公路桥梁设计中的水文计算与分析_pdf

《河南水利与南水北调》2023年第7期防汛抗旱某高速公路桥梁跨河道壅水及行洪能力计算赵从容（驻马店市河道管理局，河南驻马店463000）摘要：桥梁桥墩位于河槽内，作为阻水建筑物，必然缩小桥位断面处同水位下过水断面面积，在桥址上游形成壅水区。

壅水高度不仅决定桥梁高度，而且可能涉及两岸工程的高度和安全。

因此，需进行建桥后的壅水高度的分析计算。

关键词：桥梁；行洪能力；壅水；分析中图分类号：U442；TV882.3文献标识码：B文章编号：1673-8853（2023）07-0025-02Calculation of Backwater and Flood Discharge Capacity of a Highway Bridge Crossing aRiver ChanelZHAO Congrong（Zhumadian River Administration Bureau,Zhumadian 463000,China ）Abstract：The bridge pier is located in the river trough.As a water blocking building,it is necessary to reduce the area of the water section under the bridge section and the water level ，and form a backwater area in the upstream of the bridge site.The height of the backwater not only determines the height of the bridge,but also may involve the height and safety of the cross-strait project.Therefore,it is necessary to conduct an analysis and calculation of the waterlogging height after the bridge construction.Key words：bridge;flood discharge capacity;backwater;analysis作者简介：赵从容（1972—），女，正高级工程师，主要从事水利水电工程管理工作。

桥梁设计中常见问题分析摘要：桥梁设计是一项复杂的系统工程，进行桥梁设计时，要考虑多方面的因素，包括地质、地形、地貌、气候条件等，同时要注意施工的技术和经济影响。

设计过程中，要充分地利用各种资源，使设计方案更加合理，并保证整个方案符合国家的相关标准，使其具有一定的可行性。

关键词：桥梁；设计；问题1 桥梁设计隐患问题1.1 桥梁设计缺乏整体性在桥梁设计过程中，对桥梁设计的各个环节都没有进行全面的观察与分析，这是一个很大的缺陷。

由于不同地区的气候条件和地质条件存在着较大的差异，所以对桥梁的设计标准也存在着较大的差异。

在具体的桥梁设计实践中，很多设计人员都是按照自己的想法来设计的，而没有充分考虑到施工现场的实际情况，因此不能制定出最佳的设计方案。

同时，也要考虑桥梁自身所具有的功能，两者不可割裂开来。

这种做法可能会给桥梁带来安全隐患、质量问题，进而影响桥梁的可靠性与稳定性。

如果这些问题得不到很好的解决，不仅会影响桥梁工程的整体性能，而且还会给人们带来安全隐患。

因此，在设计桥梁时，应充分考虑施工现场的具体情况，对具体问题作深入分析，有针对性地提出行之有效的对策，才能保证施工的顺利进行。

与此同时，还需要对桥梁建设过程中各个阶段的特点，以及所需要解决的各种矛盾关系等因素进行考虑，从而使桥梁的整体结构可以更好地满足人们的需要，确保人民群众生命财产的安全。

由于桥梁施工的各个环节之间存在着密切的联系，所以要从整体上对桥梁施工进行整体规划。

1.2 安全性问题在桥梁设计与施工过程中，很多施工环节都没有充分考虑到桥梁的安全性与整体质量，使得桥梁建成通车后存在着诸多安全隐患，如交通事故、桥梁坍塌等。

随着经济和社会的不断发展，我国公路建设事业取得了长足的进步，但是在此过程中也发生了许多事故，严重威胁着人民的生命和财产安全。

造成这种情况的主要原因有两个。

这其中既有施工人员不懂安全知识的原因，也有桥梁自身结构存在缺陷的原因。

在桥梁设计中，工作人员没有严格按照规范的作业程序进行作业，造成了作业不规范、作业不规范等问题。

20406080100120一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3400m 3／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/m ３，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m c ＝44，河滩m t =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,d 50＝2.5mm,n c ＝0.030；河滩部分在地面以下6m 内为中砂，表层疏松为耕地，n t ＝0.025。

桥位断面以上集雨面积为566km 2,桥位上游附近有一个水文站（乙站），集雨面积为537km 2，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3500m 3/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。

1 总则1.0.1 为统一公路桥涵设计技术标准，贯彻国家有关法规和公路技术政策，使公路桥涵的设计符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求，制定本规范。

1.0.2 本规范依据《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB/T 50283)规定的原则和交通部《公路工程技术标准》(JTG B01)的有关规定制订。

1.0.3 本规范适用于新建和改建各级公路桥涵的结构设计。

1.0.4 公路桥涵及其引道的线形应与路线的总体布设相协调。

1.0.5 公路桥涵应根据所在公路的作用、性质和将来发展的需要，除应符合第 1.0.1 条的要求外，还应按照美观和有利环保的原则进行设计，并考虑因地制宜、就地取材、便于施工和养护等因素。

采用标准化跨径的桥涵宜采用装配式结构，适用于机械化、工厂化施工。

1.0.6 公路桥涵结构的设计基准期为 100 年。

1.0.7 公路桥涵结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。

1 承载能力极限状态：对应于桥涵结构或其构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形或变位的状态。

2 正常使用极限状态：对应于桥涵结构或其构件达到正常使用或耐久性的某项限值的状态。

在进行上述两类极限状态设计时，应同时满足构造和工艺方面的要求。

1.0.8 公路桥涵应根据不同种类的作用 (或荷载 )及其对桥涵的影响、桥涵所处的环境条件，考虑以下三种设计状况，并对其进行相应的极限状态设计。

1 持久状况：桥涵建成后承受自重、汽车荷载等持续时间很长的状况。

该状况下的桥涵应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。

2 短暂状况：桥涵施工过程中承受临时性作用的状况。

该状况下的桥涵仅作承载能力极限状态设计，必要时才作正常使用极限状态设计。

3 偶然状况：在桥涵使用过程中可能偶然出现的状况。

该状况下的桥涵仅作承载能力极限状态设计。

1.0.9 按持久状况承载能力极限状态设计时，公路桥涵结构的设计安全等级，应根据结构破坏可能产生的后果的严重程度划分为三个设计等级，并不低于表 1.0.9 的规定。

第一篇设计原始资料和依据1 设计原始资料和设计依据1.1 设计原始资料1.1.1地质地理条件该地段属于平原微丘区，区内大部分地区地形开阔，起伏平缓。

丘陵处有几个连续的小山坡，海拔不高。

沿线河流、排灌沟渠交错，农田水利设施完善，乡村道路网密集区域内大部分为水稻天和经济林作物区。

1.1.2地形图地形图比例为1：2000。

1.1.3设计路断的土壤、地质、水文、气象资料1）地形地貌线路经过区为太湖流域冲湖积低洼湖荡平原，地势低洼，地形较平坦、沟、塘、河纵横密布。

地面标高多在1.0m到3.2m之间，河堤，村庄处较高，除此之外，该地区的道路比较多，还有大量耕地和农田，大多是高产田。

2）工程地质条件（1）勘测深度内上部为第四纪全新统湖沼积相松散沉积物，以淤泥质土为主，夹少量亚沙土，局部粉沙，下部地层为第四纪上更新统湖沼积相沉积物。

全新统地层发育不稳定，厚度分布不均，最大厚度为20m，沿线软土分布普遍。

依据地层的时代，成因，岩性及物理力学指标等，勘测深度内共分10层，各地层主要特征描述如下：OA层，素填土（Q ML）：黄褐色～灰褐灰色，土质不均，结构松散。

1层，亚黏土（Q4AL+I）：黄褐色～褐灰色，含氧化铁及少量有机质，软—硬塑，局部流塑，中偏高压索性，推荐容许承载力、压缩摸量：[σ0 ]=110-140KPa，E S=2.5-5.0MPa。

2-1层，淤泥质亚黏土（Q4AL+I），褐灰色～灰色，含有机质，局部淤泥，软—流塑，高压缩性，推荐容许承载力、压缩摸量：[σ0 ]=60-90KPa，E S=1.5-4.0MPa。

2-1A层，亚沙土（Q4AL+I）：灰色，含有机质，云母，局部亚沙土，软—流塑，中压缩性，推荐容许承载力、压缩摸量：[σ0 ]=80-110KPa，E S=4.5-10MPa。

2-2 层，淤泥质亚黏土（Q4AL+I），灰色，含有机质，云母，局部亚沙土，软—流塑，高压缩性，推荐容许承载力、压缩摸量：[σ0 ]=70-90KPa，E S=2.0-4.0MPa。

２０１３年第３期　（总第２２９期）　黑龙江交通科技　ＨＥ　ＬＬＯＮＧＪＩＡＮＧ　ＪＩＡＯＴＯＮＧ　ＫＥＪ　Ｎｏ．３，２０１３　（Ｓｕｍ　Ｎｏ．２２９）　

简述公路桥梁水文计算过程　郭丰振　（佳木斯市恒兴公路勘察设计有限责任公司）　

摘要：简述了桥梁水文计算在公路、桥梁设计中的作用和地位，并通过具体实例根据实际数据，利用软件分　别从设计流量、设计水位到调治构造物的计算来详细描述这一计算过程，所用的方法仅是桥梁水文计算方法　中之一，具体情况应具体分析。　关键词：水文计算；设计流量；设计水位；桥长计算；壅水计算　中图分类号：Ｕ４１２　文献标识码：Ｃ　文章编号：１００８—３３８３（２０ｌ３）Ｏ３－００９５－０２　

公路桥梁水文计算是公路桥梁进行结构和墩台基础设　计的前提和基础性工作。在公路桥梁勘测设计中也是一项　重要组成部分。只有水文计算完毕，才能根据计算结果进行　桥梁下一步的设计工作。当桥梁含在路线设计中时，往往在　路线外业勘测结束进行内业设计前必须完成桥梁的水文计　算，将桥面最低设计标高提供给路线拉坡人员以供参考，以　免耽误路线设计工作的进行，由此可见，桥梁水文计算无论　是在公路设计中还是在桥梁设计中均起到至关重要的作用。　下面通过一个工程实例来阐述桥梁水文计算的过程。　１工程概况　本桥梁位于黑洛公路十八站至洛古河段，桩号为Ｋ６２０　＋１９４，名称为额木尔河大桥，原桥为钢筋混凝土双曲拱桥，　桥墩上游侧面有破冰体，桥梁与河流交角为９Ｏ。。该桥跨越　额木尔河，属于黑龙江最大支流。该流域地处山前区，汇水　区形状呈“扇形”，桥位处的流域面积Ｆ＝１３　５４４．２１　ｋｍ　，流　域长度Ｌ＝４０８．６９　ｋｍ，流域平均坡度　０．００２　３，流域面积　多为森林植被覆盖，河流整体蜿蜒曲折，在桥位附近河道较　顺直、稳定，河流断面规整，滩槽分界明显，河床地质较好，为　卵石、砂砾石，该桥无倒灌现象。　２设计流量的计算　经水文调查额木尔河桥位下游有二十五站水文站。二十　五站水文站位于桥位下游３ｏ．３　ｋｍ，且在此区间内无其它较大　河流汇人，故桥位处设计流量可利用二十五站水文站的资料　（包括从１９５７年一１９９０年历年来最大洪水流量，洪水比降，河槽　糙率，冰凌情况），进行频率分析采用面积比拟法进行计算。　表１　额木尔河廿五站前３Ｏ位洪水排序　收稿日期：２０１２—１２—０７　表２廿五站有实测比降、稽率资料年份　

公路桥梁在勘察设计中的问题分析公路桥梁是公路交通的重要组成部分，其勘察设计质量直接影响到桥梁的安全性、稳定性和使用寿命。

在公路桥梁勘察设计过程中存在着一些常见问题，需要加以分析和解决。

一、地质勘察不全面地质勘察是桥梁工程的基础性工程，对于桥梁的选择、设计和施工都具有重要的指导意义。

在实践过程中，地质勘察往往存在不全面的情况。

勘察内容不全面，只注重表层地质和工程地质，忽视了深层地质情况。

勘察方法不科学，单一采用传统的钻孔勘探方法，忽略了其他勘探方法的有效性。

勘察数据分析不详细，未能全面评估地质特征对桥梁工程的影响。

解决方法：加强地质勘察工作，提高勘察的全面性和科学性。

在勘察过程中，应综合应用多种勘探方法，比如超声波探测、地震勘探等，以获取准确的地质数据。

对勘察数据进行详细的分析和评估，综合考虑地质因素对桥梁工程的影响，确保桥梁设计的安全和合理。

二、水文勘察不详细水文勘察是桥梁工程中重要的一环，主要用于确定桥梁的水文条件和流量参数，便于后续的设计和施工。

水文勘察往往存在不详细的情况。

勘察范围有限，只关注于桥梁周边的水文情况，忽视了上下游的影响。

勘察方法简单粗暴，只采用传统的水文观测方法，对于水文特征的分析和评估较为粗略。

三、结构设计不合理桥梁的结构设计是公路桥梁勘察设计的核心内容，直接关系到桥梁的安全性和稳定性。

在实践过程中，有时会存在结构设计不合理的问题。

设计计算不准确，未能充分考虑桥梁的受力特点和工程实际情况。

设计参数选择不科学，盲目追求经济性和美观性，忽视了桥梁长期使用的可靠性。

四、施工控制不严格桥梁施工是公路桥梁勘察设计的重要环节，直接关系到桥梁的质量和使用寿命。

在实践过程中，有时会存在施工控制不严格的问题。

施工过程中的环境保护措施不到位，未能有效保护桥梁的施工环境和质量。

施工方法选择不合理，忽视了桥梁的特殊性和地质条件。

解决方法：加强施工控制工作，保证桥梁施工的质量和进度。

在施工过程中，应加强环境保护措施，保护施工环境和质量。

公路工程桥梁设计规范要求公路工程桥梁是连接道路的重要组成部分，为了确保公路交通安全和有效性，桥梁的设计必须遵循一系列规范要求。

本文将介绍公路工程桥梁设计的一些基本原则和规范要求。

1. 结构设计要求桥梁的结构设计要遵循以下要求：(1) 承载力要求：结构设计必须能够承受预计的荷载，并满足相关承载力标准。

这包括静态荷载、动态荷载和温度荷载等。

(2) 稳定性要求：桥梁的结构必须具有足够的稳定性和抗倾覆能力，以确保在不同工况下的结构安全。

(3) 耐久性要求：桥梁结构必须具有足够的耐久性，能够抵抗腐蚀、疲劳和自然灾害等外部环境因素的影响。

(4) 桥墩、桥台和桥面铺装的设计要求：桥墩、桥台和桥面铺装的设计必须符合规范要求，以确保结构的稳定性和正常使用功能。

2. 材料选用及施工要求公路工程桥梁的材料选用和施工要求也是设计中的重要方面。

以下是一些基本要求：(1) 材料选用：桥梁结构所使用的材料必须符合国家标准，并经过合理的材料试验和验证。

(2) 施工要求：桥梁施工过程中，必须按照规范要求进行，包括施工工艺、材料搭配和施工质量控制等。

(3) 防水隔水要求：对于水中桥梁，必须采取合适的防水隔水措施，使桥梁能够防止水渗透和腐蚀。

(4) 安全要求：在桥梁施工和使用过程中，必须保证工人和使用者的人身安全，采取必要的防护措施和警示标识。

3. 桥梁设计的环境要求公路工程桥梁的设计还必须考虑到周围环境的要求，以确保桥梁与周围环境的协调和适应。

以下是一些环境要求：(1) 风荷载要求：针对桥梁受风荷载的情况，必须进行风荷载计算和设计，采取相应的抗风措施。

(2) 地震要求：对于地震区域的桥梁，必须进行地震效应分析和抗震设计，以确保桥梁能够承受地震力。

(3) 水文要求：对于水流较大的桥梁，必须进行水文计算和水流模型试验，以确定水流对桥梁的影响，并采取相应的防洪措施。

(4) 环境要求：桥梁的设计必须考虑到周围环境的保护和生态平衡，合理规划桥梁的布局和外观。

浅析桥梁工程中的水文学应用桥梁工程是一门综合性强、专业性较高的工程学科，其中水文学的应用是桥梁设计与施工中不可或缺的一部分。

水文学是研究水文现象及其规律的学科，它对于桥梁工程的设计和建设具有重要意义。

本文将从水文过程分析、水文参数确定、水工计算等方面，浅析桥梁工程中的水文学应用。

首先，桥梁工程中的水文学应用主要包括水文过程分析。

水文过程分析是指对流域内降雨-径流过程的研究，通过对流域内的降雨过程进行分析，可以确定洪水过程的基本特征，为桥梁的设计提供必要的水文参数。

在桥梁设计中，我们需要考虑的是设计过程中的洪水流量，通过水文过程分析，我们可以了解到流域内的降雨情况，从而确定所需的设计洪水流量。

只有合理确定了设计洪水流量，才能保证桥梁的安全可靠。

其次，水文学在桥梁工程中的应用还体现在水文参数的确定上。

水文参数是衡量洪水的各种要素，包括流量、洪峰流量、径流系数等。

在桥梁设计中，准确确定水文参数是非常重要的。

通过对流域的水文资料进行收集和整理，结合水流观测资料，可以对所需水文参数进行合理估算。

严谨的水文参数确定是确保桥梁工程安全性的重要基础，只有基于真实可靠的水文参数进行设计，才能避免洪水对桥梁结构的不利影响。

最后，水文学在桥梁工程中的应用还涵盖了水工计算。

水工计算是指通过对水流进行计算分析，确定洪水过程和水流特征，进而对桥梁工程进行设计与施工方案的制定。

水工计算需要准确掌握水流参数、水流动力学等知识，通过计算模型，模拟洪水对桥梁的影响，分析洪水冲击力和水流水位等参数，为桥梁工程的设计与施工提供科学依据。

总结起来，水文学在桥梁工程中的应用是十分重要的。

通过水文过程分析，可以了解洪水过程的基本特征；通过水文参数的确定，可以保证设计过程中的洪水流量的准确性；通过水工计算，可以制定合理的桥梁设计与施工方案。

水文学的应用，为桥梁工程的安全可靠性提供了有力的支持和保障。

因此，在桥梁工程中，我们应充分认识到水文学的重要性，合理运用水文学的理论与方法，为桥梁工程的设计与施工贡献自己的一份力量。

公路桥梁在勘察设计中的问题分析1.地质条件不明确。

由于地质勘察工作的不充分或者不准确导致对地质条件的判断不准确或者存在盲点，这样在桥梁的设计、施工和运维过程中可能出现问题，严重影响桥梁的使用寿命和安全性。

2.设计标准不符合实际情况。

有些桥梁的设计标准过高，超出了实际需要，造成资源浪费；有些桥梁的设计标准过低，无法满足实际使用需求，影响了交通运输的顺畅。

3.桥梁结构设计不合理。

不合理的结构设计会导致桥梁的承载力不足或者稳定性差，影响桥梁的使用寿命和安全性。

4.桥梁水文条件考虑不足。

在设计桥梁时，未充分考虑到水文条件，例如洪水、涌浪等情况，导致桥梁在洪水发生时容易受损。

5.桥梁的交通组织不合理。

有些桥梁的进出口设计不合理，导致交通拥堵和事故频发，影响交通运输效率。

6.桥梁设计和施工缺乏协调。

有时设计和施工分工不明确，导致设计和施工方的合作不顺畅，最终影响了工程的质量和进度。

针对以上问题，应该加强桥梁勘察设计的工作，完善勘察设计的流程和方法。

加强地质勘察工作，确保地质条件的准确性和完整性，避免地质问题对桥梁造成的影响。

制订合理的设计标准，考虑到实际使用需求和资源优化利用。

注重桥梁结构设计的合理性，确保桥梁的稳定性和承载力。

第四，充分考虑桥梁水文条件，采取相应的防洪措施，确保桥梁在洪水发生时的安全性。

第五，合理组织桥梁的交通布局，提高交通运输效率和安全性。

加强设计和施工的协调，确保工程的质量和进度。

公路桥梁在勘察设计中存在的问题需要加以重视和解决，通过加强勘察设计工作的科学性和规范性，可以提高桥梁的质量和安全性，保障交通运输的顺畅。

桥涵水文1.地面径流：降落到地面上的水，除掉损失一部分外，在重力作用下沿着一定的方向和路径流动。

2.河川径流：受重力作用沿河床流动的水流。

3.水系：脉络相同的大小河流所构成的系统。

4.河流的基本特征：河流断面、河流长度及河流比降。

5.流域的特征：⑴几何特征：主要是流域面积和流域形状 ⑵自然地理特征：主要是指流域的地理位置和地形6.径流量：指一定时间内通过河流出口断面的径流总面积。

、7.山区河流和平原河流的特点？山区河流的特点：流域内坡面陡峻，岩石裸露，汇流时间段，降雨强度大，以致混水暴涨暴落，水位流量和变幅大，但混水持续时间短：河流比降大，流速大，水流流态紊乱，存在回流、漩涡、跌水和水跃。

平原河流的特点：多为发育完全的形态，具有广阔的河滩，混水时淹没河滩，中、枯水时裸露在水面上；在靠近河槽地形处形成地势较高的自然堤，在远离河槽的滩地上则形成洼地、湖泊、而且河滩具有明显的横降比；平原河流的河槽土质松软；河床处于不断发展中；平原河流面积较大；流域平均坡度较平坦，汇流时间长，河床开阔，调蓄作用大；混水涨落较山区缓慢，持续时间长；水面与河床比降都小；流速较小，水流较为平顺。

8.径流形成的过程：⑴降雨过程 ⑵流域蓄渗过程 ⑶坡面漫流过程 ⑷河槽集流过程9.影响径流的主要因素：气候因素；下垫面因素；人类活动因素10.河流的水量补给分为：雨源、雨雪源和冰雪源11.我国陆地高程基准面：黄海平均海平面12.常用的水尺有：直立式水尺、倾斜式水尺、矮桩式水尺13.流量计算：五点法（内插法）14.水文资料的来源：水文站观测资料、浑水调查资料、文献考证资料15.形态断面——计算流量所依据的河流横断面，又称水文断面16.谢才—满宁公式：21321i R n v = 2132i mR v = （计算水文断面的平均流速） 式中：v ——断面平均流速m/s ，对于复式断面，河槽与河滩的断面平均流速应分别计算； n ——粗糙系数(粗率）m ——n 的倒数，m=n1； R ——水力半径（m); R=x A （A ——过水面积；x ——湿周） i ——洪水比降，以小数计。