高速公路跨江大桥的水文计算分析
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某高速公路桥梁跨河道壅水及行洪能力计算
《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。
桥梁水文基础资料计算
3.水文分析计算举例
3.1流域概况 桥址两端桥台地处山地丘陵，跨越水田和小路，沿丘陵坡角展布，地势起伏 不大，桥位区地面标高约291.6～309.1m，经计算水文断面汇水面积为0.993km2。 3.2 流量计算 3.2.1 全国水文分区经验公式 （1）、确定全国水文分区、计算参数： 本桥位通过查阅全国水文分区流量参数计算表，确定本桥位于全国水文分区
—洪水传播影响洪峰流量的折减系数，可查附录B表B-11；
—流域内降雨不均匀影响洪峰流量的折减系数，可查附录B表B-12； —湖泊或小水库调节作用影响洪峰流量的折减系数，可查附录B表B-13。 2.2 水位计算方法
式中： R —水力半径（m）；
n —糙率； i —洪水比降； Q 、Q —河槽与河滩的流量（m3/s）； A 、A —河槽与河滩过水断面面积（m2）； V 、V —河槽与河滩断面平均流速（m/s）。 2.3 桥长计算方法
式中： L —桥孔最小净长（m）； Q —设计流量（m3/s）； Q —河槽流量（m3/s）； B —河槽宽度（m）； K 、n —系数及指数根据规范取值。 2.4 冲刷计算方法 1、一般冲刷 对于河床，
对于河滩，
式中： h —桥下一般冲刷后的最大水深（m）； Q —河槽部分通过的设计流量（m3/s）； Q —天然状态下桥下河滩部分的设计流量（m3/s）； B —河槽部分桥孔过水净宽（m），当桥下河槽能扩宽至全桥时，即为全桥 桥孔过水净宽； B —造床流量下的河槽宽度（m），对复式河床可取平滩水位时河槽宽度； —水流侧向压缩系数，应按表7.3.1-1 确定； h —桥下河槽最大水深（m）； h —桥下河槽平均水深（m）； A —单宽流量集中系数；当A >1.8 时，可采用 1.8； H —造床流量下河槽的平均水深（m），对复式河床可取平滩水位时河槽 平均水深； E —与汛期含沙量有关的系数； d —河槽泥沙平均粒径（mm）； B —河滩部分桥孔净长（m）； h —桥下河滩最大水深（m）； h —桥下河滩平均水深（m）； v —河滩水深1m 时非黏性土不冲刷流速（m/s）； 2、墩台局部 利用65-2 公式计算墩台局部冲刷，公式介绍如下： 对于河床，
3.1流域概况 桥址两端桥台地处山地丘陵，跨越水田和小路，沿丘陵坡角展布，地势起伏 不大，桥位区地面标高约291.6～309.1m，经计算水文断面汇水面积为0.993km2。 3.2 流量计算 3.2.1 全国水文分区经验公式 （1）、确定全国水文分区、计算参数： 本桥位通过查阅全国水文分区流量参数计算表，确定本桥位于全国水文分区
—洪水传播影响洪峰流量的折减系数，可查附录B表B-11；
—流域内降雨不均匀影响洪峰流量的折减系数，可查附录B表B-12； —湖泊或小水库调节作用影响洪峰流量的折减系数，可查附录B表B-13。 2.2 水位计算方法
式中： R —水力半径（m）；
n —糙率； i —洪水比降； Q 、Q —河槽与河滩的流量（m3/s）； A 、A —河槽与河滩过水断面面积（m2）； V 、V —河槽与河滩断面平均流速（m/s）。 2.3 桥长计算方法
式中： L —桥孔最小净长（m）； Q —设计流量（m3/s）； Q —河槽流量（m3/s）； B —河槽宽度（m）； K 、n —系数及指数根据规范取值。 2.4 冲刷计算方法 1、一般冲刷 对于河床，
对于河滩，
式中： h —桥下一般冲刷后的最大水深（m）； Q —河槽部分通过的设计流量（m3/s）； Q —天然状态下桥下河滩部分的设计流量（m3/s）； B —河槽部分桥孔过水净宽（m），当桥下河槽能扩宽至全桥时，即为全桥 桥孔过水净宽； B —造床流量下的河槽宽度（m），对复式河床可取平滩水位时河槽宽度； —水流侧向压缩系数，应按表7.3.1-1 确定； h —桥下河槽最大水深（m）； h —桥下河槽平均水深（m）； A —单宽流量集中系数；当A >1.8 时，可采用 1.8； H —造床流量下河槽的平均水深（m），对复式河床可取平滩水位时河槽 平均水深； E —与汛期含沙量有关的系数； d —河槽泥沙平均粒径（mm）； B —河滩部分桥孔净长（m）； h —桥下河滩最大水深（m）； h —桥下河滩平均水深（m）； v —河滩水深1m 时非黏性土不冲刷流速（m/s）； 2、墩台局部 利用65-2 公式计算墩台局部冲刷，公式介绍如下： 对于河床，
亮子河大桥水文计算
游 汇水 面 积 为 ３ ．ｋ 设计 频 率 ３ ２２ｍ ， ０年一 遇 ， 校核
频率 １０年一遇 ， ０ 总库容为 ７ ４ ３ 万方 ， 坝型为土坝 ，
・
４ ４・
北 方 交 通
７ ４ ／ｓ ９ ｍ
２ １ ０１
３ 流 量计算 ３ １ 根 据《 位勘 测设 计》 ． 桥 经验公 式
构成 较 大 的威 胁 ， 似情 况 往 年 也 发 生过 多 次 。发 类 水时 ， 由村 里派 人 用 推 土 机 将 溢 洪 道 推 开 ， 保 证 以 水 库 安全 ， 以前 每 年 都 由吴 连 富 推 ， 去 年是 村 支 但 书推的 ， 库没 有溃坝 ， 生百年一 遇大水 时 ， 水 发 人 为 因 素 影 响 很 大 ， 坝 可 能 性 极 大 ， 以 本 次 设 溃 所 计 ， 算 １９ 计 ９ ５年 流量 时 ， 水 库 按 不 溃 坝 ， 无 调 该 但 洪作 用 考 虑 ， 算 百 年 一 遇 流 量 时 ， 水 库 按 溃 坝 计 该
考虑 ， 总体 布设 ， 不可 稍有偏 废 。桥涵 的布设 必须 要
ｍ ／ 。 大桥水 库 在桥位 上游 ７ｍ， 体上 游汇水 面 ｓ南 ｋ 坝
符合河流的 自 然特性 ， 桥位处的地形地貌 ， 既要满足
规范规 定 的抗洪 能力 ， 又要 避免 浪费 ， 目地 加大 孔 盲 径， 增加 路线 纵 断 。本 文 以 营城 子 至抚 民高 速 公路 跨 越亮 子河 为工 程 背景 进 行 分 析 ， 结合 现 场 调 查及 理 论分 析 ， 算得 出亮 子河 大 桥 的桥梁 孔 径 及 控制 计 标高。
７４ ９
初 步拟 定 桥 孔 为 ５～２ ｍ 预应 力 混 凝 土 箱 梁 ， ０
频率 １０年一遇 ， ０ 总库容为 ７ ４ ３ 万方 ， 坝型为土坝 ，
・
４ ４・
北 方 交 通
７ ４ ／ｓ ９ ｍ
２ １ ０１
３ 流 量计算 ３ １ 根 据《 位勘 测设 计》 ． 桥 经验公 式
构成 较 大 的威 胁 ， 似情 况 往 年 也 发 生过 多 次 。发 类 水时 ， 由村 里派 人 用 推 土 机 将 溢 洪 道 推 开 ， 保 证 以 水 库 安全 ， 以前 每 年 都 由吴 连 富 推 ， 去 年是 村 支 但 书推的 ， 库没 有溃坝 ， 生百年一 遇大水 时 ， 水 发 人 为 因 素 影 响 很 大 ， 坝 可 能 性 极 大 ， 以 本 次 设 溃 所 计 ， 算 １９ 计 ９ ５年 流量 时 ， 水 库 按 不 溃 坝 ， 无 调 该 但 洪作 用 考 虑 ， 算 百 年 一 遇 流 量 时 ， 水 库 按 溃 坝 计 该
考虑 ， 总体 布设 ， 不可 稍有偏 废 。桥涵 的布设 必须 要
ｍ ／ 。 大桥水 库 在桥位 上游 ７ｍ， 体上 游汇水 面 ｓ南 ｋ 坝
符合河流的 自 然特性 ， 桥位处的地形地貌 ， 既要满足
规范规 定 的抗洪 能力 ， 又要 避免 浪费 ， 目地 加大 孔 盲 径， 增加 路线 纵 断 。本 文 以 营城 子 至抚 民高 速 公路 跨 越亮 子河 为工 程 背景 进 行 分 析 ， 结合 现 场 调 查及 理 论分 析 ， 算得 出亮 子河 大 桥 的桥梁 孔 径 及 控制 计 标高。
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初 步拟 定 桥 孔 为 ５～２ ｍ 预应 力 混 凝 土 箱 梁 ， ０
公路桥梁中的水文计算研究
－
一
、
％， ％。 根据给定 的水文计 算 断面的基 本计 算数 据计算 出相 应水 误差不超过５ 电算 不超 过ｌ 文断面的一些水力 因素称为形态断面的计 算。 形态断面计算首
先要 收集水文计算 断面地 形资料， 算出河槽 河滩的宽度 、 计 深 为了确定高速公路的路面高程， 根据 《 公路桥位勘测设计 度、 水流 速度进而计算 出河槽流 量河 滩流量等 。 由历史洪水位 规范》（Ｔ０ ２９ ） 高速公路特大桥按１ ０ 频率标准、 ＪＪ６— １ ， ／０ ３ 大中 推算相应 的洪水流量的计算步骤如下： 桥按 １１０ ／ 频率 标准 进行 设计。 ０ 因此 ， 必须推 求沿 线桥位 的设 （ ） 一 形态断面的选择 计流量与设计 水位 。 形态断 面的选择可参考如下标准 ： （ ） 一 设计流量的计算方法 １处于近似均匀流的河段上 ， ． 一般要求河道顺 直， 流通 水 桥 涵设 计 流量 的推算 ， 应按 《 公路 桥位 勘察设 计规 范 》 畅， 河床稳 定， 河滩较小 ， 河滩与河槽 的洪水流 向一致 ， 并且无 （Ｔ０ ２９ ） ＪＪ６—１ 的要求 ， 根据所 掌握 的资 料情况 ， 择适当的计 选 河湾、 河汊 、 沙洲 等阻塞水流的现象 。 算方法。目前， 于大、 对 中河流 ， 具有足够的实测流量资料 时， ２ 尽量靠近调查 的历史洪水位 ， ． 但距桥位也不宜过远 。 形态 主要 采用数 理统计 法 （ 水文 统计法 ） 而缺 乏实 测资 料时， ， 则 断面与桥位断面之间， 应无支流汇人， 又无分流或壅水现象。 多采用 间接方 法或 经验公 式计 算 ， 若具 有足够 的实测暴雨 资 ３ 形态 断面必须垂 直于洪水 流向 ， ． 形态 断面的形 状应尽 料 时， 也可 以利 用暴 雨资料 ， 通过 成 因分析 ， 行计 算 ； 进 同时 量符 合洪水 发生时 的实际情 况 ， 同时根 据 调查资料对 河道 变 “ 可能最大暴雨与洪水” 的计算方法， 也是今后推求暴雨洪水 迁及河床冲淤作了定量估计， 在断面图上适当修正。 流量的重要途径。 汇流计算有三种方法： 丘陵山区小汇水面 （ ） 二 水文断面的流速 、 流量计算 积采用推 理公式法 ， 平原 地 区采用 总人 流槽 蓄演算法 ， 并用瞬 水文 断面的平均流速 ， 可用谢 才一 满宁公 式计算： 时单位线法对 山丘 、 平原 区的暴 雨洪水资料进行 了全面的分析 ｖ ｚｆｚ ： ／ ｌ ， （） １ 计算。 几种方法计算时基本采用统一的资料， 可以得到相互验
一
、
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先要 收集水文计算 断面地 形资料， 算出河槽 河滩的宽度 、 计 深 为了确定高速公路的路面高程， 根据 《 公路桥位勘测设计 度、 水流 速度进而计算 出河槽流 量河 滩流量等 。 由历史洪水位 规范》（Ｔ０ ２９ ） 高速公路特大桥按１ ０ 频率标准、 ＪＪ６— １ ， ／０ ３ 大中 推算相应 的洪水流量的计算步骤如下： 桥按 １１０ ／ 频率 标准 进行 设计。 ０ 因此 ， 必须推 求沿 线桥位 的设 （ ） 一 形态断面的选择 计流量与设计 水位 。 形态断 面的选择可参考如下标准 ： （ ） 一 设计流量的计算方法 １处于近似均匀流的河段上 ， ． 一般要求河道顺 直， 流通 水 桥 涵设 计 流量 的推算 ， 应按 《 公路 桥位 勘察设 计规 范 》 畅， 河床稳 定， 河滩较小 ， 河滩与河槽 的洪水流 向一致 ， 并且无 （Ｔ０ ２９ ） ＪＪ６—１ 的要求 ， 根据所 掌握 的资 料情况 ， 择适当的计 选 河湾、 河汊 、 沙洲 等阻塞水流的现象 。 算方法。目前， 于大、 对 中河流 ， 具有足够的实测流量资料 时， ２ 尽量靠近调查 的历史洪水位 ， ． 但距桥位也不宜过远 。 形态 主要 采用数 理统计 法 （ 水文 统计法 ） 而缺 乏实 测资 料时， ， 则 断面与桥位断面之间， 应无支流汇人， 又无分流或壅水现象。 多采用 间接方 法或 经验公 式计 算 ， 若具 有足够 的实测暴雨 资 ３ 形态 断面必须垂 直于洪水 流向 ， ． 形态 断面的形 状应尽 料 时， 也可 以利 用暴 雨资料 ， 通过 成 因分析 ， 行计 算 ； 进 同时 量符 合洪水 发生时 的实际情 况 ， 同时根 据 调查资料对 河道 变 “ 可能最大暴雨与洪水” 的计算方法， 也是今后推求暴雨洪水 迁及河床冲淤作了定量估计， 在断面图上适当修正。 流量的重要途径。 汇流计算有三种方法： 丘陵山区小汇水面 （ ） 二 水文断面的流速 、 流量计算 积采用推 理公式法 ， 平原 地 区采用 总人 流槽 蓄演算法 ， 并用瞬 水文 断面的平均流速 ， 可用谢 才一 满宁公 式计算： 时单位线法对 山丘 、 平原 区的暴 雨洪水资料进行 了全面的分析 ｖ ｚｆｚ ： ／ ｌ ， （） １ 计算。 几种方法计算时基本采用统一的资料， 可以得到相互验
高速公路大桥抗水毁水文水力计算方法研究
＝
要 影 响 因 素 ， 同 时 准 确 确 定 冲 刷 系 数 尚 有 一 定 难
度 。 因此 ，推 荐 按 式 （ ） 行 计 算 。 ２进 ２ 桥 面 最 低 高程 计 算 方 法 ． ３ 桥 位 断 面 设 计 水 位 高 程 根 据 不 同 重 现 期 设 计 水
（） １
桥 梁与 隧道工 程 Ｂｉ ｅ ＴｎｅＥｇ ｅｒｇ ｒｇ ＆ ｕｎｌｎｉｅｎ ｄ ｎｉ
高速公路 大桥抗水毁水文水力计算 方 研 ＞ 究
一 。“ “ ≯ 。 … 。 ＿ 。… … … 。 一
赵 洁 ，杨 国强 ．陈三 民
（ 西 省 高速 公 路 建 设集 团公 司 ，陕西 西 安 ７ ０ ５ 陕 １０４）
２６ ．９
２ｌ
ｌ ．７ Ｏ１
ｌ ３ ５－２
１ ３ ５＿２
游 荡 、宽滩河 段 ，当４ｄ１ ｓ ，Ａｄ ．时 ＞ ８ 值取 １ 。 ． ８ 大桥 所在 地 区属 山岭重丘 区 ，河床 物质 以卵砾
石 为 主 ，含 砂 砾 石 ，整 体 较 平 整 ，床 面 起 伏 ，岸 壁
ｄ ｃ ，ｄ ｓｇ ｅ ｔｒ ｌ ｖ ｌ ａ ｋ ｔ ｒ ｅ ｋ ｅ ｉ ｎ ｄ ｗａ ｅ ｅ ｅ，ｂ ｃ ｗａｅ ． ，ｗａ ｅ ｈ ｉ ｈ ．ｂ ｃ ｗａｅ ｅ ｇ ｔｏ ｖ ，ｓ ｐ ｒ ｌｖ ｔｏ ｆｃ ｖｎ ， ｔ ｒ ｖ ｅｇ Ｌ ａ ｋ ｔｒ ｈ ｉ ｈ ｆ ｗａ ｅ ｕ ｅ ｅ ｅ ａｉ ｎ ｏ ｏ ｉ ｇ．ｗａｅ ａ ｃ ，ｂ ｃ ｔｒｈ ｉｈｔｏ ０ ａ ｌ ｍｅ ｔａ ． ｒ ｈ ａ ｋ ｗａ ｅ ｅ ｇ ｆｌｃ ｌｐ ｕ ，ｅ １
流 域 面 积 Ｆ ９ ． ｉ２ － ８３ ｉ，Ｉ ０２ ２ ， 根 据 ＝ ８６ ｎ ，Ｌ ５ ． ｎ ＝ ． ％ ｋ ｋ ６
要 影 响 因 素 ， 同 时 准 确 确 定 冲 刷 系 数 尚 有 一 定 难
度 。 因此 ，推 荐 按 式 （ ） 行 计 算 。 ２进 ２ 桥 面 最 低 高程 计 算 方 法 ． ３ 桥 位 断 面 设 计 水 位 高 程 根 据 不 同 重 现 期 设 计 水
（） １
桥 梁与 隧道工 程 Ｂｉ ｅ ＴｎｅＥｇ ｅｒｇ ｒｇ ＆ ｕｎｌｎｉｅｎ ｄ ｎｉ
高速公路 大桥抗水毁水文水力计算 方 研 ＞ 究
一 。“ “ ≯ 。 … 。 ＿ 。… … … 。 一
赵 洁 ，杨 国强 ．陈三 民
（ 西 省 高速 公 路 建 设集 团公 司 ，陕西 西 安 ７ ０ ５ 陕 １０４）
２６ ．９
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ｌ ３ ５－２
１ ３ ５＿２
游 荡 、宽滩河 段 ，当４ｄ１ ｓ ，Ａｄ ．时 ＞ ８ 值取 １ 。 ． ８ 大桥 所在 地 区属 山岭重丘 区 ，河床 物质 以卵砾
石 为 主 ，含 砂 砾 石 ，整 体 较 平 整 ，床 面 起 伏 ，岸 壁
ｄ ｃ ，ｄ ｓｇ ｅ ｔｒ ｌ ｖ ｌ ａ ｋ ｔ ｒ ｅ ｋ ｅ ｉ ｎ ｄ ｗａ ｅ ｅ ｅ，ｂ ｃ ｗａｅ ． ，ｗａ ｅ ｈ ｉ ｈ ．ｂ ｃ ｗａｅ ｅ ｇ ｔｏ ｖ ，ｓ ｐ ｒ ｌｖ ｔｏ ｆｃ ｖｎ ， ｔ ｒ ｖ ｅｇ Ｌ ａ ｋ ｔｒ ｈ ｉ ｈ ｆ ｗａ ｅ ｕ ｅ ｅ ｅ ａｉ ｎ ｏ ｏ ｉ ｇ．ｗａｅ ａ ｃ ，ｂ ｃ ｔｒｈ ｉｈｔｏ ０ ａ ｌ ｍｅ ｔａ ． ｒ ｈ ａ ｋ ｗａ ｅ ｅ ｇ ｆｌｃ ｌｐ ｕ ，ｅ １
流 域 面 积 Ｆ ９ ． ｉ２ － ８３ ｉ，Ｉ ０２ ２ ， 根 据 ＝ ８６ ｎ ，Ｌ ５ ． ｎ ＝ ． ％ ｋ ｋ ６
某跨河桥梁防洪水文分析计算及设计洪水位的确定
《河南水利与南水北调》2023年第6期水文水资源作者简介：王红军（1975—），男，工程师，主要从事防洪影响评价或水资源论证、大中型水库移民后期扶持工作。
某跨河桥梁防洪水文分析计算及设计洪水位的确定王红军（孟州市水利移民服务中心，河南孟州454750）摘要：交叉断面洪峰流量、洪水位是工程设计和进行防洪评价的重要依据，洪水位确定得准确与否，直接影响到工程的规模、投资、运行安全和防洪安全；同时是计算洪水水位及冲刷深度等计算的重要基础数据。
关键词：高速公路；桥梁；洪峰流量；水文分析中图分类号：U442文献标识码：B文章编号：1673-8853（2023）06-0033-02Hydrological Analysis and Calculation of Flood Control for a Cross River Bridge andDetermination of Design Flood LevelWANG Hongjun（Mengzhou Water Conservancy Migration Service Center,Mengzhou 454750,China ）Abstract：Cross section peak flow and flood level are important basis for engineering design and flood control evaluation.The accuracy of flood level determination directly affects the scale,investment,operation safety and flood control safety of the project.It is an important basic data for the calculation of flood water level and scour depth.Key words：highway;bridge;flood peak flow;hydrological analysis 1基本概况某高速公路项目起点位于沁阳市主城区西南侧，与既有荷包高速相接于大召村东北侧，终点顺接连霍二广高速联络线（新安至伊川高速公路）于白沙互通，途经焦作孟州、温县、巩义、偃师到达终点洛阳伊川。
江源牡丹江大桥水文分析计算
江源牡丹江大桥水文分析计算张立敏【摘要】The construction of the Mudanjiang bridge project at Heda expressway will have a certain impact on the flood section of the river section,which will cause the river water level to be obstructed and will have some influence on the flood control and river course of this river.To this end,the Mudanjiang Bridge project was hydrological analysis and calculation.According to the flood control task and flood control requirements,water conservancy planning and distribution,etc.,Accordingto the flood control tasks and flood control requirements,water conservancy planning and distribution of river sections,combined with the results of river channel evolution analysis,mathematical model calculation resuits,and relevant laws,regulations,technical specifications and technical standards,the flood season The influence of flood control is analyzed,and the theoretical basis is provided for the pore size and elevation of the proposed bridge.%鹤大高速江源牡丹江大桥工程的兴建,将对该河段的行洪断面产生一定影响,引起河道水位壅高,会对本河段的防洪、河道演变造成一定的影响.为此,就牡丹江大桥工程进行了水文分析计算.在本次水文工作中,阐述了河道基本情况,分析了河道演变规律,涵盖水文计算、冲刷计算等.根据河段的防洪任务与防洪要求、水利规划及分布情况等,结合河道演变分析成果、数学模型计算结果,以及有关法律、法规、技术规范、技术标准等的要求,对工程实施所产生的汛期防洪影响进行了分析,并对拟建桥梁孔径及标高、基础埋置深度提供了理论依据.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2017(039)009【总页数】4页(P115-118)【关键词】江源牡丹江大桥;水文计算;冲刷计算【作者】张立敏【作者单位】吉林省交通规划设计院,长春130021【正文语种】中文【中图分类】TU7531.1 项目概况拟建的牡丹江大桥位于敦化市江源镇，属牡丹江上游区，本工程路段采用设计时速80km/h的四车道高速公路标准。
山区高速公路大桥水文计算探究
山区高速公路大桥水文计算探究发布时间：2022-07-30T02:17:17.138Z 来源：《工程管理前沿》2022年3月6期作者：王艺霖[导读] 山区受到地形、地势与水文等因素的影响导致道路修筑存在很多问题，修筑高速公路的时候，王艺霖昆明龙慧工程设计咨询有限公司云南昆明 650000摘要：山区受到地形、地势与水文等因素的影响导致道路修筑存在很多问题，修筑高速公路的时候，需要设置配套的设施。
我国存在诸多地质复杂的地区，山区地势起伏大，地面条件相对复杂，山区有滑坡、泥石流和崩塌等灾害，这一类事故发生将会威胁到居民的生命财产安全。
因此在修筑山区道路的时候，通常需要桥梁作为辅助，而修建的桥梁多跨越河流，山区水文情势复杂，因此做好桥梁水文的计算，能够为施工提供良好的数据资料作为参考。
关键词：山区；高速公路；水文计算山区高速公路大桥的所处地质、地形、水文条件各方面都十分复杂，导致山区高速公路有曲线多、纵坡大、平面半径小等特征，施工相对困难，整体难度也比较大。
而且山区高速公路都是沿着山谷河流沿线展开，沿线多河流，地质复杂，加上交通建设位于山区，山区地势陡峭，为保障道路通畅，这种地质多需要设置大桥跨河，桥梁结构多是高桥，如此看出山区高速公路的修建是复杂的工程，新时期我国经济建设加快，山区发展问题成为经济发展中的重点，高速公路是中、东、西部交流的要道，因此山区高桥修筑，需要充分考虑到山区地形地貌及水文条件，做好水文计算，为路桥修筑提供精确数据参考。
1.山区高速道路修筑特征首先，受到地形地质、水文条件的影响，山区高速公路受到地形、地质、水文等影响，山区地形比较复杂，地表起伏较大，山区沟壑纵横。
而山区滑坡、泥石流、崩塌现象十分严重，而山区内水系多，河流的干流和支流比较多，山区高速公路会受到自然因素的影响。
在山区高速公路的设计上，布局多是平曲线多，而且纵坡也比较大，纵向面的桥梁多，一般横坡比较陡，可以看出山区高速公路受到地形、地质、水文条件的影响。
确定公路跨河桥梁桥面高程的水文分析计算
确定公路跨河桥梁桥面高程的水文分析计算覃莲超;聂华彬;王大明;谢伟【摘要】通过实例，对公路设计中小流域跨河桥梁桥面高程的计算进行分析，提出在设计确定桥面高程时水文计算的重要性及在修建跨河桥梁之前做防洪论证的重要性。
%The calculation and determination process of surface elevation for river-crossing highway bridges is introduced with examples.The importance of hydrological analysis and flood control checking in the design and construction of riv-er-crossing highway bridges are demonstrated.【期刊名称】《水电与新能源》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】2页(P36-37)【关键词】跨河桥梁;桥面高程;防洪论证【作者】覃莲超;聂华彬;王大明;谢伟【作者单位】湖北省水利水电规划勘测设计院，湖北武汉 430064;宜昌市水利水电局，湖北宜昌 443000;湖北省水利水电规划勘测设计院，湖北武汉 430064;武汉市蔡甸区河道堤防工程管理总段，湖北武汉 430100【正文语种】中文【中图分类】P333公路设计中由于小流域上的中小桥涵数量较多、造价较低，设计中往往只进行粗略的水文分析计算，从而确定设计洪水位和桥面高程。
桥梁施工前又没有进行专门的防洪论证，导致桥面高程偏低，满足不了公路级别相应的洪水标准，可能造成不可弥补的损失。
桥面最低高程用下式计算[1]：式中：Hmin为桥面最低高程，m；Hs为设计洪水位，m；ΣΔh为壅水、浪高、波浪壅高之和，m；Δhj为桥下净空安全值，m；Δh0为桥梁上部构造建筑高度，m，包括桥面铺装高度。
某高速公路跨河桥涵水文及壅水分析计算
某高速公路跨河桥涵水文及壅水分析计算冯 露1 许 可2 刘锦雯2（1.安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院 合肥 233088 2.南水北调东线江苏水源有限责任公司 南京 210009）【摘 要】本文以某新建高速公路工程为例，通过对该区域多年水文气象资料的收集与整理，进行壅水分析及桥址处最大冲刷深度计算，详细阐述该高速公路跨河桥涵工程防洪评价计算过程。
【关键词】跨河桥涵 壅水分析 最大冲刷深度 防洪评价科技论坛1 项目概况该项目拟建高速公路位于两湖之间，全线高速公路设计速度为120km/h，路线全长17.711km。
全线桥涵设计汽车荷载等级采用公路-Ⅰ级，采用双向八车道高速公路标准，路面总宽42m。
项目沿线跨越A河、B河和C河3条骨干河道及25条村镇河道，沿线路设置了12座箱涵跨越上述河道，其中跨越A、B、C三条骨干河道的桥梁设置如下：A河：桥梁位于A河工程桩号7+001.3处，采用3×30m预应力混凝土连续箱梁横跨A河，桥墩顺河道方向布设，钻孔灌注桩基础。
B河：B河特大桥全程1232.2m，主桥采用55+95+55m 三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，主跨95m，一跨跨越航道。
主墩采用实体墩，基础为钻孔灌注群桩基础。
C河：C河中桥桥梁与河道中心线夹角为110°，桥梁全长81.4m。
桥梁采用3×25m装配式PC箱型连续梁跨越C河，上部结构采用装配式PC箱型连续梁，下部结构为柱式桥墩、肋板式桥台，钻孔灌注桩基础。
2 水文分析计算2.1设计暴雨为与流域规划协调，区域的设计暴雨均采用《某湖流域防洪规划》《某湖流域湖西区防洪规划》中的计算年型及计算雨量。
经分析论证，《某湖流域防洪规划》确定流域100年一遇的“54同倍比”“91上游”“91北部”和“99南部”雨型，雨型基本反映了流域性洪水的地区组成特点，不同组合雨型反映了流域暴雨时空分布的不利情况，而“91上游”“91北部”和“99南部”雨型更为典型。
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高速公路跨江大桥的水文计算分析
摘要：高速公路设计中，桥涵水文计算是桥梁设计的主要工作之一，它是在实地调查和勘测的基础上，运用水文统计法和水力学公式计算出设计洪水位和设计流量，由此推算出桥孔孔径、墩台冲刷深度和桥面标高等。
作为一个桥涵设计工作者，只有了解水文计算的整个过程，才能够对其进行详细、准确的分析。
本文以广东省潮惠高速公路为背景，对水唇榕江特大桥桥位处进行水文计算分析，供相关设计人员参考。
关键词：桥梁设计；水文计算；设计流量；设计水位；孔径；冲刷
中图分类号：u442.5+9文献标识码：a文章编号：
项目背景
广东省潮州至惠州高速公路位于广东省的东翼地区。
项目所在区域主要河流分别为榕江、螺河及其支流，榕江为潮汕第二大河流，由南、北两河汇合而成。
路线分别于揭西县大溪镇井美新寨、陆河县水唇镇黄塘村跨越榕江。
本文即以水唇榕江特大桥为例，详细介绍桥梁水文计算的过程及要点。
流量计算
目前，对于大、中河流，具有足够的实测流量资料时，主要采用数理统计法（水文统计法），而缺乏实测资料时，则多采用间接方法或经验公式计算，若具有足够的实测暴雨资料时，也可以利用暴雨资料，通过成因分析，进行计算。
水唇榕江特大桥桥位处汇水面积为173.5 km2，不能采用《公路工程水文勘测设计规范（jtgc30-2002）》等规范来计算该河设计流量。
因此本桥位处计算该河流量采用《广东省暴雨径流计算差算图表使用手册》中推理公式法（1988年修订）。
2.1基本资料
集水区域工程特征:汇水面积f=173.5km2,干流长度l=26.89km,河床坡降j=0.0045,集水区域特征参数θ=l/j1/3=162.87,洪水频率p=1/300。
本工程集水区域位于《广东省暴雨径流查算图表》分区的粤东沿海，应采用粤东沿海设计雨型。
暴雨高区αt～t～f关系图。
广东省分区产流参数，取“粤东沿海，珠江三角洲区”。
大陆地区推理公式(1988年修订)汇流参数m～θ关系，取“大陆山区”曲线。
2.2设计暴雨计算
(1)、设计点暴雨量计算
ⅰ、根据年最大1小时、6小时、24小时、72小时点暴雨统计参数(均值、cv)等值线图，查得集水区域中心点的各历时暴雨参数平均ht、cvt。
ⅱ、根据《广东省暴雨径流查算图表》使用手册表2中cs=3.5cv 皮尔逊ⅲ型曲线kp值查出各历时暴雨p=1%的ktp值。
ⅲ、按公式htp=平均ht×ktp计算p=1%各历时点暴雨量htp。
(2)、设计面暴雨量计算
ⅰ、按汇水面积查暴雨高区点面换算系数αt~历时t~汇水面积f
关系图，得各历时的点面换算系数αt。
ⅱ、按公式htp面=htp×αt计算p=1%各历时面暴雨量htp面。
ⅲ、据以上求得的设计面暴雨量和本工程汇水面积初估汇流时间τ在1～6小时时段范围内，计算np、sp。
np、sp的估算：1-np(1～6)=lg(h6p面/h1p面)/lg6=0.469，sp=h1p 面=134.9mm。
2.3设计洪峰流量的推求
(1)、产流系数：查《广东省暴雨径流查算图表》附表4得平均后损率f=4mm/hr,f3天=2.7mm/hr。
(2)、根据地形及θ值查附图5推理公式法汇流参数m～θ关系图上的大陆地区高丘区m～θ关系线得：m=1.6。
(3)、设计洪峰流量qm的确定
ⅰ、qm～t关系曲线
1、假设四个时段t=10、11、12小时，按公式htp面=spt1-np(1～6)计算p=1%的t时段面雨量htp面
2、以htp面扣除相应历时损失量f×t，得时段净雨量htp面=htp 面-f×t，并计算净雨强度htp面/t。
3、计算相应于t的最大流量qm=0.278(htp面/t)f
根据t与相应的qm在普通方格纸上面点绘qm~t关系曲线。
ⅱ、qm～τ关系曲线
假定洪峰流量qm=1800、1600、1400，根据公式τ=0.278θ
/(mqm1/4)计算相应的汇流历时τ，点绘qm～τ关系曲线。
ⅲ、qm、τ的确定
由qm～t关系曲线、qm～τ关系曲线交点的纵、横坐标即为所求的qm、τ：qm=1630.9m3/s ，τ=10.98hr
经检查τ值在6～24小时时段范围内，估算的np、sp正确，不用重新计算。
由此可得设计流量为qs=1630.9m3/s。
设计水位计算
根据《公路工程水文勘测设计规范》5.5规定，当桥位计算断面和水文断面上、下游有卡口、人工建筑物或断面形状和面积相差较大，河底纵坡有明显曲折时，按下式采用试算法求算设计流量时的水面线，推求设计水位：
式中：l—上下游两端面间距离(m)，本例中取60m；
a1、a2—上下游断面总过水面积(m2)；
k1 、k2—上下游断面输水系数(m3/s)；
ξ—局部水头损失系数。
采用以上试算法，可知设计流量1630.9m3/s时，设计水位为72.6m。
孔径计算
根据《公路工程水文勘测设计规范》第6章桥孔设计的规定，桥孔设计必须保证设计洪水以内的各级洪水和泥沙安全通过，并满足流冰、流木及其他漂浮物通过的要求。
桥孔最小净长度可按河床布孔，不宜压缩河槽。
在开阔、顺直微弯、分汊、弯曲河段及滩、槽可分的不稳定河段，宜按下式计算桥孔最小净长度：
式中：qp—设计流量(m3/s)；
qc—河槽流量(m3/s)；
bc—河槽宽度(m)；
kq、n3—系数和指数，本例中分别取0.95和0.87。
桥孔布设应与天然河流断面流量分配相适应。
在稳定性河段上，左右河滩桥孔长度之比应近似与左右河滩流量之比相当；在次稳定和不稳定河段上，桥孔布设必须考虑河床变形和流量分布变化趋势的影响。
桥孔不宜压缩河槽，可适当压缩河滩。
经计算，桥位处桥孔最小净长为177.3m。
冲刷计算
根据上面算出的设计流量，采用《公路工程水文勘测设计规范》中第七章的相关公式来计算桥梁墩台冲刷。
5.1 一般冲刷计算：
5.1.1河槽一般冲刷
其河槽一般冲刷按下列公式计算：
式中：hp—桥下一般冲刷后的最大水深(m)；
q2—桥下河槽部分通过的设计流量(m3/s)，当河槽能扩宽至全桥时取用qp；
bcg—桥长范围内的河槽宽度(m)，当河槽能扩宽至全桥时取用桥孔总长度；
λ—设计水位下，在bcg宽度范围内，桥墩阻水总面积与过水面积的比值；
μ—桥墩水流向压缩系数；
hcm—河槽最大水深(m)；
ad—单宽流量集中系数，山前变迁、游荡、宽滩河段当ad>1.8时，ad值可采用1.8。
5.1.2河滩一般冲刷
其河滩一般冲刷按下列公式计算：
式中：q1—桥下河滩部分通过的设计流量(m3/s)；
htm—桥下河滩最大水深(m)；
htp—桥下河滩平均水深(m)；
btj—河滩部分桥孔净长(m)；
vh1—河滩水深1m时非粘性土不冲刷流速(m/s)。
5.2墩台局部冲刷：
非粘性土河床桥墩局部冲刷，按《公路工程水文勘测设计规范》65-2修正公式计算：
当时，
当时，
式中：hb—桥墩局部冲刷深度(m)；
kξ—墩形系数；
b1—桥墩计算宽度(m)；
kη2—河床颗粒影响系数；
v—一般冲刷后墩前行进速度(m/s)；
v0—河床泥沙起动流速(m/s)；
v0’—墩前泥沙起冲流速(m/s)。
根据上述公式分别进行一般冲刷计算与局部冲刷计算，得
hp=3.60m, hb=2.58m,最大冲刷深度h=6.18m。
桥梁墩台基础埋置深度根据桥位河段具体情况，取河底自然演变冲刷、一般冲刷和局部冲刷的不利组合，作为确定墩台基础埋深的依据。
同时桥台锥体护坡基脚埋置深度应考虑冲刷的影响，当位于稳定、次稳定河段的河滩上，基脚底面应在一般冲刷线以下至少0.50m；当桥台位于不稳定河流的河滩上，基脚底面应在一般冲刷线以下至少1m。
结论及建议
本桥根据路线总体确定的桥面标高满足计算要求，且桥面标高富余较多。
主要原因是本桥所处路段位于山岭重丘区，设计线位纵段高程较高。
本路段桥梁的布设在符合路线布设要求的前提下，位置宜选择在地形有利、地质良好、地基承载力较高、河床稳定的河段上。
桥梁水文勘测设计除要满足计算要求以外，尚应符合现行国家颁发的有关标准、规范的规定。
参考文献：
[1] 广东省水文总站.广东省暴雨径流查算图表使用手册.1991.
[2] 中华人民共和国交通部标准.公路工程水文勘测设计规范（jtgc30-2002）[s].北京：人民交通出版社.2002.
[3] 高冬光.公路桥涵设计手册:桥位设计(第二版).北京:人民
交通出版社.2011.
[4] 辛法.浅谈公路桥涵水文调查与计算分析[j]．黑龙江交通科技，2010(11)：88-90．。