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第2章 水文计算

2.1 已知设计水位求设计流速和流量

由辰清河水文断面图知,水流截面面积A=1078.23㎡,湿周X=127.86m,从而求出水力半径[3]==8.43m。

由《桥涵水文》查表得: =22.22 ,洪水比降=0.5‰。 根据谢才——曼宁公式[3]计算:

(2.1)

由公式(2.1)得:V?22.22??8.43???0.0005??22.22?4.142?0.022?2.06m

2312s又∵无河滩

∴Ac?A ,Vc?2.06m/s , At?0,Vt?0

(2.2)

式中:——全断面总流量();

——过水断面面积; ——河槽过水断面面积; ——河槽水流速度。

2.2 桥孔长度计算

2.2.1 最小桥孔净长度

用桥孔净长度经验公式[3]计算:

(2.3)

式中:——设计流量(m3s);

——天然河槽流量,因无滩,故; ——河槽宽度,等于123.69m;

——反映河床稳定性的系数和指数,本河段为稳定河段,查《桥涵水文》,取。 ∴

2.2.2 布置桥孔

根据桥孔布置原则[3],结合桥位所在处的地形地质条件,确定桥孔布置方案为,标准跨径40m,布置3孔,桥长为3×40=120m。 2.2.3 验算

(2.4)

式中:——墩数,3跨, =2;

——墩宽,标准跨径40m,取=1.8m。

=3×40-2×1.8=116.40m>=103.90m

经计算标准跨径40m,桥孔布置三跨的方案是合理的。

2.3 桥梁高度的确定

桥梁横断面为双向横坡=1.5%,桥面铺装层厚度为hp??0.015?4.5?0.07?0.137m

Hmin?Hs???h??hj?hp?hp?

(2.5)

式中:——设计水位,;

——水面升高值总和,本设计取0.5m;

——桥下净空安全值,本河段不通航取0.5m; ——桥梁上部构造建筑高度,本设计为2.3m。

桥面最低高程:Hmin?Hs???h??hj?hp?hp? =99.50+0.5+0.5+2.3+0.137=102.937m

[4]

2.4 冲刷计算

2.4.1 桥墩一般冲刷(粘性土)

??hcmQ2()??Ad?B?hccq?????10.33()??IL????5358hp (2.6)

式中:——单宽流量集中系数,取1.1;

——冲刷范围内粘性土液性指数,粉质粘土可塑查规范[5]取0.6; ——桥下河槽通过的流量,;

——桥墩河流侧向压缩系数,查规范取0.98;

——桥下河槽部分桥孔过水净宽, =123.69-2×1.8-3.69=116.4m; ——最大水深为12.63m; ——平均水深,。

∴=14.51m,冲去=14.51-12.63=1.88m 2.4.2 桥墩局部冲刷(粘性土)

∵hp?14.51m???2.5B?2.5?1.8?4.5m ∴局部冲刷按下式计算

(2.7)

式中:——墩形系数,本设计为双柱式墩,取1.0; ——墩宽,1.8m; ——液性指数,0.6; ν——流速,2.06ms。

∴=1.28m

桥墩的最低冲刷线高程=99.50-14.51-1.28=83.71m。 2.4.3 桥台冲刷(粘性土)

531.97?8hs??qIL??1.05e??C?CA (2.8)

1??式中:——天然条件下河床平均单宽流量q?λ——桥台路堤阻水比;

Q2221.15??17.96m/s; L123.69——液性指数,粉质粘土硬塑,取0.2; ——桥台路堤阻水长度,3.69m; ——挑角系数[5],取1.0;

——桥台形状系数[5],本桥台前墙带边坡(埋入式桥台),上下游设锥坡,取=0.85。 ∴=4.64m

桥台最低冲刷线高程为,右槽平均水深为1.84m, =99.50-1.84-4.64=93.02m。

2.5 方案确定

经以上桥长计算,可确定上部结构采用标准跨径为40m的装配式预应力简支T梁,3跨;经冲刷计算,确定下部结构采用双柱式墩,肋板式台,钻孔灌注桩基础。

2.6 本章小结

本章通过给定设计水位计算出河道流量、流速等水文要素,进一步的计算出桥长及桥面中心最底标高,同时根据地质水文图确定出桥孔布置方案。根据地质水文条件计算出桥墩的一般冲刷、局部冲刷,从而确定桥墩的一般冲刷线和最大冲刷线;桥台的冲刷,确定桥台的一般冲刷线和最大冲刷线。本章的内容将作为以后设计工作的基础,为第四章的下部基础设计提供了详细的资料和数据。

第3章 上部结构设计

3.1 设计原则:安全、适用、经济、美观、环保。 3.2 上部结构设计

3.2.1 设计原始资料

标准跨径:40m,计算跨径:38.86m,梁长:39.96。 1、设计技术指标 公路等级:二级

汽车荷载:公路—Ⅱ级,人群荷载为3.0KNm 桥面净空:净9+2×1.0m,不通航 结构形式:装配式预应力混凝土简支T梁 2、材料技术指标

混凝土:主梁强度等级C40

预应力钢筋:1×7标准型-15.2-1860钢绞线[6] 普通钢筋:主梁HRB400;箍筋HRB335 3、跨中截面主梁尺寸拟定及主梁上部结构物拟定

主梁设9道横隔梁,梁高2.3m,高跨比[7]:=在之间。跨中肋宽200mm;采用5片T梁,主梁间距2.2m;双向横坡ih=1.5%,双向纵坡iz=1.5%。

桥面铺装采用C30防水混凝土,人行道铺装采用C20水泥砂浆。桥面中心铺装厚度为0.137m。人行道块件宽1.0m,高0.33m;栏杆宽0.13m,高1.0m。横隔梁不挖空,采用大湿接缝。

横断面图13010009000/29000/210001.001.0%1.5%1.5%

图3.1 主梁横断面图

3.2.2 跨中截面主梁尺寸拟定