湖南科技學院土木與環境工程學院
《橋涵水文課程設計》
設計題目
姓名學號
班級指導教師
日期: 年月日
《橋涵水文》課程設計成績表
備註:總成績=設計內容成績*70%+回答問題成績*10%+平時成績*20*
一、橋梁設計基本資料
某汽車二級專用公路線上的一座大橋擬跨越一平原微丘地區的順直穩定性河段,擬建橋梁結構形式:主橋多跨連續梁橋方案,橋梁設計資料如下:
1、設計荷載:公路二級;人群3.5kn/m2;
2、橋軸線走向:各比選方案的橋型軸線與水流向夾角均在75到90度之間。
3、主跨橋梁分孔:根據水文計算要求和通航要求確定,可選橋型有連續梁橋、連續-剛構橋、鋼筋混凝土連拱橋,孔徑布置由水文計算確定。
5、橋梁橋面布置為: 0.2m欄杆+1.0m行人路+8m車行道+1.0m行人路+0.2m欄杆=10.4m。
6、施工方法:懸臂施工法(連續梁或連續剛構)或吊裝施工法(拱橋)。
二、河段水文資料
1、河段通航標準:五級四類航道。
2、流量、水位觀測資料
該河段距橋位斷面上游100m處有一水文觀測斷面,與橋位斷面間的區域內無支流匯入或流出。該水文站觀測斷面有連續24年的年最大流量位觀測資料,見表1。另據調查和文獻考證補充獲得橋位斷面處的3年歷史特大洪水位資料見表2。
表1 水文站年最大流量觀測資料
表2 橋位斷面歷史洪水位調查及考證資料
注:表2中流量根據形態斷面法,按明渠均勻流謝才-滿寧公式計算的流量。
3、河底比降、河床斷面及地質情況
河段河床比降為0.00042。河槽粗糙係數1/40,河灘粗糙係數1/30。河床地質情況主要為沙礫土層。河灘橋位處的河床橫斷面圖及河床地質情況附圖。
河床床沙地質分層見附圖。各層河沙平均粒徑如下:
沙層:平均粒徑0.50mm
圓礫:平均粒徑5.0mm
卵石層:50mm
4、氣象情況
計算時考慮洪水期波浪高0.5m,波浪侵襲高度為1.0m。不計水拱效應。
汛期洪水含沙量0.8kg/m3。
三、 設計內容
1、根據設計水文資料(含特大值系列),進行水文統計計算統計引數;根據適線法確定橋位斷面的設計流量與通航流量。採用明渠均勻流公式推算設計水位與通航水位。
2、採用經驗公式計算最小橋孔淨長。根據淨長要求和通航淨空要求自行擬定一合理的橋型和橋梁分孔,並初步擬定橋梁每個部分的尺寸(如梁高,矢跨比,拱頂肋高和其上建築高度,橋墩形狀及基本尺寸等)。
3、按沖刷係數法進行橋孔的過水流量驗算,橋下過水斷面是否滿足要求;若不滿足,適當修整孔徑布置使之滿足要求。
4、計算橋下各種雍水高度;根據非通航的過水要求和通航的淨高要求,確定橋面最低標高。
5、按衝止流速公式和輸沙平衡公式,計算一般沖刷深度,取安全值。計算橋墩區域性沖刷深度。確定河槽和河灘的最低沖刷線高程;根據安全埋深要求,確定橋墩墩底高程。
6、繪製橋梁總體布置圖,並用虛線繪出一般沖刷深度線,最低總沖刷線,河槽和河灘的基底標高等。
7、橋梁結構尺寸設計建議:
(1)梁式橋建築高度,若為連續梁橋,中支點的建築高度可在跨徑的1/15-1/25之間選擇,中跨跨中高度和邊跨等截面段高度可在跨徑的1/25-1/40之間選擇;若為簡支梁橋,建築高度可在跨徑的1/20-1/25之間選擇。
拱橋建築高度在拱頂的高度可參照連續梁跨中值選用,矢高根據矢跨比計算,常用矢跨比為1/4-1/6。
(2)梁式橋橋墩可根據橋寬選擇三柱式橋墩或雙柱式橋墩,橋寬小於等於16m,一般選用2柱式橋墩,大於16m,則選用3柱式橋墩。墩柱斷面為圓形或方形,墩身直徑或邊長選擇在跨徑的1/25-1/35為宜。
拱橋橋墩常採用實體式橋墩或排柱墩(>=4柱),墩身寬度大於梁式橋橋墩,可在跨徑的1/15至1/30之間選擇。
(3)墩柱下若為樁基礎,雙柱式或三柱式墩樁基,跨徑<=70m,樁數量一般與墩柱數相等,樁徑比墩柱徑大0.3-0.5m。
跨徑》70m時,柱下做承臺,承台下為群樁基礎,樁數量大於柱數。
四、設計要求與設計成果
1、查詢相關文獻資料,理解、分析設計資料;
2、運用計算方法正確,計算結果可靠;
3、設計中繪製的圖、表要清晰明了,設計計算內容準確;
4、成果提交:乙份計算說明書+a3橋梁總體布置圖一張(手繪);
5、計算說明書資料要求:
(1)除水文統計計算外,其他計算過程需完整;
(2)水文統計計算採用**形式計算,附計算公式;其他若有採用相同公式的計算過程只表示乙個過程即可,其餘同理後直接給出計算結果或列表;
(3)所有過程資料及結果資料保留3-4位有效數字;
(4)公式中的重要的新引數要標明含義;
6、設計圖紙要求:按建築規範圖紙與圖籤要求繪製,線條應有粗細、虛實等層次感。
7、每組同學(4-5名)獨立完成要求的設計任務,本設計必須提交手寫版(不收電子版)。
五、參考書目
1、《水力學與橋涵水文》(第二版)安寧、殷克儉主編,西南交通大學出版社,2014。
2、《水力學與橋涵水文》(第二版)葉鎮國主編,人民交通出版,2011。
最後,讀取回歸結果如下:
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