丹麦MIKE21模型在桥渡壅水计算中的应用研究

收稿日期:2005-09-13

作者简介:袁雄燕,女,长江水利委员会水文局水文水资源处,助理工程师。

文章编号:1001-4179(2006)04-0031-02

丹麦MIKE21模型在桥渡壅水计算中的应用研究

袁雄燕　徐德龙

(长江水利委员会水文局,湖北武汉430010)

摘要:丹麦DHI 公司开发的MIKE21数学模型属于平面二维表面流数学模型,是在20多年来世界范围内大量工

程应用经验的基础上持续发展起来的,可广泛地应用于潮汐、水流、风暴潮等二维水力学现象的研究。将MIKE21应用于阿深北高速公路兴建巴河大桥前后水位、流场变化情况的二维数值模拟中,以确定MIKE21模型在桥渡壅水计算中的适用性;经检验,计算成果令人满意,其精度可以满足预测要求。关　键　词:MIKE21;平面二维;数学模型;桥渡壅水;巴河中图分类号:T V131.4 文献标识码:A

平面二维数学模型以垂线平均的水流因素作为研究对象,

模拟计算河段平面流场及河床细部的变化情况,在短河段短时期的河床细部数值模拟计算中应用广泛,如桥渡壅水问题的研究。20世纪90年代以来,国际上出现了不少成熟的平面二维商业水力学模型,丹麦水力究所开发的平面二维数学模型MIKE 21,是其中应用较为广泛的一款商业模型,曾经在丹麦、埃及、澳洲、泰国及中国香港、台湾等国家和地区得到成功应用。目前该软件在国内的应用发展很快,并在一些大型工程中广泛应用,如:长江口综合治理工程、杭州湾数值模拟、南水北调工程、重庆市城市排污评价、太湖富营养模型、香港新机场工程建设、台湾桃园工业港兴建工程等。

1　MIKE 21模型简介

丹麦水力研究所(Danish Hydraulic Institute ,简称DHI 公司)是丹麦一家私营研究和技术咨询机构,成立于1964年,MIKE21是该公司开发的系列水动力学软件(DHI S oftware )之一,属于平面二维自由表面流模型。丹麦水力研究所不断采用MIKE21作为研究手段,在应用中发展和改进该软件。20多年来,MIKE21在世界范围内大量工程应用经验的基础上持续发展起来,在平面二维自由表面流数值模拟方面具有强大的功能。

(1)用户界面友好,属于集成的Windows 图形界面。(2)具有强大的前、后处理功能。在前处理方面,能根据地形资料进行计算网格的划分;在后处理方面具有强大的分析功能,如流场动态演示及动画制作、计算断面流量、实测与计算过程的验证、不同方案的比较等。

(3)可以进行热启动,当用户因各种原因需暂时中断

MIKE 21模型时,只要在上次计算时设置了热启动文件,再次开

始计算时将热启动文件调入便可继续计算,极大地方便了计算时间有限制的用户。

(4)能进行干、湿节点和干、湿单元的设置,能较方便地进

行滩地水流的模拟。

(5)具有功能强大的卡片设置功能,可以进行多种控制性结构的设置,如桥墩、堰、闸、涵洞等。

(6)可以定义多种类型的水边界条件,如流量、水位或流速等。

(7)可广泛地应用于二维水力学现象的研究,潮汐、水流、

风暴潮、传热、盐流、水质、波浪紊动、湖震、防浪堤布置、船运、泥沙侵蚀、输移和沉积等,被推荐为河流、湖泊、河口和海岸水流的二维仿真模拟工具。

该模型也存在一定的局限性:

(1)矩形网格计算模块采用矩形网格有限差分法,对海岸或防波堤等不规则边界,常处理成齿状,计算出的结果不尽理想。但MIKE21的其他模块(如曲线网格MIKE21C 模块基于贴体坐标系的有限差分法)可以解决该问题,或者可以通过细化矩形网格来改善该问题。

(2)矩形网格计算模块难以进行小尺寸局部水工建筑物的绕流模拟。

(3)模式是在许多水力条件假设的情况下进行的,如垂向的水流加速度忽略不计,属大范围平面二维数学模型,不适用于近区三维问题或急流等流动。

MIKE 21计算参数包括两类:①数值参数,主要是方程组迭代求解时的有关参数,如迭代次数及迭代计算精度;②物理参数,主要有床面阻力系数,动边界计算参数以及涡动粘性系数等。

2　基本方程及离散格式

[1]

2.1　基本方程

水流连续方程:

5z 5t +5M 5x +5N

5y

=0(1)

第37卷第4期人　民　长　江

V ol.37,N o.4

2006年4月

Y angtze River April ,2006

水流运动方程:

5u 5t +u 5u 5x +v 5u 5y +g 5z 5x

+g u

u 2

+v

2

c 2h

=v t (

52u 5x 2+52u 5y 2

)

(2)5v 5t +u 5v 5x +v 5v 5y +g 5z 5y

+g v

u 2+v

2

c 2h

=v t (

52

v 5x 2+52

v 5y 2

)

(3)

式中x 、y 、t 分别为空间、时间坐标;z 为水位,m ;h 为水深,m ;u 、v 分别为垂线平均流速在x ,y 方向的分量,m Πs ;M 、N 分别为单宽流量在x ,y 方向的分量,m 2Πs ;M =hu ,N =hv ;n 为曼宁糙率

系数;c 为谢才系数,c =1n

h 1Π6

;v t 为紊动粘性系数;g 为重力加

速度。

2.2　数值解法

模型采用的数值方法是矩形交错网格上的ADI 法,具体离散用半隐式,求解用追赶法,交错网格上各物理量的布置如图1所示,其中z 、h 、u 、v 分别处于不同的网格点上。

图1　交错网格示意

3　有关问题的处理

3.1　定解条件

定解条件包括初始条件及边界条件,初始条件包括:河床高程、水深和流速。河床高程即指计算河段的河床初始地形,一般为近期实测地形数据或地形图;初始流速及水位的确定一般先给出一试算流场及试算水面线,在初始水流边界条件下计算若干次,即可得出初始流场及水位。边界条件的给定一般为:上边界采用进口断面流量过程,下边界采用出口断面水位过程。

3.2　床面阻力系数

床面阻力系数反映了水流和河床相互作用过程中,河道边界粗糙程度、河道形态等因素对水流阻力的综合影响。床面阻力系数的确定正确与否,直接影响到各水力要素的计算。精确地确定床面阻力系数目前还十分困难,通常采用实测资料反求的方法获得,MIKE21模型亦采用该种方法确定床面阻力系数。

3.3　紊动粘性系数

在二维数学模型中,对岸线比较平顺的河段而言,紊动粘性系数可略去不计,但对岸线变化急剧,有回流产生的河段,紊动粘性系数的选择显得十分关键,这是因为回流的产生是以铅直面存在摩阻力为前提的,因此紊动粘性系数是决定实际流态中是否出现回流的关键参数。紊动粘性系数的计算方法一般有两

种:①紊流模型,如最常用的k ～ε模型。假定:v t =c μk 2Πε,式中c μ是一种常数,k 、

ε分别为紊流紊动能和消耗率,需由k ～ε方程确定,v t 由于缺乏天然实测资料验证而取为常数。②经验公式,如J.W.Elder 公式:v t =αhu 3,式中u 3为摩阻流速,h 为

水深,α为一综合系数,与河道形态及水流条件等因素有关,其变化范围为0.3～1.0,MIKE21模型采用该经验公式确定紊动粘性系数。

3.4　动边界处理

动边界问题是指计算区域中有水和无水区域交界线的确定问题。MIKE21采用“冻结法”处理,通过定义临界水深Δh 来确定干、湿点或干、湿单元,当水深h >Δh 时,糙率取正常值,反之糙率取一大值(1010量级)。陆地边界的处理方法是令闭边界的法向流速为0,而沿切线方向的流速为非0值,即:V n |Γ=0,V l |Γ≠0。

3.5　桥墩概化

局部建筑物如桥墩、码头等对水流会造成一定的影响,模型

中需要加以特别的考虑。现有的处理方法主要有加密网格法、附加糙率法和附加阻力法,MIKE21采用附加阻力法。

由流体力学基本原理水流对所绕物体的总阻力可表示为:

F =12

ρC D A d v 2(4)式中C D 为绕流阻力系数;A d 为与流速方向垂直的迎流投影面积;ρ为水的密度;v 为来流速度。绕流阻力系数C D 与墩柱形状、淹没程度、相对水深、墩柱群的横向及遮流影响等因素有关,在相关工程技术规范,如《港口工程技术规范(1987)》中可查出不同形状墩柱的绕流阻力系数、相对水深影响系数、水流横向力影响系数、水流遮流影响系数等。MIKE21模型中相关系数已经存入数据库中,数值模拟时仅提供墩柱群位置、尺寸等相关资料即可。

4　计算实例

为检验MIKE21解决桥渡壅水问题的适应能力,采用

MIKE21对阿深北高速公路拟兴建巴河大桥前后的水位、流场的变化情况进行了数值模拟,并采用经验公式对计算结果进行了对比分析。

4.1　工程概况

巴河发源于大别山南麓,干流起源于鄂、皖交界处的麻城雪峰山,自北向南,流经麻城、罗田、浠水、黄冈于浠水下巴河注入长江,全长151km ,流域面积3305.6km 2。

阿深北高速公路是国家规划建设的阿荣旗至深圳高速公路的重要路段,在巴河河口以上约16.3km 左右跨越巴河,距马家潭水文站断面约16.6km 。

计算区域为:桥位断面附近约5km 范围,地形资料为2004年5月实测1Π5000水下地形资料,采用30m ×30m 的网格;河槽糙率范围为0.018～0.025,滩地糙率范围为0.025～0.033;计算条件为:进口流量Q =10340m 3Πs ,出口水位Z =25.91m (黄海基面)。

4.2　计算结果与分析

图2为建桥前后水位变化图。可以看出,建桥后桥位上游

产生壅水,桥位下游产生跌水。最大壅水高度为1.70cm ,发生在桥位上游30m 处;最大跌水高度为0.40cm ,发生在桥位下游40m 处。MIKE21计算得到的桥前最大壅水值与采用经验公式[2]计算得到的桥前最大壅水值1.36cm 接近,说明了MIKE21在桥渡壅水计算中的适应性较好,计算较合理。

(下转第52页)

杜家台分洪闸于10月6日18:00开闸分流,30孔闸门同步

开启0.3m ,分泄流量980m 3Πs ,至21:00又增开至0.5m ,最大流

量1648m 3

Πs ,10月7日7:00闸门全关,总历时85h ,分泄洪水总量3.92亿m 3。黄陵矶闸于10月7日17:05～17:50开启9孔泄洪,开启时闸前水位22.38m ,闸后水位22.35m 。沿途各控制站实测最高水位见表2。

表2　2005年洪道内各站实测水位

站名实测水位Πm 计算水位Πm 左堤顶高程Πm 右堤顶高程Πm

周　邦27.6127.6329.0030.00挖口闸25.1425.1128.0027.50北垸闸24.7624.7926.0026.80

小大多湖闸

24.3724.4126.8027.50东城闸23.7023.7525.0026.00

实际分洪运用表明,沿程最高水位均低于相应堤段堤顶高程,两岸堤防基本未出现明显异常情况,说明行洪道在汉口水位

22.00m 时分流1648m 3

Πs 是可以安全行洪的,与前述计算结果相符。

2005年利用洪道分流汉江下游洪水,降低仙桃水位0.64m 、汉川水位0.52m ,确保了下游堤防的防洪安全,用极小的损失换取了很大的防洪效益。据统计,利用洪道分流在汉江防洪历史上尚属首次,它给汉江下游超额洪水找到了新的处理措施,充分发挥了已有工程的防洪效益,减轻了洪灾损失,为今后汉江中下游防洪调度提供了有益的经验。

5　结论与建议

(1)杜家台洪道行洪能力研究及2005年分流行洪实践表明

利用洪道分流行洪、“夹水出江”的运用模式不仅是可行的,而且有重大的社会效益和经济效益。

(2)研究还表明,现状情况下将个别欠高堤段加高加固,清除阻洪严重的卡口及行洪障碍,并解决好分流时闸门开启度的控制和泥沙淤积等问题,能达到分流1500～2000m 3Πs 的目标;远期按统一规划对洪道两岸堤防全面加高培厚,彻底清除行洪障碍,达到可分流2500m 3Πs 的目标。

(3)利用洪道分流,符合人水和谐及由控制洪水向洪水管理转变的现代水利观念,体现了治水新思路、新理念。在关键时刻,汉江大水可以从东荆河、杜家台洪道和汉江干流3条路通过,使大水变中水,中水变小水,增加了管理汉江洪水的手段。

(4)洪道分流运用,恢复了洪道原有的行洪功能,使自然水体能适时交换,可以维护自然生态环境,改善洪道及相关湖泊的水质及水生态条件,特别是制止了洪道内违法垦殖的现象,保持相应的水面和洁净水体。

(5)建议今后一方面要加强洪道的工程建设,对洪道进行统一规划,统一管理,增强分蓄洪区内群众的防洪意识、避险意识及自然生态环境保护意识;另一方面应对洪道分流的调度方案进行深入分析研究,补充和完善汉江下游洪水调度方案。

(编辑:常汉生)

(上接第32页

)

图2　

建桥后水位变化示意

图3　

建桥后局部流场示意

图4　建桥后流速变化示意

图3、4分别为建桥后的流场图及建桥前后流速变化图。建

桥后河槽内流速减小,主桥墩局部及两岸流速增加。

5　结论

以拟建的巴河大桥为例,采用MIKE21模型对建桥前后水位、流场变化情况进行了数值模拟,计算结果与经验公式比较合理,计算过程显示了该模型使用方便,精度可以满足预测要求。

参考文献:

[1]　杨国录.河流数学模型.北京:中国海洋出版社,1993.

[2]　张红武,马继业.河流桥渡设计.北京:中国建材工业出版社,1993.

(编辑:常汉生)

HEC-RAS模型在跨河桥梁防洪壅水计算中的应用

HEC-RAS模型在跨河桥梁防洪壅水计算中的应用 发表时间：2018-10-22T11:08:08.947Z 来源：《防护工程》2018年第14期作者：杨作书[导读] 介绍了HEC-RAS模型计算桥梁壅水的基本原理和应用范围，利用 HEC-RAS模型计算了50年、20年和10年一遇设计洪水频率下跨河桥梁建设前后河道水面线 杨作书 中水珠江规划勘测设计有限公司海南分公司海南海口 571126 摘要：介绍了HEC-RAS模型计算桥梁壅水的基本原理和应用范围，利用 HEC-RAS模型计算了50年、20年和10年一遇设计洪水频率下跨河桥梁建设前后河道水面线，分析了桥梁建设前后上游河道水位的壅高，并利用规范的经验公式对计算结果进行了验证，结果表明两者的计算值相差均较小，HEC-RAS模型用于跨河桥梁的壅水计算是合适的。关键词：HEC-RAS模型；防洪；壅水高度；水面线 0 引言 随着社会经济的发展和需要，河道中出现越来越多的涉河工程，这些跨河桥梁的的建设侵占行洪断面[1]面积，造成河道水位壅高，对河道防洪产生了较大影响。根据《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则(试行）的规定，对占用河道断面，影响洪水下泄的阻水建筑物，应进行壅水计算。本文基于HEC-RAS[2]模型对跨河桥梁的壅水进行了研究。 1 HEC-RAS模型介绍 HEC-RAS是美国陆军工程兵团水文工程中心（USACEHEC）开发的河流分析系统（RAS）软件，主要由河流恒定流模型、非恒定流模型、泥沙分析模型、水质分析模型、以及水力设计模块等组成，其在河道水力分析计算中有着广泛应用，且软件经过工程验证，是国际上有名的水文水力工程软件之一。 HEC-RAS 软件通过不同子模型可以模拟不同设计方案的河道沿程水位、水质变化分析，以及泥沙输移变化规律等，各子模型的地形文件可以很好地处理各种涉河建筑物如桥梁、涵洞、侧向堰、拦河闸坝、阻水障碍物等，同时可生成河道横断面图、水位～流量过程曲线、河道三维断面图等各种分析图表，为河道整治[ 3,4] 、两岸淹没风险分析、防洪堤建设、涉河建筑物设计、模拟溃坝洪水[5] 等方面决策提供服务，使用十分便捷，可以大大减小计算工作量。 1.1基本原理 HEC-RAS 软件包括图形界面、水力分析模块、资料输入与管理模块、以及结果输出模块等功能。用户操作界面见图1，该界面可以进行新建工程，地形和流量文件编辑与管理，并根据不同模拟需求进行恒定流、非恒定流、泥沙、水质分析等。 图1 HEC-RAS最新版V5.0.3使用界面 该模型的基本原理介绍如下： 1、恒定流水动力模型 HEC-RAS恒定流水动力模型计算原理基于能量守恒方程，逐断面采用直接步进法推求，可以对急流、缓流和临界流3种流态进行水面线计算，公式如下： 能量守恒方程： 2 案例计算与分析 2.1工程概况 G河是海南省东方市境内流入海的最大一条河流，发源于东方市与乐东县交界的朦瞳岭。G河流域面积381 km2，河长54.5km，干流平均坡降4.45‰，由东向西流经陀烈谷地经C城镇，最终汇入北部湾。GC大桥位于G河下游，距出海口约2.5km，河段较顺直，区间无较大支流汇入。GC大桥设计长300m，21孔，中墩直径为1.15m，过水净宽277m，设计桥面高程9.8~10.8m，桥板厚度1.0m，设计洪水频率1/100。河段防洪标准10年一遇。 2.2计算参数选取 本次计算地形资料采用2014 年实测地形。根据工程规模及河道特性，选取河段长4.3km，共设27个计算断面，第18断面为桥址断面。断面布置见图2。河道几何资料的建立: (1) 27号断面为上游边界，位于桥址断面上游1.8km 处，经壅水范围估算此处河段不受回水影响且河道地形平缓。(2) 结合该河段河道情况选取1号断面为下边界，位于桥址下游2.5km。（3）本次模型流量边界采用不同频率最大洪峰流量，下边界水位采用对应不频率的设计潮位值。详见表1。

桥梁工程水文计算

2、水文计算 基本资料：桥位于此稳定河段，设计流量31%5500/S Q Q m s ==，设计水位 457.00S H m =，河槽流速 3.11/s c v m =，河槽流量3 C Q =4722m /s ，河槽宽度c B 159.98m =，河槽平均水深c h 9.49m =，天然桥下平均流速0 3.00/M v m s =,断 面平均流速=2.61m/s υ，水面宽度B=180m ，河岸凹凸岸曲率半径的平均值 R=430m ，桥下河槽最大水深12.39mc h m =。 2.1桥孔长度 根据我国公路桥梁最小桥孔净长度Lj 公式计算。 该桥在稳定河段，查表知K=0.84，n=0.90。有明显的河槽宽度Bc ，则有： n 0.90 j s c c L =K (Q /Q )B =0.84(55004722) 159.98=154.16m ?÷? 换算成平面半径R=1500的圆曲线上最小桥孔净长度为154.23m 。 2.2桥孔布置图 根据河床断面形态，将左岸桥台桩号布置在K52+325.00。取4孔40m 预应力混凝土T 形梁为上部结构；钻孔灌注桩双柱式桥墩，桩径为1.6m ，墩径取1.4m ；各墩位置和桩号如图1所示；右桥台桩号为K52+485.00；该桥孔布置方案的桥孔净长度为155.80m 大于桥孔净长度154.23m ，故此桥孔布置方案是合理的。 2.3桥面最低高程 河槽弗汝德系数Fr= 2 2 3.119.809.49 =0.104c c v gh ?= ＜1.0。即，设计流量为缓流。桥前出现 壅水而不出现桥墩迎水面的急流冲击高度。 2.3.1桥前壅水高度?Z 和桥下壅水高度?Zq

桥梁壅水分析计算

公式（1）：能量型公式 ???? ??????? ???+-???? ??=?∑222 2Z h h b B g V Z ξα 式中： α——动能校正系数，一般取α=1.1； ξ——过水面积收缩系数，取ξ=0.85-0.95，本次取0.85； B ——无桥墩时水面宽； V ——建桥前断面平均流速； h ——建桥前断面平均水深； △Z ——最大壅水高度； ∑b ——建桥后过水断面总宽（河宽减去桥墩总宽）。 该公式主要考虑了建桥前后过水断面宽度变化，而未考虑建桥后对天然河道过水断面减小的影响。公式中水位壅高值采用迭代法计算。 公式（2）：铁路工程水文勘测设计规范公式 )(2 02V V Z M -=?η 式中： Z ?——桥前最大壅水高度（m ）； η——阻水系数； M V ——桥下平均流速（m/s ）； 0V ——断面平均流速（m/s ）。 公式（3）：铁科院曹瑞章公式 ??? ? ?-=?2022.m V m V g K Z 式中： V m ——桥下平均流速，V m =K p Q p /A j ； Q p ——设计流量； A j ——桥下净过水面积；

K p ——考虑冲刷引起的流速折减系数； K p =1/[1+A(p-1)] P ——冲刷系数，取P=1.0； A ——河床粒径系数，A=0.5×d 50-0.25; d 50——桥下河床中值粒径，mm ； V 0m ——天然状态下平均流速，V 0m =Q 0m /A 0m ； Q 0m ——天然状态下通过的设计流量； A 0m ——桥下过水面积； K ——壅水系数，K=2/(V m /V 0m -1)0.5； g ——重力加速度。 其它符号同公式（1），该公式考虑建桥后河道过水面积影响，并考虑了建桥后流速增加对河床冲刷的影响。 公式（4）：铁科院李付军公式 ()g V KV R Z OM M 21182 .122 --=? 式中： V m ——桥下平均流速，V m =Q/A J ； Q ——计算流量； A J ——扣除桥墩和桥台阻水面积后的桥下净过水面积； V 0m ——计算流量时建桥前桥孔部分天然状态下平均流速，V 0m =Q 0m /A 0m ； Q 0m ——计算流量时建桥前从桥孔部分通过的流量； A 0m ——计算流量时建桥前桥孔部分天然过水面积； R ——考虑桥墩和桥台影响的反映桥孔压缩程度的系数，R= V m / V 0m ； K ——考虑冲刷影响的流速（动能）折减系数，取K=0.9。

2021年公路桥梁造价计算中的注意事项

公路桥梁造价计算中的注意事项 工程造价编制的一般步骤和工作内容可概括为拟定工作方案，确定编制原则；熟悉掌握计价定额的内容和使用范围，工程量计算规则和计算方法，应取费用项目和标准；在熟悉设施国表资料和文字说明、结合现场调查、做好核对工程量的基础上，正确提取工程量；了解施工方案和施工计划中的内容，确定先进合理、安全可靠的施工方法；进行工程造价和各种价格、费用的分析和累计计算，复核及审核，最后编写编制说明和成稿装订。 1、施工预算中如何剥离和提取工程量 我国的公路建设工程设计图纸的编制办法，不同于房建工程（现国家已对建筑工程推行工程量清单计价模式），作为编制工程造价的基础资料的工程量，通常是设计人员在完成设计图纸的同时已进行了计算。在编制工程造价之前，造价工程师又进行了熟悉设计图纸和对工程量的核对工作。所以，施工计价的关键是如何从设计图纸中提取工程量。 在编制预算工作中，桥梁工程的计价是比较繁琐的，而且又是占造价文件篇幅最多的一项，加之近年来桥梁的设计及施工技术地不断发展，新结构、新材料、新工艺的广泛应用，更增加了工程造价计价的难度。 1.1、辅助工程量的确定 根据桥梁工程施工技术的特点，其造价的基础资料包括以下两下方面的内容：

（1）主体工程 它包括桥梁基础、下部和上部工程。一般设计图纸已经给定，按照定额的要求，可较容易确定其计价的各项工程量。 （2）辅助工程 它们只是有助于主体工程的形成，为完成主体工程所必须采取的措施，完工后随之拆除的一些设施。这样情况就比较复杂，如属于基础工程部分的，有挖基、围堰、排水、工作平台、护筒、泥浆船及其循环系统等；属于上下部工程的，有拱盔、支架、吊装设备、提升模架、施工电梯等；与基础和上下部工程都有关联的，如混凝土构件运输、预制场及其设施（如大型预制构件底座、张拉台座、门架等）、拌和站（船）、蒸汽养生设施等。这些辅助工程的计价数量，除挖基外，都要根据建设项目的实际情况和施工组织设计的要求，并参考以往的成功经验来取定，设计图纸上是不反映的，可塑性较大，而对工程造价又有极其重要的影响。因此，正确取定各项计价工程量，就有着十分重要的现实意义。 1.2、提取工程量顺序 桥涵工程计价的项目比较多，工程量的计算和提取难度也大。经实践证明，按照通常的施工顺序提取工程量，一般是比较准确和迅速的。也就是说，按照挖基→基础→下部工程→上部工程顺序，以及相应的辅助工程顺序进行，使工作程序系统化，最大程度地避免了漏项或重复的错误。 2、桥梁各分部工程提取工程量方法

常用桥梁壅水计算经验公式

道不松公式： ?Z=η(V M2?V02) 式中：?Z──最大壅水高度（m）； η──与河段特征及河滩路堤阻挡流量和设计流量的比值有关的系数, 根据《公路桥位勘测设计规范》，η取值见表1； V M──桥下断面平均流速（m/s）； V0──桥前断面平均流速（m/s）。 实用水力学公式： ?Z=αV2 2g [ B ξb 2 ? ? ?+?Z 2 ] 式中：α──动能校正系数，一般取1.1； ξ──过水面积收缩系数，取0.85～0.95； B──河宽（m）； V──建桥前断面平均流速（m/s）； h──建桥前断面平均水深（m）； ?Z──最大壅水高度（m）； b──建桥后过水断面总宽，河宽减去桥墩总宽（m）。Henderson公式： ?Z=1+ηV22 2g ? V12 2g 式中：η──与桥墩形状有关的系数，矩形墩取0.35，圆形墩取0.18； V1、V2──桥位断面和河道断面的平均流速（m/s）。 铁科院陆浩公式： ?Z=K N?K V V q2?V0q2 2g 式中：V q──桥下断面平均流速，V q=K p Q S/ωj(m/s）； V0q──桥前断面平均流速，V0q=Q S/ωG（m/s）； K N、K V──系数，计算公式为：

K N= V q V0q ?1.0 ，K V=0.5 V q g ?0.1 K N──定床壅水系数，与建桥前后桥下断面流速变化有关； K V──与建桥后桥下水流流态有关的系数； Q S──设计流量（m3/s）； ωG──有限过水面积（m2） K p──反映桥下流速随河床冲刷断面增大而减小的系数， K p=1/[1+A(p?1)]，对于岩石河床取1.0（A──河床粒径系数，A=0.5×d50?0.25；d50──中值粒径（mm）；p──冲刷系数）； ωj──冲刷前桥下净过水面积（m2）。 铁科院曹瑞章公式： ?Z=K (V m2?V0m2) 式中：V m──桥下平均流速,V m=K p Q p/A j,( m/s)； Q p──设计流量（m3/s）； A j──桥下净过水面积（m2）； K p──反映桥下流速随河床冲刷断面增大而减小的系数， K p=1/[1+A(p+1)]，对于岩石河床取1.0（A──河床粒径系数，A=0.5×d500.25；d50──中值粒径（mm）；p──冲刷系数）； V0m──天然状态下平均流速（m/s）； K──壅水系数，K=2/（V m V0m ?1）0.5； g──重力加速度。

水利工程设计常用计算公式

水利常用专业计算公式 一、枢纽建筑物计算 1、进水闸进水流量计算：Q=B0δεm（2gH03）1/2 式中：m —堰流流量系数 ε—堰流侧收缩系数 2、明渠恒定均匀流的基本公式如下： 流速公式： u＝Ri C 流量公式 Q＝Au＝A Ri C 流量模数 K＝A R C 式中：C—谢才系数，对于平方摩阻区宜按曼宁公式确定，即

C ＝ 6/1n 1R R —水力半径（m ）； i —渠道纵坡； A —过水断面面积（m 2）； n —曼宁粗糙系数，其值按SL 18确定。 3、水电站引水渠道中的水流为缓流。水面线以a1型壅水曲线和b1型落水曲线最为常见。求解明渠恒定缓变流水面曲线，宜采用逐段试算法，对棱柱体和非棱柱渠道均可应用。逐段试算法的基本公式为 △x=f 21112222i -i 2g v a h 2g v a h ???? ??+-???? ??+ 式中：△x ——流段长度（m ）；

g ——重力加速度（m/s 2）； h 1、h 2——分别为流段上游和下游断面的水深（m ）； v 1、v 2——分别为流段上游和下游断面的平均流速（m/s ）； a 1、a 2——分别为流段上游和下游断面的动能修正系数； f i ——流段的平均水里坡降，一般可采用 ??? ??+=-2f 1f -f i i 21i 或??? ? ??+=?=3/4222 224/312121f f v n R v n 21x h i R 式中：h f ——△x 段的水头损失（m ） ； n 1、n 2——分别为上、下游断面的曼宁粗糙系数，当壁面条件相同时，则n 1=n 2=n ； R 1、R 2——分别为上、下游断面的水力半径（m ）； A 1、A 2——分别为上、下游断面的过水断面面积（㎡）； 4、各项水头损失的计算如下： （1）沿程水头损失的计算公式为

涉河桥梁壅水计算经验公式法优缺点分析

涉河桥梁壅水计算经验公式法优缺点分析 发表时间：2018-11-16T11:00:37.840Z 来源：《基层建设》2018年第30期作者：黄科琪薛晓鹏吴丝莹夏珊珊 [导读] 摘要：桥梁建成后，桥孔对水流压缩，桥址上游水流流速变缓、桥下流速增大，上游水位壅高的同时，桥位河段的水沙运动及河床演变变得非常复杂。 宁波市水利水电规划设计研究院浙江宁波 315192 摘要：桥梁建成后，桥孔对水流压缩，桥址上游水流流速变缓、桥下流速增大，上游水位壅高的同时，桥位河段的水沙运动及河床演变变得非常复杂。本文旨对现行主流经验公式法的优缺点进行研究，实现壅水计算的规范、准确。 关键词：桥梁壅水；经验公式 1、研究背景 桥梁构筑物目前是人类克服自然水体阻隔、扩大人类活动范围的最经济、最有效的方法。但桥梁建设后，桥孔对水流压缩，上游水位壅高。同时由于桥孔约束水流，桥下流速增大，使原来水流与河床泥沙相对运动平衡状态遭受破坏，桥位河段的水沙运动及河床演变变得非常复杂，导致桥址断面发生一般冲刷和桥墩桥台附近的局部冲刷，影响两岸防洪安全及桥梁自身的设防安全。因此，需加强涉河桥梁壅水计算方法的理论研究，制定更为规范的计算方法。 2、桥梁壅水经验公式法介绍 现行的经验公式法主要分为能量公式、动量公式和试验公式三类。能量公式是根据能量转化原理或能量守恒定律建立起来的壅水计算公式，是守恒缓变非均匀水流的伯努利方程的应用。最初的壅水公式就是能量公式推导出的，其中最具有代表性的是道不松 （D’Aubuioson）公式。动量公式是依据动量守恒原理建立起来的，其中具有代表性的是拉笛申科夫公式（1959年）。试验公式是建立在物理模型试验的基础上得到的经验公式，其中最著名的是Yarnell公式，该式在美国工程界和HEC-2，HEC-RAS及MIKE11等行业软件中获得广泛应用。 3、经验公式法优缺点对比分析 桥梁的壅水计算按照解决问题的途径和求解方法可分为经验公式法、数值模拟法和物理模型试验法。 国内外，常用的经验公式主要如下： 1、D’Aubuioson公式 ?Z=ηVm2-V2 式中，?Z—桥前最大壅水高度，m；η—与河段特征及河滩路堤阻挡流量和设计流量的比值有关的系数；Vm2—桥下平均流速，m/s，为设计流量被全河过水断面除得之商。 公式形式简单，参数容易选择，考虑因素较多，适用于各类河流，阻力系数的η值的取值标准和桥下平均流速计算方法过于粗略，参数取值的随意性和不确定性大，会造成壅水计算结果的不稳定。 2、实用水力学公式 ?Z=αV22gBξ∑b2-hh+?Z2 式中α—动能校正系数，一般取α=1.1；V—建桥前断面平均流速，m/s；B—无桥墩时水面宽，m；ξ—过水面积收缩系数，取值 0.85~0.95；h—建桥前断面平均水深，m；?Z—最大壅水高度，m；∑b—建桥后过水断面总宽（河宽减去桥墩总宽），m。公式中水位壅高值采用迭代法计算。 适用于平原宽浅河道，但未考虑河床冲刷因素和建桥后天然河道过水断面减小的影响，对于断面平均流速大的峡谷式河槽，存在明显不合理现象。 3、Henderson公式 ?Z=1+ηV222g-V122g 式中，η—与桥墩形状有关的Henderson系数，矩形桥墩取0.35，圆形墩取0.18；V2，V1—分别为桥位断面和桥位上断面的平均流速，m/s。 可用于跨渠道桥梁和跨河流桥梁的壅水计算，尤其对大糙率的天然河流有较好的适应性，但参数选取过于粗略，未考虑桥下冲刷的影响。 4、Yarnell公式 ?Z=2KYKY+10ω-0.6a+15a4V322g 式中：KY为桥墩形状系数；ω=V322gh3为流速水头与收缩断面的下游水深比。V3是桥墩下游断面的流速，a为阻水比。 原则上仅适用于a>0.1的情况，低阻水比情形结果偏大。 5、无坎宽顶堰流公式 水流流经小桥孔，由于受桥台、桥墩的侧向约束，使过水断面减小，形成宽顶堰溢流。一般情况下，桥孔下坎高为零，桥孔的过水可视为无底坎的宽顶堰溢流，因此可利用无坎宽顶堰的原理进行桥梁的泄流能力和壅水高度的计算。 ?Z=Q22gμ2A2-V122g 式中Q2—设计流量，m3/s；μ—流量系数，与桥墩头尾形状有关；A—桥下过水总面积，m2；V1—桥前行进流速，m/s。 应用于大中型跨河桥梁壅水计算往往存在较大误差，不适用于阻水比小于10%的桥梁。 6、陆浩公式 该公式系1998年的铁道部课题成果，为铁道部科学研究院陆浩、曹瑞章、王玉杰，根据我国模型试验和40余座桥梁调查资料，经多年不断完善和检验而指定的，目前已被列入最新《公路工程水文设计指南》推荐试用的公式。 ?Z=KNKVVq2-V0q22g 式中KN—定床壅水系数，与建桥前后桥下断面流速变化有关，KN=2Vq?V0q-1；KV—建桥后桥下水流流态有关的系数，KV=0.5Vqg-0.1；Vq—建桥后设计水位下桥下断面的实际流速，m/s，Vq=KpQs?ωj； V0q—天然状态时设计水位下桥下断面范围内的平均流速，m/s， V0q=Qs/ωG。其中Qs—设计流量，m3/s；ωG—有限过水面积，m2；Kp反映桥下流速随河床冲刷断面增大减小的系数，Kp=1/1+A（p-1），

桥梁的工程量计算

桥梁的工程量计算 桥梁工程量计算规则 预算基价项目的工程量计算规则： ㈠桩基 钢筋混凝土方桩、板桩按桩长度（包括桩尖长度）乘以桩横断面面积计算； 钢筋混凝土管桩按桩长度（包括桩尖长度）乘以桩横断面面积，减去空心部分体积计算； 钢管桩按成品桩考虑，以吨计算。 焊接桩型钢用量可按实调整。 陆上打桩时，以原地面平均标高增加1m为界线，界线以下至设计桩顶标高之间的打桩实体积为送桩工程量。 支架上上打桩时，以当地施工期间的最高潮水位增加0.5m为界线，界线以下至设计桩顶标高之间的打桩实体积为送桩工程量. 船上打桩时，以当地施工期间的平均水位增加1m为界线，界线以下至设计桩顶标高之间的打桩实体积为送桩工程量。㈢㈣㈤㈥ 灌注桩混凝土体积按设计桩面积乘以设计桩长（桩尖到桩顶）加超钻0.5m的几何体积计算。 ㈡现浇混凝土 混凝土工程量按设计尺寸以实体积计算（不包括空心板、梁的空心体积），不扣除钢筋、铁丝、铁件、预留压浆孔道和螺栓所占的体积。㈢预制混凝土

预制空心构件按设计图尺寸扣除空心体积，以实体积计算。空心板梁的堵头板体积不计入工程量内，其消耗量以在预算基价中考虑。 预制空心构件按设计图尺寸扣除空心体积，以实体积计算。空心板梁的堵头板体积不计入工程量内，其消耗量已在定额中考虑。 预制空心板梁，凡采用橡胶囊做内模的，考虑其压缩变形因素，可增加混凝土数量，当梁长在16m以内时，可按设计计算体积增加7%，若梁长大于16m时，则增加9%计算。如设计图以注明考虑橡胶囊变形时，不得再增加计算。 预应力混凝土构件的封锚混凝土数量并入构件混凝土工程量计算。安装预制构件已m3为计量单位的，均按构件混凝土实体积（不包括空心部分）计算。 ㈣砌筑 砌筑工程量按设计砌体尺寸以立方米体积计算，嵌入砌体中的钢管、沉降缝、伸缩缝以及0.3m3以内的预留孔所占体积不予扣除。 ㈤挡墙、护坡 1．块石护底、护坡以不同平面厚度按m3计算。 2．浆砌料石、预制块的体积按设计断面以m3计算。 3．浆砌台阶以设计断面的实砌体积计算。 4．砂石滤沟按设计尺寸以m3计算。 ㈥立交箱涵 1．箱涵滑板下的肋楞，其工程量并入滑板内计算。 2．箱涵混凝土工程量，不扣除0.3m3以下的预留孔洞体积。

桥梁防洪评价报告(通过省厅评审)

XXX桥跨XX河 防洪评价报告（报批稿） XXXX 二0一七年七月

XXX 防洪评价报告 （报批稿） 批准：XXX 审定：XXX 审查：XXX 校核：XXX 报告编写：XXX

目录 1 概述 (1) 1.1 项目背景 (1) 1.2 评价依据 (3) 1.3 技术路线及工作内容 (5) 1.4 其它 (6) 1.5 评价范围 (6) 1.6 评价洪水标准的确定 (7) 2 基本情况 (8) 2.1 建设项目概况 (8) 2.2 河道基本情况 (10) 2.3 现有水利工程及其它设施情况 (15) 2.4 水利规划及实施安排 (15) 3 河道演变 (18) 3.1 河道历史演变概况 (18) 3.2 河道近期演变分析 (20) 3.3 河道演变趋势分析 (25) 4 防洪评价计算 (27) 4.1 水文分析计算 (27) 4.2 壅水高度及壅水范围 (36) 4.3 桥梁下弦高程的复核 (39) 4.4 冲刷计算 (39) 5 防洪综合评价 (44)

5.1 建设项目与有关水利规划的关系及影响分析 (44) 5.2 项目建设是否符合防洪防凌标准、有关技术和管理要求 (44) 5.3 项目建设对河道行洪安全的影响分析 (44) 5.4 项目建设对河势稳定的影响分析 (46) 5.5 项目建设对护岸及其它水利工程与设施的影响分析 . 46 5.6 建设项目对防汛抢险的影响分析 (46) 5.7 建设项目防御洪涝的设防标准与措施是否适当 (46) 5.8 项目建设对周边环境及水质的影响 (47) 5.9 项目建设对第三人合法水事权益的影响分析 (47) 6 影响的防治与补救措施 (48) 6.1 降低对河道岸坡影响的措施 (48) 6.2 降低对环境、水质影响的措施 (48) 6.3 桥梁汛期施工应采取的措施 (49) 7 结论与建议 (50) 7.1 结论 (50) 7.2 建议 (50) 附图：

溢流坝水力计算实例

溢流坝水力计算实例

溢流坝水力计算 一、基本资料： 为了解决某区农田灌溉问题。于某河建造拦河溢流坝一座，用以抬高河中水位，引水灌溉。进行水力计算的有关资料有：设计洪水流量为550m 3／s ；坝址处河底高程为43.50m ；由灌区 高程及灌溉要求确定坝顶高程为48.00m ；为减小建坝后的壅水对上游的影响，根据坝址处河面宽度采用坝的溢流宽度B ＝60m ；溢流坝为无闸墩及闸门的单孔堰，采用上游面铅直的三弧段WES 型实用堰剖面，并设有圆弧形翼墙； 坝前水位与河道过水断面面积关系曲线，见图15.2；坝下水位与河道流量关系曲线，见图15.3；坝基土壤为中砾石；河道平均底坡;00127.0=i 河道实测平均糙率04.0=n 。

二、水力计算任务： 1．确定坝前设计洪水位； 2．确定坝身剖面尺寸； 3．绘制坝前水位与流量关系曲线； 4．坝下消能计算； 5．坝基渗流计算； 6．坝上游壅水曲线计算。 三、水力计算 1、确定坝前设计洪水位 坝前设计洪水位决定于坝顶高程及设计水头d H ，已知坝顶高程为4800m ，求出d H 后，即可 确定坝前设计洪水位。 溢流坝设计水头d H 可用堰流基本方程 (10.4)3 2 02H g mB Q ? =σε计算．因式中σε及、0 H 均与d H 有关，不能直接解出d H ，故用试算法求解。 设d H ＝2.53m ，则坝前水位＝48.00+2.53＝ 50.53m ． 按坝前水位由图15.2查得河道过水断面面积A 0＝535m 2 ，又知设计洪水流量，则 s m Q /5503 =

m g av H H m g av s m A Q v d 586.2056.053.22056.08 .9203.10.12/03.1525 5502 02 000=+=+==??==== 按设计洪水流量Q ，由图15.3查得相应坝下水位为48.17m ．下游水面超过坝顶的高度 15.0066.0586 .217 .017.000.4817.480 <== =-=H h m h s t 下游坝高 0.274.1586 .250 .450.400.4300.480 1 <== =-=H a m a 因不能完全满足实用堰自由出流条 件:故及 ,0.215.001 ≥≤H a H h s 为实用堰淹没出流。 根据0 10 H a H h t 及值由图10.17查得实用堰淹没系 数999.0=σ。因溢流坝为单孔堰，溢流孔数n ＝1；溢流宽度60==b B m 。按圆弧形翼墙由表10.4查得边墩系数7 .0=k ζ .则侧收缩系数 nb H n k 00] )1[(2.01??ε+--= 994.060 1586 .27.02.01=???-= 对于WES 型实用堰，当水头为设计水头时，流量系数502 .0==d m m 。于是可得溢流坝流量

桥梁壅水分析计算

公式（1）：能量型公式 式中： α——动能校正系数，一般取α=1.1； ξ——过水面积收缩系数，取ξ=0.85-0.95，本次取0.85； B——无桥墩时水面宽； V——建桥前断面平均流速； h——建桥前断面平均水深； △Z——最大壅水高度； ∑b——建桥后过水断面总宽（河宽减去桥墩总宽）。 该公式主要考虑了建桥前后过水断面宽度变化，而未考虑建桥后对天然河道过水断面减小的影响。公式中水位壅高值采用迭代法计算。 公式（2）：铁路工程水文勘测设计规范公式 式中： ?——桥前最大壅水高度（m）； Z η——阻水系数； V——桥下平均流速（m/s）； M V——断面平均流速（m/s）。 公式（3）：铁科院曹瑞章公式 式中： V m——桥下平均流速，V m =K p Q p/A j； Q p——设计流量； A j——桥下净过水面积； K p——考虑冲刷引起的流速折减系数； K p=1/[1+A(p-1)]

P——冲刷系数，取P=1.0； A——河床粒径系数，A=0.5×d50-0.25; d50——桥下河床中值粒径，mm； V0m——天然状态下平均流速，V0m =Q0m/A0m； Q0m——天然状态下通过的设计流量； A0m——桥下过水面积； K——壅水系数，K=2/(V m/V0m-1)0.5； g——重力加速度。 其它符号同公式（1），该公式考虑建桥后河道过水面积影响，并考虑了建桥后流速增加对河床冲刷的影响。 公式（4）：铁科院李付军公式 式中： V m——桥下平均流速，V m =Q/A J； Q——计算流量； A J——扣除桥墩和桥台阻水面积后的桥下净过水面积； V0m——计算流量时建桥前桥孔部分天然状态下平均流速，V0m =Q0m/A0m； Q0m——计算流量时建桥前从桥孔部分通过的流量； A0m——计算流量时建桥前桥孔部分天然过水面积； R——考虑桥墩和桥台影响的反映桥孔压缩程度的系数，R= V m/ V0m； K——考虑冲刷影响的流速（动能）折减系数，取K=0.9。

桥梁工程的工程量计算方法

桥梁工程的工程量计算方法 1、土石方体积均以天然实体积（自然方）计算，回填土按碾压后的体积（实方）计算，余松土和堆积土按堆积方乘以 0.8系数折合为自然方计算。 2、土方工程量按图纸尺寸计算，修建机械上下坡道土方量并进入工程量内。 3、挖土放坡和沟、槽加宽应按图纸尺寸计算。 4、石方工程量按图纸尺寸加允许超挖量： xxxx20cm，普特坚xx15cm。 5、放坡挖土交接处产生的重复工程量不扣除。如在同一断面内遇有数类土，其放坡系数可按各类土占全部深度的百分比加权计算。 6、土石方运距应以挖土重心至填土或弃土重心最近距离计算，挖土、填土、弃土重心按施工组织设计确定。 7、挖沟槽、基坑需挡土板时，其宽度按图示沟槽、基坑底宽，单面加 10cm，双面加20cm计算。有支挡土板者，不再计算土方放坡。 8、沟槽、基坑、平整场地和一般土石方的划分： 底宽7m以内，低长大于底宽3倍以上按沟槽计算；低长小于底宽3倍以内按基坑计算；厚度在30cm以内就地挖、填土按平整场地计算。超过上述范围的土、石方按挖石方和一般石方开挖计算。 9、平整场地、原土夯实（碾压），按设计图纸以平方米为单位计算。 10、各类挡土板工程量，均按槽、坑按槽、坑垂直支撑面积以平方米为单位计算。 4.2.

2、围堰、井点降水 1、土草围堰，土、石混合围堰，按围堰的施工断面乘以围堰中心线的长度以立方米为单位计算。 2、木板桩围堰、圆木桩围堰、钢板桩围堰、木（竹）笼围堰分高度（高度按施工期内最高临水面加 0.5cm），按围堰中心线的长度以延长米为单位计算。 3、恐岛填心均按设计尺寸立方米为单位计算。 4.2. 3、打桩工程 （一）打桩 各种桩的打桩工程量，均按桩的设计长度（包括桩尖长度）乘以断面积以立方米为单位计算。 （二）送桩 1、采用陆上打桩，按桩截面面积乘以送桩长度（即原地平均标高至桩顶面另加1cm）以立方米为单位计算工程量。 2、采用支架上打桩，按截面面积乘以送桩长度（即当地施工期的平均水位至桩顶面另加1cm）以立方米为单位计算工程量。 3、采用船上打桩，按桩截面面积乘以送桩长度（即当地施工期的平均水位至桩顶面另加1cm）以立方米为单位计算工程。 4、接桩 各类接桩按设计接头以个为单位计算。 （三）灌注桩成孔工程量

溢流坝水力计算实例

溢流坝水力计算 一、基本资料： 为了解决某区农田灌溉问题。于某河建造拦河溢流坝一座，用以抬高河中水位，引水灌 溉。进行水力计算的有关资料有：设计洪水流量为550m 3 ／s ；坝址处河底高程为43.50m ；由灌区高程及灌溉要求确定坝顶高程为48.00m ；为减小建坝后的壅水对上游的影响，根据坝址处河面宽度采用坝的溢流宽度B ＝60m ；溢流坝为无闸墩及闸门的单孔堰，采用上游面铅直的三弧段WES 型实用堰剖面，并设有圆弧形翼墙； 坝前水位与河道过水断面面积关系曲线，见图15.2；坝下水位与河道流量关系曲线，见图15.3；坝基土壤为中砾石；河道平均底坡;00127.0=i 河道实测平均糙率04.0=n 。 二、水力计算任务： 1．确定坝前设计洪水位； 2．确定坝身剖面尺寸； 3．绘制坝前水位与流量关系曲线； 4．坝下消能计算； 5．坝基渗流计算； 6．坝上游壅水曲线计算。 三、水力计算 1、确定坝前设计洪水位 坝前设计洪水位决定于坝顶高程及设计水头d H ，已知坝顶高程为4800m ，求出d H 后，即可确定坝前设计洪水位。 溢流坝设计水头d H 可用堰流基本方程(10.4)32 02H g mB Q ? =σε 计算．因式中 图15.2 图 15.3

σε及、0H 均与d H 有关，不能直接解出d H ，故用试算法求解。 设d H ＝2.53m ，则坝前水位＝48.00+2.53＝50.53m ． 按坝前水位由图15.2查得河道过水断面面积A 0＝535m 2 ，又知设计洪水流量 ，则s m Q /5503= m g av H H m g av s m A Q v d 586.2056.053.22056.08 .9203.10.12/03.1525 5502 02 000=+=+==??==== 按设计洪水流量Q ，由图15.3查得相应坝下水位为48.17m ．下游水面超过坝顶的高度 15.0066.0586 .217 .017.000.4817.480 <== =-=H h m h s t 下游坝高 0.274.1586 .250 .450.400.4300.480 1 <== =-=H a m a 因不能完全满足实用堰自由出流条件: 故及,0.215.00 10≥≤H a H h s 为实用堰淹没出流。 根据 10H a H h t 及值由图10.17查得实用堰淹没系数999.0=σ。因溢流坝为单孔堰，溢流孔数n ＝1；溢流宽度60==b B m 。按圆弧形翼墙由表10.4查得边墩系数7.0=k ζ.则侧收缩系数 nb H n k 0 0] )1[(2.01??ε+--= 994.060 1586 .27.02.01=?? ?-= 对于WES 型实用堰，当水头为设计水头时，流量系数502.0==d m m 。于是可得溢流坝流量

桥梁壅水计算

桥梁壅水计算 我多次参加桥梁防洪评价评审工作，对桥梁壅水计算使用的经验公式多种多样，究竟哪个合适，评审无所是从。水利部发布的《洪水影响评价报告编制导则》LS520－2014附录A给出了答案，A.2.2.3 “桥梁等阻水建筑物壅水高度及壅水曲线长度的计算，应参照TB10017和JTG C30进行。”其中TB10017即《铁路工程水文勘测设计规范》TB10017－99，现将规范的计算公式介绍如下： 3.5.1桥前壅水可按下式计算： △Z M =η（2 2 v v M ）（3.5.1） 式中：△Z M —桥前最大壅水高度（m）； η—系数，应按表3.5.1的规定取值； v—断面平均流速，为设计流量被全河过水断面（包括边滩和河滩）除得之商（m/s）； M v—桥下平均流速，应按表3.5.1－2规定计算求得（m/s）。 3.5.2桥下壅水高度可采用桥前最大壅水高度的一半。对于山区和山前河流，洪水涨落急骤，历时短促，且河床质坚实不易冲刷时，桥下壅水高度可采用桥前最大壅水值。对于平原洪水涨落很缓慢的河流，且河床质松软，易于造成冲刷时，桥下壅水可不计。 （见下页）

表3.5.1－2 桥下平均流速 表3.5.1－2中： P —冲刷系数； g x P ωω= g ω—桥下供给过水断面积（m 2），当桥址上、下游有阻水山包 或其他挡水 建筑物时，桥下供给过水断面积应扣除其影响部分； x ω—桥下需要过水断面积（m 2）； x ω= α cos p P v Q p v —设计流速（m/s ），对河滩较小、压缩不多的河段，可采 用通过设计流量时河槽（包括边滩）的天然平均流速；当河滩很大时，可按经验确定；渠道或运河上的桥，可采用设计渠道或运河的设计流速； p Q —设计流量（m 3/s ）； α—水流方向与桥梁轴线之法线间的夹角（o）。 3.5.3 壅水曲线全长可按下列公式估算： 0 2I Z L M y ?= 式中： y L —壅水曲线全长（m ）；

桥梁壅水分析计算

公式（1)：能量型公式 ???? ??????? ???+-???? ??=?∑222 2Z h h b B g V Z ξα 式中： α——动能校正系数,一般取α=１．1； ξ——过水面积收缩系数，取ξ＝0．8５-0.９5,本次取0.85; Ｂ——无桥墩时水面宽; V ——建桥前断面平均流速; h ——建桥前断面平均水深; △Z ——最大壅水高度; ∑b ——建桥后过水断面总宽(河宽减去桥墩总宽)。 该公式主要考虑了建桥前后过水断面宽度变化,而未考虑建桥后对天然河道过水断面减小的影响。公式中水位壅高值采用迭代法计算。 公式(２):铁路工程水文勘测设计规范公式 )(2 02V V Z M -=?η 式中: Z ?——桥前最大壅水高度（m); η——阻水系数； M V ——桥下平均流速(m ／s ）; 0V ——断面平均流速(m/s ）。 公式（3):铁科院曹瑞章公式 ??? ? ?-=?2022.m V m V g K Z 式中： V m ——桥下平均流速，Ｖm ＝K p Q p /A j ; Q ｐ——设计流量； Ａj ——桥下净过水面积；

K p ——考虑冲刷引起的流速折减系数； K p =1/［1+Ａ(p-1)] P ——冲刷系数，取P=1.０; A ——河床粒径系数,A=0.5×d ５0-0．25; ｄ5０——桥下河床中值粒径,ｍm ； V 0m ——天然状态下平均流速,V 0m =Ｑ0m ／A 0m ; Q 0m ——天然状态下通过的设计流量; A 0ｍ——桥下过水面积； K ——壅水系数，K ＝2/（Ｖm ／V 0m -１)０.5； g ——重力加速度。 其它符号同公式(１）,该公式考虑建桥后河道过水面积影响，并考虑了建桥后流速增加对河床冲刷的影响。 公式（4）:铁科院李付军公式 ()g V KV R Z OM M 21182 .122 --=? 式中: V ｍ——桥下平均流速，V m ＝Q/A J ； Q ——计算流量; A J ——扣除桥墩和桥台阻水面积后的桥下净过水面积; Ｖ０ｍ——计算流量时建桥前桥孔部分天然状态下平均流速，V ０ｍ =Q 0ｍ/A ０ｍ; Q 0m ——计算流量时建桥前从桥孔部分通过的流量； A ０m ——计算流量时建桥前桥孔部分天然过水面积; R ——考虑桥墩和桥台影响的反映桥孔压缩程度的系数,Ｒ= Ｖm ／ V 0ｍ; K ——考虑冲刷影响的流速（动能）折减系数，取K=０.9。

桥梁计算书(含水文、荷载、桩长、挡墙的计算)

年河桥梁计算书（含水文、荷载、桩长、挡墙的计算）** 本计算书中包括桥涵水文的计算、恒荷载计算、活荷载计算桩长、以及挡墙的计算。 荷载标准：公路Ⅱ级乘0.8的系数 桥面宽度：净4.5+2×0.5m 跨度：13孔×13m 1、工程存在问题 年河桥位于长江下游1000m处，建于1982年，为钢筋砼双排架式桥墩，预制拼装型板梁桥面，17孔，每跨8.85m。总长150.45m，宽5.3m。该桥运行20多年，根据***省水利建设工程质量监测站检验测试报告检测结果如下： （1）桥墩 A．桥墩基础 桥墩基础为抛石砼，设计强度等级为150＃，钻芯法检测砼现有强度代表值为16.4MPa。 B．排架立柱及联系梁 立柱设计强度等级为200＃，超声回弹综合法检测砼现有强度代表值为14.0～18.3MPa。联系梁设计强度等级为200＃，超声回弹综合法检测砼现有强度代表值为14.7MPa。 立柱外观质量总体较差，局部区域麻面较重。立柱砼碳化深度最大值为31mm，最小值为5mm，平均值为14mm。立柱钢筋保护层实测厚度为20mm，钢筋目前未锈，但碳化深度平均值已接近钢筋保护层厚度。通过普查，全桥64根立柱中有12根35处箍筋锈胀外露，有6处联系梁主筋外露。 C．盖梁 盖梁设计强度等级为200＃，超声回弹综合法检测砼现有强度代表值为17.4～21.5MPa。 盖梁外观质量一般，梁体砼总体感觉较疏松。盖梁砼碳化深度最大值为24mm，最小值为9mm，平均值为18mm。，盖梁主筋侧保护层实测厚度为9～13mm，底保护

层实测厚度29～42mm，砼碳化深度已超过钢筋侧保护层厚度，盖梁主筋已开始锈蚀。通过普查，全桥32根盖梁中共有14根15处主筋锈蚀膨胀，表层砼脱落，主筋外露，长度15～70cm；有28处箍筋锈胀外露。 （2）T型梁 T型梁设计强度等级为200＃，每跨中间两根T型外观较好，两边T型梁外观较差。T型梁砼碳化深度最大值为20mm，最小值为7mm，平均值为14mm。T型梁主筋保护层设计厚度为20mm，砼碳化深度已经接近钢筋保护层设计厚度，实际保护层相对较薄的主筋已经开始锈蚀。通过普查，全桥34根边梁中共有9根10处肋梁主筋锈蚀膨胀，砼开裂或脱落，长度15～160cm；全桥34根边梁中共有15根工52处肋梁箍筋锈胀外露，有13块三角形隔板钢筋锈胀，表层脱落。 （3）桥台 两侧浆砌石桥台总体没有大的变形，左岸桥台浆砌石有纵向和斜向裂缝，右岸桥台浆砌石发现斜向裂缝，裂缝较长较宽。 （4）桥面及栏杆 桥面铺装层破损露石，栏杆老化损坏，钢筋外露，且多处被撞。 （5）桥墩基础防护工程 该桥的底部和侧向的防护工程水毁现象非常严重。左岸浆砌石护坡全部损毁、坍塌，7＃桥墩基础裸露，基础下土壤已经开始流失，出现空洞。浆砌石护底下游的土壤（砂质）已全部被水流带走，经常受水流冲刷的护底局部已被淘空，护底已出现不同程度的损坏，危及桥墩基础乃至整座桥梁的安全。 （6）结论 由于该桥原设计标准较低，长期超负荷运行，工程老化失修，水毁严重，且为中和岛内防洪抢险撤离的主要通道，选取方案时优先考虑拆除重建方案。 2、设计标准 荷载标准：公路Ⅱ级乘0.8的系数； 桥面宽度：净4.5+2×0.5m； 跨度：13孔×13m； 结构形式：桥面结构采用13m跨钢筋砼预制空心板，下部为Ф80砼桥墩柱，基础为Ф100灌注桩。

桥梁与河流的相互影响

桥梁与河流的相互影响 学号：2010301550078 姓名：张海洋学院：土木建筑工程学院专业：土木工程 关键词：桥梁、桥墩破坏、河道、泥沙、影响 随着经济的不断发展，在人类的社会生活中，交通运输愈发的显得重要，桥梁与河道作为交通运输必不可少的两大重要通道。桥梁作为连接河流两岸陆域，占据着跨河流交通不可替代的地位，在对人员、车辆、物资流动方面起着积极的交通功能；河道则起着对大规模物流的水上运输，然而人为的在河道上建起桥梁建筑也对运输和防洪产生许多负面影响，另一方面河水及其所携带的泥沙又有反馈作用，对桥梁建筑产生了或多或少的不利影响。 1.洪水及其泥沙对桥梁建筑的影响 1.1洪水对桥墩的冲刷作用 由于桥梁及其附属建筑的改变原有河道的局部形态，使桥梁所在河道局部变窄，河床由于桥梁建筑的修建开挖有所扰动。当遭遇洪水季节，大量的洪水携带相当量的泥沙以较快的速度自上而下，在桥梁所在处由于河道的突然变窄，过水断面的面积减小，一方面会在距桥址上游一定距离内发生整体横段面的壅水，桥前壅水随来流量的增大而增加，且流量越大，比降越陡，壅水的影响范围就越小；不同的桥型在相同流量下，桥墩阻水面积比越大，水位变化就越大；在壅水的始发部位即临界过渡区，由于水流速的减小一部分泥沙会在重力作用下沉降，而在桥墩部位水流速增大为对桥墩有很大的冲刷作用 ，同时会在桥墩处形成漩涡对桥墩基础造成很大的冲刷，带走基石，久而久之会使桥墩基础不稳固，有可能使桥墩受力不均或者下沉从而使桥梁桥面板受拉，由于钢筋混凝土抗拉能力小，造成桥面有裂隙甚至开裂断开造成严重危害。因此对于桥梁的维护就显得至关重要，如武汉长江大桥，建成至今有五十多年，每年都需对桥墩的加固，向桥墩周围抛填几百吨的岩石。 与此同时，冲刷所进一步带来的暗流与漩涡所造成会对来往船只造成很大影响，当两船在相距不太大的桥洞相向航行时，两船间的漩涡所产生真空水压小于船两侧的水压，在水压的作用下会使两船相撞，发生巨大灾难。 除此之外，洪水还会对钢筋混凝土的产生气蚀，其原因是当很大的水流流速通过桥墩时，在桥墩表面处会产生真空压使水体有一部分汽化产生气泡与桥墩粗糙面接触时破裂巨大瞬间气压使表面水泥剥落，减弱了桥墩的抗渗性与抗侵蚀性，还会有一部分水体中有害物质进入桥墩与其内部的钢筋反应，从而破坏桥墩。 1.2洪水对过水断面底部河床的冲刷所带来的桥梁整体下沉 由于过水断面处的水流速较大，会对河床进行冲刷，使各个桥墩间出现凹槽，桥墩处沙石向凹槽内下滑及桥墩基础下沙石向两边挤压使桥基整体下沉，一般情况下下沉量很小甚至不易测出，但也可能带来巨大的灾害。