海兰河大桥水文计算书

海 兰 江 大 桥

流

计

算

量

（一） 形态法：

1、 水文基线一1986年流量（距离比较线桥位830m）

使用比降线一的比降值（由实测比降使用最小二乘法算得），将基线一附近调得的11处洪水位（1986年）均推至基线一处，结果见下表。

比降 洪水编号 洪1 洪2 洪3 洪4 洪5 洪6 洪7 洪8 洪9 洪10 洪11 0.00611 实测洪水位 398.553 398.361 399.505 400.091 400.111 399.682 400.301 400.1 399.392 401.687 402.038

距基线距离 上游 下游 2 847 397 297 274 247 329 321 447 10 12

基线处洪水位 404.00 403. 401.93 401.91 401.79 401.19 402.31 402.50 402.12 401.75 402.11 其中洪1、洪2为当地村民所指，因其年事已高，记忆不清；洪7、洪8、洪9亦有其模糊不清之处，均不采用。洪3-洪6及洪10、洪11为铁路巡道工所指，该巡道工已在此处巡道二十余年，责任心强，记忆清晰，指证果断，经分析较可靠。

最后决定采用洪10，即推算至基线一处为401.75m为1986年洪水位。 经计算本水文基线断面1986年流量为476.763 m3/s。

根据前面频率分析，采用3.21%为1986年洪水频率，按《吉林省水文图集》（1974年）上的流域特征值：

Cv = 1.15，Cs = 2.5×Cv = 2.5×1.15 = 2.875 查《公路桥位勘测设计规范》附表13.3得：

K1% = 5.60，K3.21% = 4.33。

则水文基线一：Q1% = K1% / K5%×Q86 = 615.024 m3/s

2、 水文基线一1995年流量（距离比较线桥位830m）

使用比降线一的比降值（由实测比降使用最小二乘法算得），将基线一附近调得的2处洪水位（1995年）均推至基线一处，结果见下表。

比降 洪水编号 洪1 洪2 0.00611 实测洪水位 397.628 397.076 距基线距离 上游 下游 700 723 基线处洪水位 401.905 401.49353 其中洪2为河边大石，记忆准确，且为亲身经历，经分析认为可靠。 采用洪2，即401.494m 为1995年“水文基线一”处的洪水位。经计算本断面1995年流量为392.845m3/s。

根据前面频率分析，采用5%为1995年洪水频率，按《吉林省水文图集》（1974）上的流域特征值：

Cv = 1.15，Cs = 2.5×Cv = 2.5×1.15 = 2.875 查《公路桥位勘测设计规范》附表13.3得： K1% = 5.60，K5% = 3.30。

水文基线一：Q1% = K1% / K5%×Q86 = 666.658 m3/s

3、 水文基线三1986年流量（距离正线桥位400m）

使用比降线三的比降值（由实测比降使用最小二乘法算得），将基线三附近调得的5处洪水位（1986年）均推至基线三处，结果见下表。

比降 洪水编号 洪1 洪2 洪3 洪4 洪5 0.00403 实测洪水位 383.781 384.323 384.069 384.275 384.197 距基线距离 上游 下游 1 40 45 35 基线处洪水位 384.14 384.32 384.23 384.09 384.06 其中洪1、洪2、洪3、洪4有其模糊不清之处，均不采用。洪5为土山镇某村民指证，记忆清晰，指证果断，经分析认为可靠。

采用洪5，即384.06m 为1986年“水文基线三”处的洪水位。经计算本断面1986年流量为482.176m3/s。

根据前面频率分析，采用3.21%为1986年洪水频率，按《吉林省水文图集》（1974）上的流域特征值：

Cv = 1.15，Cs = 2.5×Cv = 2.5×1.15 = 2.875 查《公路桥位勘测设计规范》附表13.3得： K1% = 5.60，K3.21% = 3.30。

水文基线三：Q1% = K1% / K3.21%×Q86 = 622.007 m3/s

（二） 各种流量计算成果汇总：

1、 全国水文分区经验公式：Q1% = 431.388 m3/s 2、 全国水文分区经验公式：Q1% = 475.205 m3/s 3、 《吉林省水文图集》经验公式：Q1% =688.8 m3/s

4、 形态法： 水文基线一(根据1986年流量)：Q1% = 665.778 m3/s 水文基线一(根据1995年流量)：Q1% = 666.658 m3/s 水文基线三(根据1986年流量)：Q1% = 667.350 m3/s

（三） 设计流量的确定

分析：1、2公式为经验公式，仅做校核；

3为根据历史洪水位推理，不采用；

4为根据实测数据的出的结论，认为较可靠。且桥位与基线断面间距离较短，无支流汇入，可直接采用基线断面一的流量作为比较线桥位处的设计流量，采用基线断面三的流量作为正线桥位处的设计流量。

比较线桥位设计流量：Q1% = 665.778 m3/s 正线桥位设计流量： Q1% = 667.350 m3/s

孔 径 计 算

一、正线：

（一） 将设计流量Q1% = 512.5 m3/s装入顺桩断面图。数据准备如下：

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 桩号 +3 +365 +366 +371 +372 +377 +380 +390 +400 +410 +420 +424 +431 +432 +444 +450 +453 高程 392.408 391.948 391.288 391.038 390.828 390.308 390.223 3.993 3.933 3.843 3.723 3.273 3.773 390.863 390.873 392.143 392.26

FD=3，I=0.00403，N=17，Z1=4，Z2=14，Z3=17

Ho=388.273m，Hn=392.408m，m1=18，m2=35，m3=18，Qs=512.5 m3/s

（二） 桥孔长度计算（交角60度） 1、采用《桥规》8.2.1-1 Lj=K（Qr / Qc）n Bc

式中：Qp——设计流量512.5 m3/s Qc——河槽流量485.903 m3/s Bc——河槽宽度61m

k、n——系数和指数，由表8.2.1-1

（次稳定：k=0.95，n=0.87）

则Lj=0.95（512.5/485.903）0.87 61=60.7m

L=60.7/cos30°=70.09 m

2、单宽流量计算公式 8.2.1-2

Lj = Qp/（βqc）

式中：qc——河槽平均单宽流量 qc = 485.903 /61 = 7.966 m3/s β——水流压缩系数，由表8.2.1-2

（次稳定：β= 0.92（Bc/hc）0.06 = 0.92（61/2.151）0.06 = 1.124 hc ——主槽平均水深2.151m

Lj = 512.5 /（1.124*7.966）=57.238 m L = 57.238/cos30°= 66.093 m

3、根据《桥位设计》p118公式

Wg = Qp / [μ（1-λ）Vs P ]

式中：Qp——设计流量512.5 m3/s

μ= 1-0.375 Vs / Lo = 1-0.375 *3.703/20 = 0.931 λ= b / Lo = 1.5 / 20 = 0.075

P ——根据山前区及本河特性，取1.0 Wg = 512.5 / [ 0.931*（1-0.075）*3.703*1.0 ] = 160.712 m2

取桥位中心桩号为K7+410，采用5孔20m跨径，桥两端桩号为K7+360和

K7+460，桥下供给面积为 1.8 m2

考虑到桥墩的阻水面积：

1#墩（K7+380）：392.101 - 390.223 = 1.878 m 2#墩（K7+400）：392.101 - 3.933 = 2.168 m 3#墩（K7+420）：392.101 - 3.723 = 2.378 m 4#墩（K7+440）：392.101 - 390.870 = 1.231 m

则桥下阻水面积：（1.878+2.168+2.378+1.231）*1.5 = 11.483 m2 实际采用的冲刷系数：P =160.712 /（1.8-11.483）=1.121

4、桥面标高的确定

因河滩路堤阻断流量：1-512.5/512.5=0 查《桥规》表8.4.1-2，η=0.05

5、 据河床为中砂含淤泥质亚粘土 桥前无壅水

ΔZ=0

6、 波浪高度

从1：10000地形图上量得浪程800m 断面平均水深h=512.5/1.8=3.31m 最大风速为18m/s 查《桥规》附表14.11-3

D（m） h（m） 3 0.4803 0.657 3.31 0.483462 0.591044 0.662766 3.5 0.48 0.6663 700m Vw=15m/s 700m Vw=18m/s 700m Vw=20m/s

得汛期最大浪高为0.5910m 则0.5910*2/3=0.3940m

7、 桥面最低标高

Hmin=392.101+0+0.3940+0.5+1.58=394.575m

比较线：

（一） 将设计流量Q1% = 511.5 m3/s装入顺桩断面图。数据准备如下：

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 桩号 K5+940 +970 +980 +985 +990 +997 K6+005 +020 +030 +040 +050 +055 +060 +070 +077 +099 +116 高程 400.691 401.051 400.911 399.561 399.271 397.781 397.791 398.321 398.451 398.651 398.571 398.381 398.511 398.671 398.781 397.1 396.324 序号 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 桩号 +119 +127 +133 +139 +146 +155 +162 +167 +200 +220 +235 +237 +240 +245 +248 +252 高程 395.7 395.274 395.074 395.274 395.374 395.274 395.374 395.6 398.087 397.907 397.907 398.477 398.527 398.591 399.021 399.901

FD=4，I=0.00611，N=33，Z1=3，Z2=6，Z3=26

Ho=395.07m，Hn=400.91m，m1=5，m2=7，m3=20，m4=10，Qs=511.5 m3/s

（二） 桥孔长度计算（交角45度） 1、采用《桥规》8.2.1-1 Lj=K（Qr / Qc）n Bc

式中：Qp——设计流量511.5 m3/s Qc——河槽流量508.046 m3/s Bc——河槽宽度101m

k、n——系数和指数，由表8.2.1-1

（次稳定：k=0.95，n=0.87）

则Lj=0.95（511.5/508.046）0.87 101=96.517m

L=96.517 / cos45°=136.496 m

2、单宽流量计算公式 8.2.1-2

Lj = Qp/（βqc）

式中：qc——河槽平均单宽流量 qc = 508.046 / 101 = 5.03 m3/s β——水流压缩系数，由表8.2.1-2

（次稳定：β= 0.92（Bc/hc）0.06 = 0.92（101 / 2.016）0.06 = 1.1 hc ——主槽平均水深2.016 m

Lj = 511.5/（1.1*5.03）= 87.362 m L = 87.362/cos30°= 100.877 m

3、根据《桥位设计》p118公式

Wg = Qp / [μ（1-λ）Vs P ]

式中：Qp——设计流量511.5 m3/s

μ= 1-0.375 Vs / Lo = 1-0.375 *2.495/30 = 0.969 λ= b / Lo = 1.5 / 30 = 0.05

P ——根据山前区及本河特性，取1.0 Wg = 511.5 / [ 0.969*（1-0.05）*2.495*1.0] = 222.704 m2

取桥位中心桩号为K6+105，采用9孔30m跨径，桥两端桩号为K5+970和

K7+240，桥下供给面积为 217.83 m2

考虑到桥墩的阻水面积：

1#墩（K6+000）：398.174 –397.780 = 0.394 m 2#墩（K6+030）：398.174 – 398.450 = 0 m 3#墩（K6+000）：398.174 – 398.510 = 0 m 4#墩（K6+000）：398.174 – 398.250 = 0 m 5#墩（K6+000）：398.174 – 395.700 = 2.474 m 6#墩（K6+000）：398.174 – 395.330 = 2.844 m 7#墩（K6+000）：398.174 – 396.610 = 1.5 m 8#墩（K6+000）：398.174 – 398.410 = 0 m

则桥下阻水面积：（0.394+2.474+2.844+1.5）*1.5 = 10.914 m2 实际采用的冲刷系数：P = 222.704/（217.83-10.914）= 1.076

4、桥面标高的确定

因河滩路堤阻断流量：1-511.5/511.5 = 0 查《桥规》表8.4.1-2，η=0.05

8、 据河床为中砂含淤泥质亚粘土 查《桥规》表8.4.1-1 桥前壅水计算

ΔZ=η（Vm2-Vo2） 式中：η=0.05

Vm= Vom=511.5/217.8=2.348m/s Vo=511.5/217.8=2.348m/s ΔZ=0

9、 波浪高度

从1：10000地形图上量得浪程1000m 断面平均水深h=511.6/217.8=2.349m 最大风速为18m/s 查《桥规》附表14.11-3

h（m） D（m） 2.0 0.4998 2.349 2.5 1000m Vw=15m/s 1000m Vw=18m/s 1000m Vw=20m/s 0.6715 0.51027 0.5148 0.617939 0.6718 0.6976 得汛期最大浪高为0.6179m 则0.6179*2/3=0.4119 m

10、桥面最低标高

Hmin=398.174+0+0.4119+0.5+2.08= 401.1659

11、公铁分离

此桥在跨海兰江后，又加一孔30m（共10孔30m）作为公铁分离 此桥同时跨和龙至龙井铁路，所以桥面标高应考虑铁路。

桥位于铁路里程K43+5.6处跨过，该处铁路位于曲线段内，并有超高。

超高一侧轨顶高程为399.96m，考虑铁路纵坡（交叉处为4.33‰），且此公铁分

离交角为45°，经计算桥梁最外侧梁底距交叉中心为15.9m。

考虑电气化铁路的净空为6.8m，所以桥面最低标高为

Hmin=399.96+15.9*4.33‰+6.8+1.58=408.409m。

此标高较水桥算出的标高401.1659m高，当以此作为整个桥面的最低标高。