海兰河大桥水文计算书.docx
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海兰河大桥水文计算书
海兰江大桥
流量计算
（一）形态法：
1、水文基线一1986年流量（距离比较线桥位830m）
使用比降线一的比降值（由实测比降使用最小二乘法算得），将基线一附近调得的11处洪水位（1986年）均推至基线一处，结果见下表。
比降
0.00611
洪水编号
实测洪水位
距基线距离
基线处洪水位
上游
下游
洪1
398.553
892
404.00
洪2
398.361
847
403.54
洪3
399.505
397
401.93
洪4
400.091
297
401.91
洪5
400.111
274
401.79
洪6
399.682
247
401.19
洪7
400.301
329
402.31
洪8
400.541
321
402.50
洪9
399.392
447
402.12
洪10
401.687
10
401.75
洪11
402.038
12
402.11
其中洪1、洪2为当地村民所指，因其年事已高，记忆不清；洪7、洪8、洪9亦有其模糊不清之处，均不采用。
洪3-洪6及洪10、洪11为铁路巡道工所指，该巡道工已在此处巡道二十余年，责任心强，记忆清晰，指证果断，经分析较可靠。
最后决定采用洪10，即推算至基线一处为401.75m为1986年洪水位。
经计算本水文基线断面1986年流量为476.763m3/s。
根据前面频率分析，采用3.21%为1986年洪水频率，按《吉林省水文图集》（1974年）上的流域特征值：
Cv=1.15，Cs=2.5×Cv=2.5×1.15=2.875
查《公路桥位勘测设计规范》附表13.3得：
K1%=5.60，K3.21%=4.33。
则水文基线一：
Q1%=K1%/K5%×Q86=615.024m3/s
2、水文基线一1995年流量（距离比较线桥位830m）
使用比降线一的比降值（由实测比降使用最小二乘法算得），将基线一附近调得的2处洪水位（1995年）均推至基线一处，结果见下表。
比降
0.00611
洪水编号
实测洪水位
距基线距离
基线处洪水位
上游
下游
洪1
397.628
700
401.905
洪2
397.076
723
401.49353
其中洪2为河边大石，记忆准确，且为亲身经历，经分析认为可靠。
采用洪2，即401.494m为1995年“水文基线一”处的洪水位。
经计算本断面1995年流量为392.845m3/s。
根据前面频率分析，采用5%为1995年洪水频率，按《吉林省水文图集》（1974）上的流域特征值：
Cv=1.15，Cs=2.5×Cv=2.5×1.15=2.875
查《公路桥位勘测设计规范》附表13.3得：
K1%=5.60，K5%=3.30。
水文基线一：
Q1%=K1%/K5%×Q86=666.658m3/s
3、水文基线三1986年流量（距离正线桥位400m）
使用比降线三的比降值（由实测比降使用最小二乘法算得），将基线三附近调得的5处洪水位（1986年）均推至基线三处，结果见下表。
比降
0.00403
洪水编号
实测洪水位
距基线距离
基线处洪水位
上游
下游
洪1
383.781
89
384.14
洪2
384.323
1
384.32
洪3
384.069
40
384.23
洪4
384.275
45
384.09
洪5
384.197
35
384.06
其中洪1、洪2、洪3、洪4有其模糊不清之处，均不采用。
洪5为土山镇某村民指证，记忆清晰，指证果断，经分析认为可靠。
采用洪5，即384.06m为1986年“水文基线三”处的洪水位。
经计算本断面1986年流量为482.176m3/s。
根据前面频率分析，采用3.21%为1986年洪水频率，按《吉林省水文图集》（1974）上的流域特征值：
Cv=1.15，Cs=2.5×Cv=2.5×1.15=2.875
查《公路桥位勘测设计规范》附表13.3得：
K1%=5.60，K3.21%=3.30。
水文基线三：
Q1%=K1%/K3.21%×Q86=622.007m3/s
（二）各种流量计算成果汇总：
1、全国水文分区经验公式：
Q1%=431.388m3/s
2、全国水文分区经验公式：
Q1%=475.205m3/s
3、《吉林省水文图集》经验公式：
Q1%=688.8m3/s
4、形态法：
水文基线一（根据1986年流量）：
Q1%=665.778m3/s
水文基线一（根据1995年流量）：
Q1%=666.658m3/s
水文基线三（根据1986年流量）：
Q1%=667.350m3/s
（三）设计流量的确定
分析：
1、2公式为经验公式，仅做校核；
3为根据历史洪水位推理，不采用；
4为根据实测数据的出的结论，认为较可靠。
且桥位与基线断面间距离较短，无支流汇入，可直接采用基线断面一的流量作为比较线桥位处的设计流量，采用基线断面三的流量作为正线桥位处的设计流量。
比较线桥位设计流量：
Q1%=665.778m3/s
正线桥位设计流量：
Q1%=667.350m3/s
孔径计算
一、正线：
（一）将设计流量Q1%=512.5m3/s装入顺桩断面图。
数据准备如下：
序号
桩号
高程
1
+364
392.408
2
+365
391.948
3
+366
391.288
4
+371
391.038
5
+372
390.828
6
+377
390.308
7
+380
390.223
8
+390
389.993
9
+400
389.933
10
+410
389.843
11
+420
389.723
12
+424
389.273
13
+431
389.773
14
+432
390.863
15
+444
390.873
16
+450
392.143
17
+453
392.26
FD=3，I=0.00403，N=17，Z1=4，Z2=14，Z3=17
Ho=388.273m，Hn=392.408m，m1=18，m2=35，m3=18，Qs=512.5m3/s
（二）桥孔长度计算（交角60度）
1、采用《桥规》8.2.1-1
Lj=K（Qr/Qc）nBc
式中：
Qp——设计流量512.5m3/s
Qc——河槽流量485.903m3/s
Bc——河槽宽度61m
k、n——系数和指数，由表8.2.1-1
（次稳定：
k=0.95，n=0.87）
则Lj=0.95（512.5/485.903）0.8761=60.7m
L=60.7/cos30°=70.09m
2、单宽流量计算公式8.2.1-2
Lj=Qp/（βqc）
式中：
qc——河槽平均单宽流量
qc=485.903/61=7.966m3/s
β——水流压缩系数，由表8.2.1-2
（次稳定：
β=0.92（Bc/hc）0.06
=0.92（61/2.151）0.06
=1.124
hc——主槽平均水深2.151m
Lj=512.5/（1.124*7.966）=57.238m
L=57.238/cos30°=66.093m
3、根据《桥位设计》p118公式
Wg=Qp/[μ（1-λ）VsP]
式中：
Qp——设计流量512.5m3/s
μ=1-0.375Vs/Lo=1-0.375*3.703/20=0.931
λ=b/Lo=1.5/20=0.075
P——根据山前区及本河特性，取1.0
Wg=512.5/[0.931*（1-0.075）*3.703*1.0]
=160.712m2
取桥位中心桩号为K7+410，采用5孔20m跨径，桥两端桩号为K7+360和K7+460，桥下供给面积为154.8m2
考虑到桥墩的阻水面积：
1#墩（K7+380）：
392.101-390.223=1.878m
2#墩（K7+400）：
392.101-389.933=2.168m
3#墩（K7+420）：
392.101-389.723=2.378m
4#墩（K7+440）：
392.101-390.870=1.231m
则桥下阻水面积：
（1.878+2.168+2.378+1.231）*1.5=11.483m2
实际采用的冲刷系数：
P=160.712/（154.8-11.483）=1.121
4、桥面标高的确定
因河滩路堤阻断流量：
1-512.5/512.5=0
查《桥规》表8.4.1-2，η=0.05
5、据河床为中砂含淤泥质亚粘土
桥前无壅水
ΔZ=0
6、波浪高度
从1：
10000地形图上量得浪程800m
断面平均水深h=512.5/154.8=3.31m
最大风速为18m/s
查《桥规》附表14.11-3
h（m）
D（m）
3
3.31
3.5
700mVw=15m/s
0.4803
0.483462
0.4854
700mVw=18m/s
0.591044
700mVw=20m/s
0.657
0.662766
0.6663
得汛期最大浪高为0.5910m
则0.5910*2/3=0.3940m
7、桥面最低标高
Hmin=392.101+0+0.3940+0.5+1.58=394.575m
比较线：
（一）将设计流量Q1%=511.5m3/s装入顺桩断面图。
数据准备如下：
序号
桩号
高程
序号
桩号
高程
1
K5+940
400.691
18
+119
395.764
2
+970
401.051
19
+127
395.274
3
+980
400.911
20
+133
395.074
4
+985
399.561
21
+139
395.274
5
+990
399.271
22
+146
395.374
6
+997
397.781
23
+155
395.274
7
K6+005
397.791
24
+162
395.374
8
+020
398.321
25
+167
395.654
9
+030
398.451
26
+200
398.087
10
+040
398.651
27
+220
397.907
11
+050
398.571
28
+235
397.907
12
+055
398.381
29
+237
398.477
13
+060
398.511
30
+240
398.527
14
+070
398.671
31
+245
398.591
15
+077
398.781
32
+248
399.021
16
+099
397.891
33
+252
399.901
17
+116
396.324
FD=4，I=0.00611，N=33，Z1=3，Z2=6，Z3=26
Ho=395.07m，Hn=400.91m，m1=5，m2=7，m3=20，m4=10，Qs=511.5m3/s
（二）桥孔长度计算（交角45度）
1、采用《桥规》8.2.1-1
Lj=K（Qr/Qc）nBc
式中：
Qp——设计流量511.5m3/s
Qc——河槽流量508.046m3/s
Bc——河槽宽度101m
k、n——系数和指数，由表8.2.1-1
（次稳定：
k=0.95，n=0.87）
则Lj=0.95（511.5/508.046）0.87101=96.517m
L=96.517/cos45°=136.496m
2、单宽流量计算公式8.2.1-2
Lj=Qp/（βqc）
式中：
qc——河槽平均单宽流量
qc=508.046/101=5.03m3/s
β——水流压缩系数，由表8.2.1-2
（次稳定：
β=0.92（Bc/hc）0.06
=0.92（101/2.016）0.06
=1.164
hc——主槽平均水深2.016m
Lj=511.5/（1.164*5.03）=87.362m
L=87.362/cos30°=100.877m
3、根据《桥位设计》p118公式
Wg=Qp/[μ（1-λ）VsP]
式中：
Qp——设计流量511.5m3/s
μ=1-0.375Vs/Lo=1-0.375*2.495/30=0.969
λ=b/Lo=1.5/30=0.05
P——根据山前区及本河特性，取1.0
Wg=511.5/[0.969*（1-0.05）*2.495*1.0]
=222.704m2
取桥位中心桩号为K6+105，采用9孔30m跨径，桥两端桩号为K5+970和K7+240，桥下供给面积为217.83m2
考虑到桥墩的阻水面积：
1#墩（K6+000）：
398.174–397.780=0.394m
2#墩（K6+030）：
398.174–398.450=0m
3#墩（K6+000）：
398.174–398.510=0m
4#墩（K6+000）：
398.174–398.250=0m
5#墩（K6+000）：
398.174–395.700=2.474m
6#墩（K6+000）：
398.174–395.330=2.844m
7#墩（K6+000）：
398.174–396.610=1.564m
8#墩（K6+000）：
398.174–398.410=0m
则桥下阻水面积：
（0.394+2.474+2.844+1.564）*1.5=10.914m2
实际采用的冲刷系数：
P=222.704/（217.83-10.914）=1.076
4、桥面标高的确定
因河滩路堤阻断流量：
1-511.5/511.5=0
查《桥规》表8.4.1-2，η=0.05
8、据河床为中砂含淤泥质亚粘土
查《桥规》表8.4.1-1
桥前壅水计算
ΔZ=η（Vm2-Vo2）
式中：
η=0.05
Vm=Vom=511.5/217.8=2.348m/s
Vo=511.5/217.8=2.348m/s
ΔZ=0
9、波浪高度
从1：
10000地形图上量得浪程1000m
断面平均水深h=511.6/217.8=2.349m
最大风速为18m/s
查《桥规》附表14.11-3
h（m）
D（m）
2.0
2.349
2.5
1000mVw=15m/s
0.4998
0.51027
0.5148
1000mVw=18m/s
0.617939
1000mVw=20m/s
0.6715
0.689718
0.6976
得汛期最大浪高为0.6179m
则0.6179*2/3=0.4119m
10、桥面最低标高
Hmin=398.174+0+0.4119+0.5+2.08=401.1659
11、公铁分离
此桥在跨海兰江后，又加一孔30m（共10孔30m）作为公铁分离
此桥同时跨和龙至龙井铁路，所以桥面标高应考虑铁路。
桥位于铁路里程K43+645.6处跨过，该处铁路位于曲线段内，并有超高。
超高一侧轨顶高程为399.96m，考虑铁路纵坡（交叉处为4.33‰），且此公铁分离交角为45°，经计算桥梁最外侧梁底距交叉中心为15.9m。
考虑电气化铁路的净空为6.8m，所以桥面最低标高为
Hmin=399.96+15.9*4.33‰+6.8+1.58=408.409m。
此标高较水桥算出的标高401.1659m高，当以此作为整个桥面的最低标高。
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