn-o So-o e 0计算截面积 截面上截面下净惯性矩Io 面 Ao(c缘距离缘距离m2) 跨中截面 15221653.12*6.54 105 缘距离 上缘Wns(cm下缘Yns(cm) Yax(cm) Sa-o Sb-o 3) Wns(cm3) ap 26.7 114.83 185.17 1439623.79 892758 588134 508368 683399 683741 158.47
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2.5 钢束预应力计算
当计算主梁截面应力和确定钢束的控制应力时，应计算预应力损失值。 2.5.1 预应力钢束管道壁之间的摩擦损失?l1
?l1??con?1?e?????kx??
公式中：?con?0.75fpk?1860?1395.0MPa；??0.25;k?0.0015。 对于跨中截面x=l/2+d。 钢束号 度 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 θ(°) rad ?? x(m) kx(m) 1?e?(???kx) ?l1(MPa)0.0736 0.0736 0.0736 0.0736 0.0736 0.0736 0.0736 0.0736 0.0736 102.67 102.67 102.67 102.67 102.67 102.67 102.67 102.67 102.67 924.03 10 10 10 10 10 10 10 10 10 0.1745 0.0436 21.9 0.03285 0.1745 0.0436 21.9 0.03285 0.1745 0.0436 21.9 0.03285 0.1745 0.0436 21.9 0.03285 0.1745 0.0436 21.9 0.03285 0.1745 0.0436 21.9 0.03285 0.1745 0.0436 21.9 0.03285 0.1745 0.0436 21.9 0.03285 0.1745 0.0436 21.9 0.03285 总计 2.5.1 锚具变形与钢束回缩引起的应力损失?l2 首先计算反向摩擦影响长度lf，lf???l?Ep/??d
公式中：??l—锚具变形与钢筋回缩值（mm），??l?6mm； ??d—单位长度由管道摩擦引起的预应力损失，??d?其中：?0—张拉端锚下控制应力，
?l—预应力钢筋扣除沿摩擦损失后锚固端应力，
?0??ll。