公路桥涵水文计算基本方法共52页文档

一、用桥下过水面积计算桥孔长度（冲刷系数法）冲刷系数法原理：利用桥位断面的设计流量Qs和设计水位Hs，根据水力学的连续性原理(Q=Av),求出桥下顺利宣泄设计洪水时所需要的最小过水面积，用以确定桥孔的最小长度。

计算桥孔长度时，常采用天然河槽平均流速作为设计流速（即一般冲刷？完成后的桥下平均流速）。

一般冲刷：建桥后桥孔压缩了水流，桥下流速增大到一定数值时，桥下河槽开始冲刷即称为一般冲刷总过水面积：设计水位下过水总面积之和。

有效过水面积：扣除桥墩面积设计流速：天然河槽平均流速（不冲刷流速）冲刷系数定义p：桥下河床冲刷后过水面积与冲刷前过水面积之比值p。

冲刷的类型桥梁墩台冲刷是一个综合冲刷过程，可分为三部分：桥位河段因河床自然演变而引起河床的自然演变冲刷；因建桥压缩水流而引起桥下整个河床断面普遍存在的一般冲刷；由于桥墩台阻水而引起的河床局部冲刷。

其实桥梁墩台冲刷是受多种因素同时交叉影响产生的，但是为了便于研究和计算，我们把墩台周围总的冲刷深度，假定为这三种冲刷先后进行，分别计算，然后叠加。

二、绘制最大冲刷线1、全部冲刷完成后，墩柱最大冲刷水深包括三个部分,桥墩最低冲刷线高程为Hmin：Hmin=Hs-h-hp-hb-△h式中：Hmin——最低冲刷线高程（m）;Hs ——设计水位(m)h——计算墩柱处水深（m）hp——一般冲刷深度(m);hb——局部冲刷深度(m);△h——自然演变冲刷深度（m）；2、桥台最低冲刷线的标高：Hmin=Hs-hs-h -△h式中：Hs——桥位断面的设计水位（m）；hs—桥台所在位置的冲刷深度（m）。

h—桥台所在位置的平均水深（m）。

△h——自然演变冲刷深度（m）；2、桥梁各墩台基底最浅埋置标高HJM=Hmin-△(m)式中：HJM—墩台基底最浅埋置标高（m）；Hmin—墩台最大冲刷时的标高（m）；△—基底埋深安全值（m）。

小桥的孔径计算与大中桥的区别：大中桥：以冲刷系数作控制条件，容许桥下河床发生一定的冲刷，采用天然河槽断面平均流速作为桥孔设计流速，并按自由出流条件，由计算的过水面积推求桥孔长度。

水文计算9．1．1 路界内各项排水设施所需排泄的设计径流量可按式（9．1．1）计算确定。

Q＝16．67ψq p,t F （9．1．1）式中：Q——设计径流量（m3/s）；q p,t——设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度（mm/min）；ψ——径流系数；F——汇水面积（km2）。

9．1．2 设计降雨的重现期应根据公路等级和排水类型，按表9．1．2确定。

表9．1．2 设计降雨的重现期（单位：年）条文说明设计降雨重现期的规定，既要考虑到公路设施在使用中受水侵害的风险大小，又要考虑排水设施的断面尺寸，即其造价。

因而，应根据公路的重要性（等级和交通量）以及浸水或水淹对公路使用和周围地区的影响程度，以及各项排水设施的排水目的和类型，综合确定降雨重现期。

表9．1．2中所列的设计重现期标准是在参考我国公路路基和路面规范中的规定及国外的规定，并考虑到重现期习惯上只用整年数确定的。

9．1．3 计算路面表面排水时，单向三车道及以下的路面汇流历时可取5min；单向三车道以上的路面汇流历时可按式（9．1．4）计算确定，可不计沟管内汇流历时。

9．1．4 坡面汇流历时可按式（9．1．4）计算确定。

（9．1．4）式中：t1——坡面汇流历时（min）；L p——坡面流的长度（m）；i p——坡面流的坡度；s——地表粗度系数，按地表情况查表9．1．4确定。

表9．1．4 地表粗度系数s9．1．5 计算沟管内汇流历时时，应在断面尺寸、坡度变化点或者有支沟（支管）汇入处分段，分别计算各段的汇流历时，再叠加而得，可按式（9．1．5-1）计算确定。

当沿程有旁侧入流时，第一段沟管的平均流速可用该段沟管的末断面流速乘折减系数0．75计算，其余各段可用上、下端断面流速的平均值计算。

（9．1．5-1）式中：t2——沟管内汇流历时（min）；n、m——分段数和分段序号；l m——第m段的长度（m）；v m——第m段沟管的平均流速（m/s），可按式（9．2．3）计算确定，也可按式（9．1．5-2）近似估算；（9．1．5-2）i m——第m段沟管的平均坡度。

贵州省惠水县三都至罗甸县羊里公路改扩建工程桥涵水文计算1桥涵设计标准的v采用情况设计洪水频率：大、中桥采用1/100 ，小桥及涵洞均采用1/50 ;设计荷载：公路一I级桥面宽度：大中桥：K52+200~ K75+380 : （0.5+ 净一9+0.5）mK75+380~K102+600 : （0.5+ 净一7.5+0.5）m小桥涵宽度：与路基同宽。

地震基本烈度：路线所属地区地震动反应谱特征周期为0.35s,地震动峰值加速度小于0.05g。

地震烈度切。

2沿线桥梁、涵洞分布情况沿线桥梁、涵洞的分布情况见表6-1 ,本合同段K线路线长度51.4Km ,共设大、中、小桥梁15座，合计长1928.8m ,占路线总长度的 3.75%。

其中大桥7座，长1447.48 m ;中桥7座，长460.28m ;小桥1座，长21.04 m。

设涵洞211道，平均过水构造物每公里4.377处。

沿线构造物统计表表6-13沿线水系及水文概况3.1水系路线所经过地区均在罗甸县境内，罗甸全县河流均属珠江红水水系。

路线所经地区均属本水系中的濛江河干支流。

濛江河干支流濛江，发源于贵阳市花溪区党武乡对门寨附近。

流经青岩镇、惠水县，进入县境边阳区罗沙、巴沙、董王和油闹乡的打告村油然附近与格凸河汇合，此段河道称为涟江。

南流经交砚、冗翁、摆龙、木引、云里、罗里、罗化、逢亭、立亭、沟亭、所也、冗响、交广、凤亭、茂井、大亭乡，于班仁乡双江口注入红水河，此段河道称濛江。

在县境内流程129.5公里，流域面积1259.2平方公里，多年平均流量45〜88.8〜165立方米/秒，天然落差417米。

主要支流有坝王河、格凸河、八茂河、所也河、沟亭河、布讲河、逢亭河、拱里河、云里河专业.整理.坝王河干支流坝王河，发源于贵阳市花溪区批摆附近，流经惠水县摆金、平塘县克度区塘边乡河边寨伏流后于县境沫阳区董当乡大井村小井出流，经沫阳乡、龙坪镇，于八茂区茂井乡八达村蚂蚁寨注入濛江。

关于公路桥涵水文分析与计算方法的汇报人：日期:•引言•水文基础知识•公路桥涵水文分析方法•水文计算方法与应用目•水文分析与计算中的不确定性及处理方法•结论与展望录引言01提高设计效率水文分析可为桥梁和涵洞的设计提供科学依据，减少不必要的设计迭代。

节约建设成本合理的水文分析有助于优化设计方案，降低建设成本。

确保桥梁和涵洞的安全性通过水文分析，可以了解水流特性，预防洪水等自然灾害对桥梁和涵洞的破坏。

公路桥涵水文分析的意义03评估河床演变预测河床在长时间水流作用下的变形和演变，为桥梁和涵洞的设计使用年限提供依据。

01确定设计洪水峰值流量通过历史洪水数据和统计分析，预测未来可能发生的最大洪水流量。

02计算水流冲刷力分析水流对桥墩、桥台和涵洞基础的冲刷作用，确保结构的稳定性。

水文分析与计算的目的通过以上内容的学习，读者可以全面了解公路桥涵水文分析与计算方法的基本原理和应用，为实际工程提供有力支持。

工程实例分析：结合具体公路桥梁和涵洞工程实例，展示水文分析和计算方法的实际应用。

桥涵水文计算：讲解如何计算设计洪水峰值流量、水流冲刷力、河床演变等关键参数。

水文基础知识：介绍水文循环、河流类型、洪水频率等基本概念。

水文分析方法：阐述如何收集和处理水文数据，进行洪水频率分析、径流计算等。

本讲义的内容概述水文基础知识02描述的是地球上水从海洋、陆地和大气之间循环的过程，包括蒸发、降水、地表径流和地下渗透等环节。

在公路桥涵设计中，需要充分考虑到水文循环的影响，以防止水患并确保桥涵的稳定性。

水文循环指的是在任意时段内，一个流域或水体的输入水量（如降水、入渗等）与输出水量（如蒸发、径流等）应保持平衡。

在公路桥涵设计中，水量平衡原理可用于确定桥涵的过水能力，以确保在极端水文事件下桥涵的安全。

水量平衡水文循环与水量平衡大气中的水分以雨、雪等形式降落到地面的过程。

降水是公路桥涵设计中的重要参数，影响桥涵的排水设计和洪水频率分析。

2、水文计算基本资料：桥位于此稳定河段，设计流量31%5500/S Q Q m s ==，设计水位457.00S H m =，河槽流速 3.11/s c v m =，河槽流量3C Q =4722m /s ，河槽宽度c B 159.98m =，河槽平均水深c h 9.49m =，天然桥下平均流速0 3.00/M v m s =,断面平均流速=2.61m/s υ，水面宽度B=180m ，河岸凹凸岸曲率半径的平均值R=430m ，桥下河槽最大水深12.39mc h m =。

2.1桥孔长度根据我国公路桥梁最小桥孔净长度Lj 公式计算。

该桥在稳定河段，查表知K=0.84，n=0.90。

有明显的河槽宽度Bc ，则有：n0.90j s c c L =K (Q /Q )B =0.84(55004722)159.98=154.16m ⨯÷⨯换算成平面半径R=1500的圆曲线上最小桥孔净长度为154.23m 。

2.2桥孔布置图根据河床断面形态，将左岸桥台桩号布置在K52+325.00。

取4孔40m 预应力混凝土T 形梁为上部结构；钻孔灌注桩双柱式桥墩，桩径为1.6m ，墩径取1.4m ；各墩位置和桩号如图1所示；右桥台桩号为K52+485.00；该桥孔布置方案的桥孔净长度为155.80m 大于桥孔净长度154.23m ，故此桥孔布置方案是合理的。

2.3桥面最低高程河槽弗汝德系数Fr= 223.119.809.49=0.104c c vgh ⨯=＜1.0。

即，设计流量为缓流。

桥前出现壅水而不出现桥墩迎水面的急流冲击高度。

2.3.1桥前壅水高度∆Z 和桥下壅水高度∆Zq冲刷前桥下流速'm υ=55003.72/1609.493 1.49.49Q s m s Aj==⨯-⨯⨯天然桥下平均流速v om =3.00m/s自然淤积孔隙率n 为0.4，则天然空隙比e 取0.67，查表知d 50=3mm 冲刷前桥下流速：mυ=0.250.2550' 3.723.29' 3.7210.5(1)10.53(1)3.11mm cv v d v -==+-+⨯⨯-m/s系数6.43Ky=0.50.50.530.10.1==-桥前最大壅水高度：∆Z=22226.430.53()(3.29 3.00)0.32229.8momK nK y vvg⨯-=-=⨯m桥下壅水高度取洪水和河床条件为一般情况，则：∆Zq=12∆Z=0.16m2.3.2浪高∆h 2计算风速为21.53m/s ，浪程内平均水深取河床平均水深8.60m ，汛期顺风向到达桥位断面形成的最大水面风距为1450m 。

涵洞水文计算书根据《公路涵洞设计细则》（JTG/T D65-04—2007），四级公路涵洞设计洪水频率二十五年一遇（1/25），新建涵洞应采用无压力式涵洞，根据暴雨推理法相关公式，并结合现场实际情况，计算求得相应洪峰流量，从而选择合适的盖板涵尺寸以满足过洪要求。

1、暴雨推理公式F S Q npP μ）-=τ(278.0 （1-1）式中：Q P ——规定频率为P%的洪峰流量（m ³/s ）；S p ——频率为P%的雨力(rnm/h)，查附录B 各省(区)雨力等值线图(图B-1~图B-3)；τ——汇流时间(h)；汇流时间二按下式计算：北方可采用13(ατ）ZI L K = (1-2) 南方可采用324(βατ-=P ZS I L K ） (1-3) 43K K 、——系数，查附录B 表B-1；L ——主河沟长度（km ）； I Z ——主河沟平均坡度(0.001)；321βαα、、——系数，查附录B 表B-1；n ——暴雨递减指数；查附录B 各省(区)暴雨递减指数n 值分区图（图B-4）和表B-2，表中n 1、n 2、n 3由τ值分查；μ——损失参数(mm/h)；损失参数μ按下式计算：北方可采用11βμP S K = (1-4)南方可采用122λβμ-=F S K P(1-5) 21K K 、——系数，查附录B 表B-3，表中土壤植被分类，查附录B 表B-4；121λββ、、——指数，查附录B 表B-3； F ——汇水面积（km 2）。

2、推理公式中各参数的取值计算（1）流域特征值F ，L ，I ZF 、L 为计算流域的汇水面积及主沟长度，在Google Earth 地形图上勾画出流域范围后，直接量算得出；I Z 为主沟道纵坡，采用加权平均法计算得出。

有关流域特征参数计算结果见表2-1。

表2-1 流域特征值F 、J 、I Z（2）暴雨雨力S P根据设计洪水频率1/25，查《公路涵洞设计细则》JTG/T D65-04—2007附录B （图B-3）得暴雨雨力Sp 见表2-2。

2、水文计算基本资料：桥位于此稳定河段，设计流量31%5500/S Q Q m s ==，设计水位457.00S H m =，河槽流速 3.11/s c v m =，河槽流量3C Q =4722m /s ，河槽宽度c B 159.98m =，河槽平均水深c h 9.49m =,天然桥下平均流速0 3.00/M v m s =,断面平均流速=2.61m/s υ,水面宽度B=180m ，河岸凹凸岸曲率半径的平均值R=430m ，桥下河槽最大水深12.39mc h m =。

2。

1桥孔长度根据我国公路桥梁最小桥孔净长度Lj 公式计算.该桥在稳定河段，查表知K=0.84,n=0。

90。

有明显的河槽宽度Bc,则有：n 0.90j s c c L =K (Q /Q )B =0.84(55004722)159.98=154.16m ⨯÷⨯ 换算成平面半径R=1500的圆曲线上最小桥孔净长度为154。

23m.2.2桥孔布置图根据河床断面形态，将左岸桥台桩号布置在K52+325.00。

取4孔40m 预应力混凝土T 形梁为上部结构;钻孔灌注桩双柱式桥墩，桩径为1.6m,墩径取1。

4m ；各墩位置和桩号如图1所示；右桥台桩号为K52+485。

00；该桥孔布置方案的桥孔净长度为155。

80m 大于桥孔净长度154.23m ，故此桥孔布置方案是合理的。

2。

3桥面最低高程河槽弗汝德系数Fr= 223.119.809.49=0.104c cv gh ⨯=＜1.0。

即，设计流量为缓流。

桥前出现壅水而不出现桥墩迎水面的急流冲击高度. 2.3。

1桥前壅水高度∆Z 和桥下壅水高度∆Zq冲刷前桥下流速'm υ=55003.72/1609.493 1.49.49Qs m s Aj ==⨯-⨯⨯ 天然桥下平均流速v om =3。

00m/s自然淤积孔隙率n 为0。

4，则天然空隙比e 取0.67，查表知d 50=3mm 冲刷前桥下流速：m υ=0.250.2550' 3.723.29' 3.7210.5(1)10.53(1)3.11mmcv v d v -==+-+⨯⨯-m/s系数Ky=0.50.50.533.290.10.1v ==--桥前最大壅水高度：∆Z=22226.430.53()(3.29 3.00)0.32229.8m om KnKy v v g ⨯-=-=⨯m 桥下壅水高度取洪水和河床条件为一般情况,则:∆Zq=12∆Z=0.16m 2.3.2浪高∆h 2计算风速为21.53m/s ，浪程内平均水深取河床平均水深8。

公路桥涵水文与计算方法关于公路桥涵水文分析与计算方法的研究摘要:桥涵建设是公路工程建设的重要组成部分和重点施工环节，桥涵水文分析工作在一定程度上影响着总体桥涵跨境方案实施和公路工程建设的进程，合理桥涵规划不仅能够有效保证公路建设和交通运行安全，还可以节省公路工程建设造价成本支出。

本文针对当前公路工程建设现状，对桥涵水文进行详细的分析和阐述，提出了针对不同形式的计算方法，以适应不同类型的水文条件。

0.引言在基础桥涵设计过程中，科学合理的桥涵水文分析不仅可以为后续工程水文计算提供相应的基础，也可对桥涵布局合理性和桥涵设计结构准确性作出全面判断，关键点就是要计算出相关孔跨长度，并以此为依据进行工程数量计算，设定工程勘测设计合理方案。

在经过上述复杂流程后即可为工程建筑施工提供桥涵数位信息和计算结果数据。

1.桥涵水文计算内容与方法的探究随着科技水平不断提高，各种形式的水文计算方法层出不穷，不同的专业部门有着不同的桥涵水文计算方法和计算公式。

当前较为常用的桥涵水文计算结构体系是以实际工程建筑桥涵水文信息资料观测为主，包括桥涵水文形态断面法和桥涵水文公式计算法等，对供水流量进行准确推算。

需要注意的是，此处洪水流量值是相关洪水频率之下的基础流量值，而此时计算法则是以测流断面计算法为主。

然后用频率断面计算法进行流量计算并得出流量计算方案和流量计算法则，根据计算所得出的流量数值可进行出桥孔最小净值推断，也可计算出工程建筑所设计水位标准数值。

1.1洪水频率选择和流量选择设计方案要点探究以拟建桥涵公路等级和对应桥涵类别为例，对其中的供水频率进行科学合理选取。

在进行桥涵水文分析时，应加大设计流量推算力度和加强准确性计算，因为设计流量具体数值推算关系到桥涵水文分析最终结果的实验分析质量，较为合理的做法是利用水文站中实际测量基础资料或是运用形态断面法进行设计流量推算。

此外，还可以通过公式详细推理和运用公式法等科学策略进行最佳设计流量数值推算。