【正文】 1m3/s，20 年一遇洪峰流量為 652m3/s，本次設(shè)計(jì)斷面控制流域面積 ，100 年一遇洪峰流量為 1156m3/s，50 年一遇洪峰流量為 950m3/s， 20 年一遇洪峰流量為 727m3/s，本次設(shè)計(jì)洪水比《專用線防洪評(píng)價(jià)》成果較大是因?yàn)橄掠魏拥揽v坡較小，洪峰在洪水傳播過程中坦化變小。 水面線計(jì)算橋梁河段屬于緩坡河道，則水面曲線從下游向上游推算，控制斷面選擇在下游比較順直的河段。由于在測(cè)量和計(jì)算中所選控制斷面都比較順直，當(dāng)較大洪水通過河段時(shí)在一定程度上具備了恒定均勻流的特征，所以控制斷面洪水位采用下列恒定均勻流公式通過試 專業(yè)資料分享 完美 DOC 格式整理 算確定。根據(jù)計(jì)算需要，本次在橋址及上下游共布設(shè)了 6 個(gè)橫斷面(見附圖)，由測(cè)量成果知，該河段縱比降為 13‰。 計(jì)算原理天然河道的河寬、河底高程沿程變化都比較大，因此河道設(shè)計(jì)洪水位計(jì)算按明渠恒定非均勻流進(jìn)行水力計(jì)算，采用試算法推求天然河道的水面曲線。取相距為 的兩個(gè)漸變流斷面 1 和 2（其中斷面 2 為下游斷面）s?，根據(jù)能量方程推求水面線。 221wvvzzhg?????式中 、 和 、 分別為斷面 1 和 2 的水位和流速， 是動(dòng)能1zv2 ?修正系數(shù)， 為斷面 1 和 2 之間的水頭損失， 。wh?wfjh???沿程水頭損失 可近似地用均勻流公式計(jì)算，即 ，f2fQsK式中 為斷面 1 和 2 的平均流量模數(shù)，計(jì)算時(shí)，取 ，K221()??謝才系數(shù) C 可用曼寧公式計(jì)算。局部水頭損失 是由于過水?dāng)嗝嫜豭h?程變化所引起的，可由公式 計(jì)算，式中 為河段的平21()jvhg?????均局部水頭損失系數(shù)， 值與河道斷面變化情況有關(guān)。在順直河段，=0；在收縮河段，水流不發(fā)生回流，其局部水頭損失很小，可以?忽略，取 =0；在急劇擴(kuò)散河段，可取 =（～）；在逐漸擴(kuò)?散河段，取 =（～）。? 專業(yè)資料分享 完美 DOC 格式整理 將 和 的關(guān)系式代入能量方程得fh?j 2221 1()vvvQszzggK???????將 代入后有QvA? 2 21 21()()zszggAK?????????上式等號(hào)右邊為已知量，以 B 表示，左邊為 的函數(shù)，以1z表示，即得1()fz 1()fz?計(jì)算時(shí)，假設(shè)一系列 ，計(jì)算相應(yīng) ，當(dāng) 時(shí)的 即為1()fz1()fzB?1z所求。計(jì)算水面線時(shí)河道糙率 n 主要根據(jù)對(duì)河道實(shí)地調(diào)研的情況，現(xiàn)狀河道河床內(nèi)多為黃土土夾砂卵石。綜上考慮并結(jié)合李煒主編第二版《水力計(jì)算手冊(cè)》P363 頁表 814——天然河道糙率 n 值表，綜合分析河道段糙率采用 。 建橋前天然水面線計(jì)算經(jīng)計(jì)算，各斷面 100 年和 20 年一遇設(shè)計(jì)洪水水面曲線計(jì)算結(jié)果見表 418 和表 419。100 年一遇洪水水面線計(jì)算成果表 418樁號(hào) 河底高程(m) 水位(m) 最大水深(m) 流速(m 3/s) 水面寬(m) 縱坡(‰) 備注0+0 0+137 0+246 大橋0+303 大橋0+356 專業(yè)資料分享 完美 DOC 格式整理 0+440 20 年一遇洪水水面線計(jì)算成果表 419樁號(hào) 河底高程(m) 水位(m) 最大水深(m) 流速(m 3/s) 水面寬(m) 縱坡(‰) 備注0+0 0+137 0+246 大橋0+303 大橋0+356 0+440 壅水計(jì)算《水力計(jì)算手冊(cè)》中對(duì)橋梁的局部損失系數(shù)無定量描述，且根據(jù)水面曲線公式無法確定最高壅水水位的具體位置，因此計(jì)算壅水高度采用《公路橋位勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ06291）公式，然后通過對(duì)水流特性的分析計(jì)算出建橋后的水面曲線。 壅水分析計(jì)算橋前最大壅水高度計(jì)算公式如下：△Z＝η( m2－ 02)V式中：η—系數(shù)，反映河灘路堤阻斷流量（Q 阻 ）與設(shè)計(jì)流量（Q 設(shè) ）的比值。當(dāng) 時(shí)，η 取 。10%??阻設(shè)Q 設(shè) —設(shè)計(jì)流量，Q 設(shè) ＝Q 泓 ＋Q 灘 ；o—斷面平均流速， o＝ ，ω o＝ω 泓 ＋ω 灘 ；VV?設(shè)m—橋下平均流速（m/s） ；取 m＝ V21???????omjVQ設(shè) 專業(yè)資料分享 完美 DOC 格式整理 橋墩處在過水河糟內(nèi)，地面以上為直徑為 的柱式墩。 任意斷面壅水高度計(jì)算公式： ZiLZG??????????21式中： —任意斷面處的壅水高度，m；—任意斷面至最大壅水?dāng)嗝娴木嚯x，m；GLi—水面比降；其他符號(hào)意義同前。 壅水曲線長度計(jì)算公式：L= iZ?2式中：L —壅水曲線長度，m；其他符號(hào)意義同前。 壅水計(jì)算結(jié)果根據(jù)上述公式計(jì)算壅水高度和長度，發(fā)生不同頻率洪水時(shí)壅水高度和長度計(jì)算結(jié)果見表 420 表 421。100 年一遇洪水壅水高度及長度表 420樁號(hào)水位（m）流速（m/s）壅水高度（m）壅水長度（m）建橋后水位（m） 備注0+0 0+137 0+246 大橋0+303 大橋0+356 專業(yè)資料分享 完美 DOC 格式整理 0+440 20 年一遇洪水壅水高度及長度表 421樁號(hào)水位（m）流速（m/s）壅水高度（m）壅水長度（m）建橋后水位（m） 備注0+0 0+137 0+246 大橋0+303 大橋0+356 0+440 通過計(jì)算可得，發(fā)生 100 年一遇洪水時(shí)，最大壅水長度，舊橋在新建大橋上游 80m 處，不在 大橋影響范圍之內(nèi)，發(fā)生 20 年一遇洪水時(shí)，最大壅水長度 。 沖刷分析計(jì)算 水流平行岸坡的沖刷計(jì)算水流平行于岸坡產(chǎn)生的沖刷按《水力計(jì)算手冊(cè)》中 8459 式計(jì)算。公式如下： ??????????????1nHpBVh式中：h B—局部沖刷深度，m；hp—沖刷處的水深（近似設(shè)計(jì)水位最大深度代替） ，m；Vp—平均流速，m/s；VH—河床面上允許不沖流速（m/s） ，取 ；n—系數(shù)，與防護(hù)岸坡在平面上的形狀有關(guān)，一般取 專業(yè)資料分享 完美 DOC 格式整理 。根據(jù)以上公式及參數(shù)，當(dāng)發(fā)生不同頻率洪水時(shí)，計(jì)算河道水流對(duì)河岸的沖刷深度，計(jì)算結(jié)果見表 422。護(hù)岸沖刷結(jié)果表表 422頻率 最大水深（m） 平均流速（m/s） 允許不沖流速 （m/s） 絕對(duì)沖深（m）1% 5% 由上表可知河床絕對(duì)沖刷深度（P=5%）為 ，沖刷深度較大，建議對(duì)堤防基礎(chǔ)進(jìn)行加固。 河床沖刷計(jì)算公式在自然情況下，河道中水流驅(qū)使床面泥沙運(yùn)動(dòng)，泥沙運(yùn)動(dòng)后的床面形態(tài)又影響水流結(jié)構(gòu)，河流總是處在不斷的變化和發(fā)展過程中。當(dāng)河流上興建大橋后，河床演變將變得更加迅速和劇烈，由于受墩、臺(tái)的擠壓作用，橋位上游常產(chǎn)生水位升高、流速減緩、水流狹沙能力降低等現(xiàn)象，橋位處則因斷面縮窄，流速增大而產(chǎn)生沖刷。河床沖刷由一般沖刷和局部沖刷兩部分組成。一般沖刷和局部沖刷計(jì)算采用《公路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGC302022）和《公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)?橋位設(shè)計(jì)》中推薦的非粘性土河床的有關(guān)公式進(jìn)行。1 河槽部分一般沖刷計(jì)算公式（641 修正式）??5361cqmg2dphBQh????????????A?? 專業(yè)資料分享 完美 DOC 格式整理 式中： h p——橋下一般沖刷的最大水深，m；hcq——橋下河槽平均水深，m；——橋下河槽部分通過的設(shè)計(jì)流量，m 3/s；2Q——橋墩水流側(cè)向壓縮系數(shù)； ?hcm——河槽最大水深，m；Ad——單寬流量集中系數(shù) ；Bz、H z——造床流量下的河槽寬度和河槽平均水深，m；Bcg——河槽部分橋孔過水凈寬， m，當(dāng)橋下河槽能擴(kuò)寬至全橋時(shí)，即為全橋橋孔過水凈寬；——河槽泥沙平均粒徑，mm 。d 50=30mmdE——與汛期含沙量有關(guān)的系數(shù)，取 。2 局部沖刷計(jì)算（651 修正式）當(dāng) 0V???39。????當(dāng) 0?139。039。39。 ????????. dhdhVpp?????????????????????? 專業(yè)資料分享 完美 DOC 格式整理 式中：h b——橋墩局部沖刷深度，m；——墩形系數(shù)；??B1——橋墩計(jì)算寬度，m；hp——一般沖刷后的最大水深，m；——河床泥沙平均粒徑，mm ，d 50=30mm；d——一般沖刷后墩前行進(jìn)流速，m/s；V——河床顆粒影響系數(shù)；1??——指數(shù)。n當(dāng)采用 641 修正式計(jì)算一般沖刷深度時(shí)，一般沖刷后墩前行近流速 V 采用下式計(jì)算： 32p61hdV??按上節(jié)水面線計(jì)算方法和公式推求出未建橋梁前的水位、水深，然后根據(jù)橋梁一般沖刷和局部沖刷確定的橋墩處 100 年和 20 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)沖刷情況，計(jì)算結(jié)果見下表 423。洪水沖刷深計(jì)算成果表表 423 頻率 河道樁號(hào) 設(shè)計(jì)洪水位 （m） 水深（m） 一般沖深 （m） 局部沖深 （m） 總沖深 （m） 基礎(chǔ)埋深 （m）0+247 1%0+303 0+247 5%0+303 經(jīng)計(jì)算，發(fā)生 100 年一遇洪水時(shí)橋最大沖刷深度為 ，橋墩埋深 大于總沖深，因此橋梁能夠滿足 100 年一遇洪水沖刷要求。??????? 專業(yè)資料分享 完美 DOC 格式整理 由上表可知河床一般沖刷深度（P=5%）為 ～，沖刷深度較大，建議對(duì)堤防基礎(chǔ)進(jìn)行加固。 橋梁底部高程復(fù)核計(jì)算根據(jù)《公路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGC302022）、《公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)?橋位設(shè)計(jì)》和《鐵路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB1001799）的規(guī)定，確定橋梁底部高程時(shí)按以下公式計(jì)算。橋梁底部高程=設(shè)計(jì)洪水位（Hs）+壅水高度（△Z）+風(fēng)壅增水、浪高等壅水高度（e）+橋下凈空安全值（△hj）。１）壅水高度壅水高度采用橋下壅水高度，最大壅水高度在橋軸時(shí)，按全值計(jì)入。２）風(fēng)壅增水高度、波浪高度計(jì)算（1）風(fēng)壅增水高度計(jì)算風(fēng)壅增水高度 e 參考《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5028698）附錄 C 莆田實(shí)驗(yàn)站風(fēng)浪要素公式進(jìn)行計(jì)算。風(fēng)壅增水高度計(jì)算公式為：式中： e——計(jì)算點(diǎn)的風(fēng)壅水面高度，m；K——綜合摩阻系數(shù)，取 106；V——設(shè)計(jì)風(fēng)速，m/s，按計(jì)算波浪的風(fēng)速確定；F——一般吹程， m，由計(jì)算點(diǎn)逆風(fēng)向量到對(duì)岸的距離，m；d——水域平均水深，m；?cos2FgdKVe?