某铁路桥水文计算

1 黎湛线某桥位水文计算设计资料

a. 1931年至1992年水位表如表 1

表 1  1931年至1992年水位表

表 2  贵港水文站1961-1970年流量表

d.通航要求:  二级通航标准

e其他资料:设计洪水频率：1/100；线路标高：60 m。

2 设计水位和通航水位、设计流量

桥下游800米处为贵港水文站，且桥、站之间无支流汇入，因此本桥水位可利用贵港站的水文资料进行计算。

本设计采用以理论频率曲线确定的有关参数为基础选择更为合理的适线法确定最后的理论曲线。

适线法的计算步骤：

第一步：按公式，计算，按公式计算。

第二步：假定若干个，通过求出确定样本数据的经验频率，并将其点在海森机率格纸上绘制出若干组理论频率曲线。

第三步：在这些若干组理论曲线中，目估处吻合最好的一条，该曲线就是用适线法确定的理论频率曲线。

从表 2知道贵港站谁为资料缺失1932-1955年的数据且1931为特大洪峰水位，所以本设计采用含特大洪水序列的频率分析方法。

2.1含特大洪水系列的频率分析计算设计水位、通航水位

以水位H作为统计对象做统计，贵港水文资料中有连续36年的观测资料和特大洪水资料4年，4年中有3项特大洪水与连续观测资料中的q重复。，系列中有25年的资料空缺，采用补齐使成为连续系列，利用连续系列求设计流量的方法求解。

2.1.1含特大洪水系列考证期

，

代入数值得

式中：考证或调查所及的最远年代；连续系列中的最后年代。

2.1.2.经验频率估算：

对于项特大洪水

式中 :  

对于其余项观测洪水：

式中：重叠项，,。

计算结果如表 3:

表 3 桥涵水位和经验频率计算

对于空缺的K项，假定这K项的平均值等于连续系列（不含L项重叠）的平均值，其均方差等于连续系列（不含L项重叠值）的均方差。补齐后，组成连续的计算体系()。

计算系列的水位由三部分组成。

第一部分特大洪水系列（含重叠的l项）之和

第二部分实测系列（不含重叠的l项）之和

，

计算系列的平均值：

同时可以得到系列变异系数

2.2 设计水位：

在确定了平均值，变异系数CV后，可用适线法得到一条与经验点配合得最好的理论频率曲线，确定设计水位，由计算得到图2-1理论频率海森曲线图和表2-4计算表格得到了百年一遇水位，由设计要求按百年一遇的水位未涉及水位，由上表得百年一遇水位47.81m，所以设计水位。

图 1理论频率海森曲线

表 4  水位H频率曲线适线计算表

由《GB50139-2004-全国内河通航标准》天然河流设计最高通航水位标准，本河流航道等级二级，按洪水重现期为20年确定。

所以最高通航水位： 

桥上轨道为无道碴轨道结构，采用纵向承轨台支承钢轨，轨顶至梁顶的高度为0.45米。

：

一般河流：

所以梁高不得超过3.58米。

2.4.最小二乘法计算设计流量

表2-5水位-流量关系的最小法拟合

在表 2中有1961-1968年的洪水流量，在点汇到坐标纸上后，在表2-5中发现在流量Q与H 之间存在线性关系，用最小二乘法:

在表2-5得H与Q之间的回归式：

其中： 

相关系数定义：

通过计算得其中：

即： 

由设计水位，代入上式得，设计流量。

3 桥下孔径

图 2 河床形态断面图

设计水位下河宽420.36米，河槽宽350米，河槽水深最深处26.33米如图2。

冲刷系数法：

（容许冲刷系数）

式中：

      即在建桥前，设计流量通过桥址处过水断面面积，所以：

通航要求为二级航道宽50米，净高10米，已知主槽面积，取园端型桥墩迎水面宽2.0m，顺水流方向长6.0m。若按最通航最低要求设计最小跨度50米，桥墩在水中部分最大值为25米，在河中需布置9根桩，经过计算亦能满足：

的要求，可布置最小跨度50米的桥，且桥台设置位置有较大的选择空间，几乎可以满足大部分桥式孔径的要求。

  4 非粘性土桥下河槽的一般冲刷

使用-1修正式计算一般冲刷

1）.计算桥下河槽部分通过的设计流量：

2）.计算单宽流量集中系数： 

按平滩水位计算河宽： 

3）.计算河槽桥孔部分的过水净宽

按布置4根2米宽6米长的实体圆桩桥墩

6).与汛期含沙量有关的系数： 

7).计算桥墩水流侧向压缩系数

假定一般冲刷线位于砾岩，，则：

一般冲刷线标高

9）.计算桥下河槽的一般冲刷发生后，墩前行进流速：

5 粘性土河滩一般冲刷

使用冲刷公式：

桥下河滩部分通过的设计流量：

代入以下数据得到：

6 局部冲刷

使用65-1修正式计算局部冲刷

1.计算河床泥沙起动流速

河床地质情况比较单一几乎都为砾岩，只有少部分黏土，所以取

1.墩形系数：

3.桥墩计算宽度：

4.河床颗粒的影响系数：

5.墩前泥沙起冲流速：

6.指数：

7.墩前局部冲刷：

7 桥墩基础埋至深度计算

。

。

根据《铁路桥基底埋置安全值》，重要的特大桥，大桥，按设计流量计算下，桥墩埋置深度不小于墩台局部冲刷线下5.0米，所以河槽桥墩埋置深度：

；

。