主要设计成果汇总表

项   目    河   槽    河   滩

设计流量Q1%（m3/s）    2902

设计水位（m）    175.25

设计流速V（m/s）    2.32

平均流速V平（m/s）    1.68

桥孔长度（m）    330

桥前壅水（m）    0.27

一般冲刷深度（m）    1.96    0.48

局部冲刷深度（m）    2.11

梁底最低标高（m）    176.32

一、流域概况

达诺河发源于大兴安岭山脉南麓的，是黑龙江右岸一大支流，该河由西向东流经沈家营子，于平安村、团山子分别汇入溪浪河、牤牛河后折向北流入 松花江。河流长度265Km,流域面积12603 Km2，流域内植被良好，中、上游山丘地带生长茂密森林和次生林，平原区为耕地，流域内支流毛沟纵横，较大支流右岸有牤牛河，左岸有溪浪河，向阳山以上为上游段，支流汇入较多，地处中山、低山、丘陵区棕山峻岭，地势较高，海拔400～600m，地面比降1.5～5.0‰，谷窄流急，向阳山至牤牛河口为中游，属丘陵及河谷平原区，高程在200～400m，地面比降为0.15～1.0‰,河谷变宽，一般在2Km 以上，最宽达5Km ,水流变缓，河道弯曲，汛期洪水泛滥成灾。牤牛河口以下为下游段，属平原区，地势较低，高程150～170m地表平坦开阔，地面比降0.2～0.5‰，河谷较宽，一般3～15Km,水流缓慢，河道蜿蜒曲折且多串沟，河水常出槽泛滥成灾，属山前区宽滩性河段。本项目路线经过之处位于河流中游，河道较顺直稳定，复式断面，砂质河床，两岸平坦宽阔，河床比降较小，流速较缓，汛期洪水泛滥宽度达2～5Km。桥位上游汇水面积F=52Km2

二、水文气象

流域内径流主要受降雨支配，夏季雨量充沛，年最大降水量为880mm，夏秋两季降水量占全年降水的70%以上,洪汛多发生在7、8、9月份，冬季枯水多雪，春季降水较少，约占全年的15%，因此春汛较小，故洪水设计流量，采用暴雨洪水流量。洪水时河水出槽，没溢两岸，泛滥宽度达3～5Km。

项目区域内处于性寒温带季风气候区，其特点春季干旱多风，夏季温热多雨，秋季降温急剧，冬季严寒，一年四季分明，而春秋两季较短，寒冷期长，年平均气温2～40C，平均湿度55～65%，年日照时数约2500小时。最高气温发生在7月份，为36.20C, 最低气温发生在1月份，为-35.40C。最大冻深1.92m,最大冰厚1.13m,封冻日期11月中旬，封冻天数130～150天，翌年4月开河

年平均降雨量600～800mm，全年分布不均，多集中在夏秋汛期，占全年的65％～70％，24小时最大降雨量为125mm，3日最大降雨225mm，最大降雪厚度100cm。桥位处主导风向为东南，平均风速3～4m/s,最大风速25.8m/s,大风日数15～25天，多发生在春季。

三、工程地质和地震

桥位附近地质构造为内陆河流新生代第四纪冲、洪积层，根据桥址地质钻探资料及现场调查，河床表层为中粗砂，其下40m内为中等密实的粗砂、砾砂及角砾层。

本项目所在地区地震烈度，根据建设部建抗字[1993]13号文及《中国地震烈度区划图》（1990），地震基本烈度为Ⅵ度，依据交通部颁发的《公路工程抗震设计规范》的规定，桥梁结构可以不考虑地震力的影响，只需要简单设防。

四、水文资料搜集和调查

桥位上游岔林河流域内水文站点有三个，干流上有沈家营子、五常水文观测站，支流溪浪河上有舒兰水文观测站（吉林省）。资料多为五十年代初至近期40～50年的实测水位、流量等资料。其中位于桥位附近的五常站和上游的沈家营子站为本桥渡设计提供了有利资料。

五常站始建于1952年10月，位于五常镇西南本桥位上游4.5Km处，地理位置为东经127°06′10″，北纬44°52′12″，水文断面上游积水面积F=52Km2,高程采用水文站假定高程系统。五常站有自1953年以来的50余年的连续水位及流量观测资料，又有1932年、1951年的历史特大洪水调查资料，该水文站资料，可以作为本桥流量分析的基本依据。

沈家营子站始建于1955年9月，位于本桥位上游95Km处沈家营子屯西，地理位置为东经127°40′00″，北纬44°28′18″，水文断面上游积水面积F=1151Km2,高程采用水文站假定高程系统。该站有自1956年以来的近50年的连续水位及流量观测资料。

历史主要洪水发生年份有1932年(Q32=2870m3/s)、19年(Q32=2440m3/s)、1951年(Q51=2310m3/s)、1960年 (Q32=2220m3/s)、1956年(Q32=2120m3/s)。

五、桥位附近河段及原有构造物情况

1、桥位附近河段情况

团山子大桥位于拉林河中游，属山前宽滩性河流。桥位上下游洪水滥泛宽度受东西岸防洪大堤控制，宽度在2～3Km不等，河道较弯曲，多岔河，为次稳定性河段。主河槽宽150～220m,岔河槽宽50～70m,主、岔槽河床多为中粗砂或砾砂，滩地杂草丛生并有少量耕地，地势平坦，河床比降为0.05%左右。

2原有旧桥

现有团山子大桥位于五常镇西铁通公路3.615公里处，建于1936年日伪时期。该桥为一河两桥，高桥低路，且两桥之间有一段长100m的过水路面，主桥（主河道桥）上部结构为15孔14m钢筋混凝土板与工字钢梁组合的叠合梁，下部结构为重力式混凝土实体墩，混凝土U台，木桩加固基础。该桥设计菏载相当于汽－8级，桥面净宽6.0＋0.25m护轮带，桥梁全长217m。该桥年代久远，年久失修，由于河床下切，基础裸露，墩台均有不同程度位移，桥体混凝土老化、部分脱落，支座失效，已列为危桥，断绝交通。

背河桥（滩地岔河）原为木桥，于1976年改建为7孔17m双曲拱桥，下部结构为双柱式钢筋混凝土墩、U形台，钻孔桩基础, 该桥设计菏载为汽－15，挂—80级，桥面净宽7.0＋0.25m护轮带。桥梁全长129m。经近30年的使用，拱肋、拱波有不同程度的裂缝，横拉杆及桥面系破损严重，铁岸桥台冲刷严重，桥台锥坡铺砌脱落。

桥头引道及河滩路地为三级公路标准，路基宽8.5m,路面宽7.0m,路面为砂石，由于常受水害，破坏严重，且时有翻浆。

3、现有堤防

桥位附近上下游河两岸建有防洪堤，堤顶宽6～8m不等，能行走汽车。该堤目前的防洪标准为30年一遇，远景规划为50年一遇。

4、水库

桥位以上汇水区内仅有永久性水库一处，即磨盘山水库。该水库坝址位于沈家营子水文站上游2km处，水库设计标准为：总库容5.3×108m3,设计洪水频率Pp=1%,校核洪水频率Pp=1‰，2004年开工建设，现正在建设中。水库建成后将对下游各段面洪峰流量有所削减。

六、流冰及通航情况调查

根据调查本河春汛不大，最大流冰水位较平槽水位略高些，河内最大冰块4×5m，流冰厚0.75m,流速1.1m/s。本河无通航要求。

七、桥位方案的选择

根据铁通公路总体走向布局，结合五常市城建规划和铁通公路近、远期通过五常镇的过境方案，且考虑本段公路与黑、吉两省的接线位置。在本次勘测中调查了团山子屯（原桥位）附近拉林河段上所有可能的桥位方案，在充分征求当地及城建、水利、农业等部门意见的基础上，从环境、技术、经济等方面进行论证筛选，最后提出两个桥位备选方案。既方案一，（该桥位对应于路线方案一、三、四），位于原团山子大桥桥位下游30m处的河段上，为一河两桥方案，经水文计算，桥梁总长492.68m；桥位方案二（该方案对应路线方案二），位于原桥位上游1.70Km的河段上，为一河一桥方案，经计算桥梁总长448.60m。两个桥位的具体位置见“桥位方案平面图”。两个桥位方案比较如下：

1、方案一

本桥位方案与路线一、三、四方案结合较好，路线顺捷，利用旧路，占用耕地少。桥位处河床行洪断面宽约2.1 Km, 主河槽宽度280m（主河河槽宽210m，加岔河槽宽70m）。主河槽桥和岔河桥布设均匀，泻洪顺畅，桥前壅水对防洪造成的影响小，桥位上游1.2Km、下游0.5Km河道较顺直、稳定，河道和洪水流向与桥梁轴线正交，利于泻洪。缺点是与路线方案二结合较差，为一河两桥，较一河一桥方案二桥梁总长相对长。

2、方案二

本桥位方案仅与路线方案二结合较好，桥位处于河段弯曲，岔流较多的结点上，水文情况复杂，洪水流向与路线（桥梁轴线）斜交80o,且河道曲率有加大、岸线右移趋势，现右侧河槽严重塌岸，属次稳定河段。桥位处河床行洪断面宽约1.6Km, 主河槽宽度210m，河道偏向左岸防洪堤，桥前壅水将对防洪影响较大。本方案优点是一河一桥，桥梁总长较方案一相对短。

由于资金和计划安排，团山子大桥与五常市绕行方案可能不同步实施。因此，若选择桥位方案二，需修建3Km长的引道与旧路相连，来保证正常通行。等到将来铁通公路五常市绕行方案实施时，目前所修建的3Km引道必将废弃，造成一定的经济损失。

综上，两个桥位方案从河势、行洪、桥渡工程布设及工程量和造价等方面综合比较，各自具有优缺点，但从路线总体布局的角度出发，桥位方案应服从于路线走向方案，因此本次可研将桥位方案一作为桥位推荐方案。

八、设计流量推算

由于桥位上游4.5Km处五常水文站，且桥、站间无支流汇入，因此本桥位处流量利用五常站资料进行推算并以经验公式校核。此外由于上游干流97Km处有磨盘山水库，在推算桥下设计流量时充分考虑该水库的调洪削峰作用。

（一）、桥址处百年一遇洪水流量推算

1、频率分析法

采用五常站水文观测资料，观测年份为1953~2003年的连续实测洪水流量进行连续系列频率分析，同时采用1932年和1951年两次历史特大洪水流量（Q32=2870m3/s, Q51=2310m3/s），作为不连续系列进行频率分析比较。 

五常水文站连续系列流量

序号    年份    流量    序号    年份    流量

1    1953    251    27    1979    94

2    1954    1170    28    1980    913

3    1955    1290    29    1981    709

4    1956    2120    30    1982    937

5    1957    938    31    1983    379

6    1958    229    32    1984    312

7    1959    149    33    1985    935

8    1960    2220    34    1986    757

9    1961    272    35    1987    622

10    1962    130    36    1988    532

11    1963    447    37    19    2440

12    19    1290    38    1990    324

13    1965    710    39    1991    1510

14    1966    386    40    1992    410

15    1967    375    41    1993    427

16    1968    440    42    1994    1430

17    1969    658    43    1995    129

18    1970    960    44    1996    493

19    1971    387    45    1997    0

20    1972    313    46    1998    350

21    1973    420    47    1999    127

22    1974    278    48    2000    508

23    1975    618    49    2001    1330

24    1976    500    50    2002    1780

25    1977    290    51    2003    275

26    1978    69    52        

1）采用连续流量系列进行频率分析

现以“桥位设计计算系统”软件按数理统计方法计算如下：

流量连续系列频率分析

序号    年份    Q    K    K2    P

1    19    2440    3.53    12.44    1.92 

2    1960    2220    3.21    10.30    3.85 

3    1956    2120    3.06    9.39    5.77 

4    2002    1780    2.57    6.62    7.69 

5    1991    1510    2.18    4.77    9.62 

6    1994    1430    2.07    4.27    11.54 

7    2001    1330    1.92    3.70    13.46 

8    19    1290    1.86    3.48    15.38 

9    1955    1290    1.86    3.48    17.31 

10    1954    1170    1.69    2.86    19.23 

11    1970    960    1.39    1.93    21.15 

12    1957    938    1.36    1.84    23.08 

13    1982    937    1.35    1.84    25.00 

14    1985    935    1.35    1.83    26.92 

15    1980    913    1.32    1.74    28.85 

16    1986    757    1.09    1.20    30.77 

17    1965    710    1.03    1.05    32.69 

18    1981    709    1.03    1.05    34.62 

19    1969    658    0.95    0.90    36.54 

20    1997    0    0.93    0.86    38.46 

21    1987    622    0.90    0.81    40.38 

22    1975    618    0.    0.80    42.31 

23    1988    532    0.77    0.59    44.23 

24    2000    508    0.73    0.54    46.15 

25    1976    500    0.72    0.52    48.08 

26    1996    493    0.71    0.51    50.00 

27    1963    447    0.65    0.42    51.92 

28    1968    440    0.    0.40    53.85 

29    1993    427    0.62    0.38    55.77 

30    1973    424    0.61    0.38    57.69 

31    1992    410    0.59    0.35    59.62 

32    1971    387    0.56    0.31    61.54 

33    1966    386    0.56    0.31    63.46 

34    1983    379    0.55    0.30    65.38 

35    1967    375    0.54    0.29    67.31 

36    1998    350    0.51    0.26    69.23 

37    1990    324    0.47    0.22    71.15 

38    1972    313    0.45    0.20    73.08 

39    1984    312    0.45    0.20    75.00 

40    1977    290    0.42    0.18    76.92 

41    1974    278    0.40    0.16    78.85 

42    2003    275    0.40    0.16    80.77 

43    1961    272    0.39    0.15    82.69 

44    1953    251    0.36    0.13    84.62 

45    1958    229    0.33    0.11    86.54 

46    1959    149    0.22    0.05    88.46 

47    1962    130    0.19    0.04    90.38 

48    1995    129    0.19    0.03    92.31 

49    1999    127    0.18    0.03    94.23 

50    1979    94    0.14    0.02    96.15 

51    1978    69    0.10    0.01    98.08 

以1953~2003年51年的连续观测资料计算：

Qcp=692 m3/s     Cv=0.82       

当Cs=2.5Cv时其理论频率曲线与经验频率点群曲线相比，理论曲线上端偏离经验点群较多。调整Cv值：当Cv=0.95 、Cs=3.4Cv时理论频率曲线与经验点群重心线较为吻合（见附图1），故：

Qcp=692m3/s     Cv=0.95     Cs=3.4Cv     

2）采用不连续流量系列进行频率分析

以“桥位设计计算系统”软件按数理统计方法计算如下：

流量不连续系列频率分析

序号    年份    Q    K    K2    P

1    1932    2870    3.76    14.14    1.85 

2    19    2440    3.20    10.22    3.70 

3    1951    2310    3.03    9.16    5.56 

4    1960    2220    2.91    8.46    7.41 

5    1956    2120    2.78    7.71    9.26 

6    2002    1780    2.33    5.44    11.11 

7    1991    1510    1.98    3.91    12.96 

8    1994    1430    1.87    3.51    14.81 

9    2001    1330    1.74    3.04    16.67 

10    19    1290    1.69    2.86    18.52 

11    1955    1290    1.69    2.86    20.37 

12    1954    1170    1.53    2.35    22.22 

13    1970    960    1.26    1.58    24.07 

14    1957    938    1.23    1.51    25.93 

15    1982    937    1.23    1.51    27.78 

16    1985    935    1.22    1.50    29.63 

17    1980    913    1.20    1.43    31.48 

18    1986    757    0.99    0.98    33.33 

19    1965    710    0.93    0.87    35.19 

20    1981    709    0.93    0.86    37.04 

21    1969    658    0.86    0.74    38. 

22    1997    0    0.84    0.70    40.74 

23    1987    622    0.81    0.66    42.59 

24    1975    618    0.81    0.66    44.44 

25    1988    532    0.70    0.49    46.30 

26    2000    508    0.67    0.44    48.15 

27    1976    500    0.66    0.43    50.00 

28    1996    493    0.65    0.42    51.85 

29    1963    447    0.59    0.34    53.70 

30    1968    440    0.58    0.33    55.56 

31    1993    427    0.56    0.31    57.41 

32    1973    424    0.56    0.31    59.26 

33    1992    410    0.54    0.29    61.11 

34    1971    387    0.51    0.26    62.96 

35    1966    386    0.51    0.26    .81 

36    1983    379    0.50    0.25    66.67 

37    1967    375    0.49    0.24    68.52 

38    1998    350    0.46    0.21    70.37 

39    1990    324    0.42    0.18    72.22 

40    1972    313    0.41    0.17    74.07 

41    1984    312    0.41    0.17    75.93 

42    1977    290    0.38    0.14    77.78 

43    1974    278    0.36    0.13    79.63 

44    2003    275    0.36    0.13    81.48 

45    1961    272    0.36    0.13    83.33 

46    1953    251    0.33    0.11    85.19 

47    1958    229    0.30    0.09    87.04 

48    1959    149    0.20    0.04    88. 

49    1962    130    0.17    0.03    90.74 

50    1995    129    0.17    0.03    92.59 

51    1999    127    0.17    0.03    94.44 

52    1979    94    0.12    0.02    96.30 

53    1978    69    0.09    0.01    98.15 

以调查的32年、51年两次特大洪水流量，对连续观测的1953~2003年洪水流量序列外延，N=72年，其计算得：

Qcp=744m3/s     Cv=0.86       

当Cs=2.5Cv时其理论曲线与经验频率点群有所改善，调整Cv值：当Cv=0.92，Cs=3.0Cv时理论频率曲线与经验点群重心线更加吻合（见附图2），故：

Qcp=744m3/s     Cv=0.92       Cs=3.0Cv     

频率分析计算结果如下：

频率P%    1/3    1    2    5    10

连续系列    4456    3447    2804    1999    1428

不连续系列    4407    3462    2875    2119    1572

根据以上结果可以看出，两个系列计算结果很接近，故取Q1%＇=3462 m3/s

2、按“桥规”JTJ 062—91附录十二全国水文分区经验公式计算：

Qcp=CFn

式中C=3.0

N=0.65

F=52Km2

Qcp=3×520.65=823 m3/s

Cv=0.9       Cs=2.5Cv     K1%=4.36

Q1%＇= Qcp×K1%=823×4.36=3590 m3/s

以上两种方法计算Q1%＇值非常接近，偏差仅为（3590－3462）/3462=3.7%，所以认为计算结果可靠，从安全角度考虑，取Q1%＇=3590 m3/s。

（二）、桥坝区间同频率流量计算

1、    按面积比例法计算（“公路水文规范”（JTG C30—2002）5.2.2式）：

Q1%q=（Fq/F）n1 Q1%＇

式中：Fq=4491m2

F=52m2

n1=0.65

Q1%＇=3590 m3/s

Q1%q =（4491/52）0.65 ×3590=3095m3/s

2、按“桥规”JTJ 062—91附录十二全国水文分区经验公式计算：

Qcp=CFn

式中：C=3.0

N=0.65

F=4491Km2

Qcp=3×44910.65=710 m3/s

Cv=0.9       Cs=2.5     K1%=4.36

Q1%q = Qcp×K1%=710×4.36=3096 m3/s

以上计算几乎没有偏差，所以桥坝区间设计流量采用Q1%q =3096 m3/s。

（三）、桥下设计流量计算

本桥位上游97公里有一处永久性大型水库，即磨盘山水库。该水库坝址位于沈家营子水文站上游2km处。水库设计标准为：总库容5.3×108m3,设计洪水频率Pp=1%,校核洪水频率Pp=1‰，百年一遇洪水时坝址断面流量Q1%b=2100 m3/s，百年一遇洪水时水库下泄流量Q1%x=652 m3/s（见附图3），2004年开工建设，现正在建设中。水库建成后将为哈市居民提供日常生活用水，同时水库本身具有较强的调洪作用，对下游各段面洪峰流量有所削减，所以本桥下设计流量考虑水库对其影响，采用《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30—2002）10.1.6-3公式计算。

Q1%= Q1%q+ (Q1%＇－Q1%q) Q1%x/ Q1%b

式中：Q1%q =3096 m3/s，桥坝区间汇水面积的设计洪水频率时的流量；

Q1%＇=3590 m3/s，天然状态下桥址断面设计洪水频率时的流量；

Q1%x=652 m3/s，设计洪水频率时的水库下泄流量；

Q1%b=2100 m3/s，天然状态下与桥同频率的坝址断面流量；

Q1%=3096+（3590-3096）×652/2100=3271m3/s。

较天然状态下桥址断面处百年一遇的洪水流量削峰8.9%。

故本桥位处设计洪水流量采用：Q1%=3271m3/s。

九、桥孔长度计算

1、推算设计水位及断面流量分配

由于推荐方案桥位为一河两桥，流量加大系数A取值范围为1.1~1.3，本桥取A=1.2。经计算得桥下设计流量：Q1%=3271m3/s×1.2=3921m3/s。

1）滩、槽糙率的确定

糙率的选用主要以“桥规”附录十（天然河道洪水糙率系数）结合断面情况选取，并以五常水文站提供水文资料加以认证。

a)    本次外业测量的水文大断面位于推荐桥位上游50m处。大断面长2.027Km，见“断面数据表”。依据“桥规” 附表10.1结合断面附近河道及植被情况，主槽m应在25~45之间，河滩m应在15~20之间。

断面数据表

点号    距离    高程    点号    距离    高程

0    0    176.214    36    1100    174.297

1    50    174.475    37    1150    174.654

2    87.4    173.04    38    1200    174.22

3    100    173.0    39    1250    174.165

4    109    174.116    40    1300    174.27

5    150    174.625    41    1350    174.2

6    200    174.618    42    1400    174.135

7    237.5    174.632    43    1430    174.288

8    265    173.429    44    1439    173.69

9    300    173.536    45    1556    173.54

10    303    173.593    46    1559.5    173.68

11    303.2    172.48    47    1561    172.39

12    330    171.42    48    1572    172.38

13    332    170.2    49    1581.5    172.53

14    421    170.10    50    15    171.32

15    441    169.46    51    1596    171.32

16    491    170.234    52    1599.5    171.05

17    500    172.027    53    1615    170

18    503    173.268    54    1626    170

19    550    173.768    55    11.5    171.05

20    600    174.03    56    13.5    172.08

21    650    174.049    57    1653.5    172.25

22    700    174.11    58    1663    174.75

23    750    174.149    59    1700    174.05

24    800    173.96    60    1721.5    173.387

25    839    173.295    61    1724    174.393

26    850    174.712    62    1750    173.844

27    853    175.128    63    1800    173.655

28    900    175.525        1850    173.951

29    929    175.735    65    1900    173.976

30    950    175.052    66    1950    174.304

31    955    173.594    67    2000    173.603

32    1000    174.377    68    2018    174.563

33    1050    174.415    69    2027    176.59

b)    以五常水文站观测的1991年最大流量发生在8月10日，最大流量Q=1510 m3/s、其相应水位H=95.m，以及水文断面（见“水文站水文断面图”），利用“桥位设计计算系统”软件反算m值。

当H=95.m时，m滩1=20，m槽=42，m滩2=20 ，Q=1510 m3/s，可见计算所得m值在我们所选取的范围内。

对本河糙率选取如下：

   断面点号        m值        n值    

   0~8        20        0.05    

   8~19        40        0.025    

   19~29        20        0.05    

   29~47        17        0.06    

   47~56        29        0.034    

   56~67        17        0.06    

详见“桥址水文断面图”。

2）洪水比降的确定

根据本次外业测量数据（见“比降数据表”），经计算得常水位水面比降为I常=0.045%，根据经验取洪水位比降I洪=0.045%×1.2=0.054%。（见比降图）

比降数据表

点号    距离    高程    点号    距离    高程

0    0    169.951    10    550    170.227

1    50    169.979    11    650    170.227

2    100    170.057    12    700    170.237

3    150    170.105    13    750    170.354

4    200    170.169    14    800    170.451

5    250    170.159    15    850    170.494

6    300    170.188    16    900    170.543

7    347    170.194    17    950    170.659

8    400    170.183    18    1000    170.683

9    450    170.192    19　    　    　

比降图

3）设计水位的确定及断面流量的分配

本桥百年一遇的设计流量为3921m3/s。利用“桥位设计计算系统”软件计算在此流量下的设计水位及相应的各水力要素（见下表和“桥址水文断面图” ），由水文断面图我们可以看出，主河和岔河之间的河滩最高点为29点，故以29点为分界点，分别计算主河和岔河的水力要素如下：

总设计流量：Q1%=3921m3/s

设计水位：H=175.25m

主河流量：Q主=2902m3/s

主河设计流速：V主=2.32 m/s

岔河流量：Q岔=1019 m3/s

岔河设计流速：V岔=1.60 m/s

团山子大桥设计洪水位及断面水力要素

序号    项目    河滩1    河槽1    河滩2    河滩3    河槽2    河滩4    全断面

1    设计水位（m）    175.25

2    断面与水流夹角（°）    0

3    水面宽度B（m）    237.21    285    317.17    637.67    81.50    358.06    1916.62

4    有效宽度（m）    237.21    285    317.17    637.67    81.50    358.06    1916.62

5    平均水深h（m）    0.97    3.93    1.20    1.16    4.07    1.26    1.70

6    过水面积A（m2）    230.70    1119.94    380.47    736.61    331.81    452.10    3251.61

7    平均流速V（m/s）    0.46    2.32    0.53    0.4    1.6    0.43    1.20

8    流量Q（m3/s）    105    2597    200    296    530    193    3921

利用“桥位设计计算系统”软件计算不同水位下的流量（Q）、流速（V）、过水面积（A）（见下表），并绘制H、A、V、Q曲线图。

水 位    流 量    流 速    面 积

175.66    4972    2.48    4052.34

175.25    3921    2.32    3251.61

174.94    3215    2.20    2663.23

174.75    2822    2.12    2305.99

H、A、V、Q曲线图

2、    桥孔长度的计算

1）根据《公路工程水文勘测设计规范》公式6.2.1-1，利用“桥位设计计算系统”软件计算设计流量下的最小桥长

Lj=Kq（Qp/Qc）n3Bc

式中：Lj—最小桥孔净长（m），

Qp—设计流量（m3/s）

Qc—设计流量（m3/s）

Bc—河槽宽度（m）

Kq、 n3—系数，查“规范”表6.2.1 Kq、 n3值表

具体数值见下表

序号    项目    团山子大桥    岔河桥

       河滩1    河槽    河滩2    河滩1    河槽    河滩2

1    设计水位（m）    175.25

2    断面与水流夹角（°）    0    0

3    水面宽度B（m）    237.21    285    317.17    637.67    81.50    358.06

4    有效宽度（m）    237.21    285    317.17    637.67    81.50    358.06

5    平均水深h（m）    0.97    3.93    1.20    1.16    4.07    1.26

6    过水面积A（m2）    230.70    1119.94    380.47    736.61    331.81    452.10

7    平均流速V（m/s）    0.46    2.31    0.52    0.4    1.6    0.43

8    流量Q（m3/s）    105    2597    200    296    530    193

计算结果如下

桥名    设计洪水流量Qs（m3/s）    河槽流量       Qc（m3/s）    河槽宽度     Bc（m）    桥孔最小净长度Lj（m）

团山子大桥    2902    2597    285    298.50

岔河桥    1019    530    81.5    135.78

由于岔河桥桥位轴线与水流呈110度交角，所以净桥长为135.78/cos20°=140.49m。

2）按壅水相等的原则初步确定桥孔

根据“桥规”8.4.1-2公式：△Z=η［（Qp/W）2－(Qp/A)2］计算不同净过水面积（W）时的壅水高度，绘制壅水高度—净过水面积曲线（见“壅水高度—净过水面积曲线图”），然后按壅水高度相等的原则，在同一△Z下查出两桥的净过水面积。根据桥位附近地形、地物及防洪情况，桥前壅水按30cm控制，故本设计取△Z=30cm，在曲线图中查出两桥净过水面积分别为W主=1086m2，W岔=547m2，通过面积及各桥的“设计洪水位及断面图”推算净桥孔分别为

L主=300m

L岔=145m

壅水高度—净过水面积曲线图

通过以上两种计算得出的结果对桥孔进行选择：当主河为8×40m，净桥长303.8m，

岔河为8×20m，净桥长149.2m，满足以上计算结果，所以我们采用两桥孔径为：

主河：8×40m

岔河：8×20m

十、桥前壅水及冲刷计算

1）桥前壅水计算

根据“桥规”8.4.1-1公式△Z=K/2g（VM2－VOM2），利用“桥位设计计算系统”软件计算两桥壅水高度分别为：

△Z主=0.27cm

△Z岔=0.29cm

由以上结果可以看出，两桥壅水高度基本相同，且小于控制壅水高度△Z=30cm，所以我们选择的桥孔较为合理。

2）桥下一般冲刷计算

一般冲刷采用《公路工程水文勘测设计规范》中~1修正公式、7.3.1-5河滩冲刷公式。

a）主河桥桥下一般冲刷计算

~1修正公式：hp=｛［Ad Q2/（μBcj）（hcm/hcq）5/3］/（Ed1/6）｝3/5

Ad=1.37，单宽流量集中系数；

Q2=2870 m3/s，桥下河槽部分通过的设计流量；

μ=0.969，桥墩水流侧向压缩系数；

Bcj=285m，桥长范围内的河槽宽度；

hcm=5.79m，河槽最大水深；

hcq=3.93m，桥下河槽平均水深；

E=0.66，与汛期含沙量有关的系数；

d=5mm，河槽泥沙平均粒径。

利用“桥位设计计算系统”软件计算得

hp=7.75m

河滩冲刷公式： hp=｛［Q1/（μBtj）（htm/htq）5/3］/VH1｝5/6

Q1=30 m3/s，桥下河滩部分通过的设计流量；

μ=0.969，桥墩水流侧向压缩系数；

Btj=40.5m，河滩部分桥孔净长；

htm=2.21m，河槽最大水深；

htq=1.23m，桥下河槽平均水深；

VH1=0.6m/s，河滩水深1m时非粘性土不冲刷流速；

利用“桥位设计计算系统”软件计算得

hp=2.69m

b）岔河桥桥下一般冲刷计算

~1修正公式：hp=｛［Ad Q2/（μBcj）（hcm/hcq）5/3］/（Ed1/6）｝3/5

Ad=1.33，单宽流量集中系数；

Q2=8 m3/s，桥下河槽部分通过的设计流量；

μ=0.968，桥墩水流侧向压缩系数；

Bcj=81.5m，桥长范围内的河槽宽度；

hcm=5.25 m，河槽最大水深；

hcq=4.07m，桥下河槽平均水深；

E=0.66，与汛期含沙量有关的系数；

d=5mm，河槽泥沙平均粒径。

利用“桥位设计计算系统”软件计算得

hp=7.01m

河滩冲刷公式： hp=｛［Q1/（μBtj）（htm/htq）5/3］/VH1｝5/6

Q1=112 m3/s，桥下河滩部分通过的设计流量；

μ=0.968，桥墩水流侧向压缩系数；

Btj=72.5m，河滩部分桥孔净长；

htm=2.87m，河槽最大水深；

htq=2.02m，桥下河槽平均水深；

VH1=0.6m/s，河滩水深1m时非粘性土不冲刷流速；

利用“桥位设计计算系统”软件计算得

hp=3.65m

3）墩台局部冲刷计算

墩台局部冲刷采用《公路工程水文勘测设计规范》中65~1修正公式。

a）主河桥墩台局部冲刷计算

65~1修正公式：当V ≤Vo   hb=KζKη1B10.6（V-Vo/）

当V ＞Vo   hb=KζKη1B10.6（Vo-Vo/）［（V-Vo/）/（Vo -Vo/）］n1

Kξ=1.00，墩形系数；

Kη1=1.02，河床颗粒影响系数；

B1=1.5m，桥墩计算宽度；

V=3.2m/s，一般冲刷后墩前行近速度；

Vo =1.05m/s，河床泥沙起动速度；

Vo/=0.52m/s，墩前泥沙起冲速度；

n1=0.69，指数。

利用“桥位设计计算系统”软件计算得

hb=2.11m

b）岔河桥墩台局部冲刷计算

65~1修正公式：当V ≤Vo   hb=KζKη1B10.6（V-Vo/）

当V ＞Vo   hb=KζKη1B10.6（Vo-Vo/）［（V-Vo/）/（Vo -Vo/）］n1

Kξ=1.05，墩形系数；

Kη1=1.02，河床颗粒影响系数；

B1=1.2 m，桥墩计算宽度；

V=2.51 m/s，一般冲刷后墩前行近速度；

Vo =1.00m/s，河床泥沙起动速度；

Vo/=0.50m/s，墩前泥沙起冲速度；

n1=0.73，指数。

利用“桥位设计计算系统”软件计算得

hb=1.65 m

十一、标高计算

1、    梁底最低标高

采用《公路工程水文勘测设计规范》中6.4.1-1公式计算：

Hmin=Hs+△h+ △hj

式中：Hmin——梁底最低标高（m）；

Hs——设计水位（m）；

△h——考虑壅水、浪高、波浪壅水、河弯超高、水拱、局部股

流壅高、床面淤高、漂浮物高度等诸因素的总和（m）；

△hj——桥下净空安全值（m）；

团山子大桥：

Hs=175.25 m

△h =0.57 m

△hj =0.5m

Hmin=175.25 +0.57+0.5=176.32 m

岔河桥：

Hs=175.25 m

△h =0.59m

△hj =0.5m

Hmin=175.25+0.59 +0.5=176.34 m

2、一般冲刷标高计算

团山子大桥：

    主槽：175.25–7.75=167.50m

    河滩：175.25 –2.69=172.56m

一般冲刷深度：

    主槽：1.96 m

    河滩：0.48 m

岔河桥：

    主槽：175.25 –7.01 =168.24 m

    河滩：175.25 –3.65=171.60m

一般冲刷深度：

    主槽：1.76 m

    河滩：0.78 m

3、局部冲刷标高

团山子大桥：167.50–2.11 =165.39m

岔河桥：   168.24 –1.65 =166.59 m

十二、比较桥位计算

1、比较桥位为一河一桥，所以设计流量采用Q1%=3271m3/s，利用“桥位设计计算系统”软件计算在此流量下的设计水位及相应的各水力要素（见下表），

团山子大桥设计洪水位及断面水力要素

序号    项目    河滩1（t1）    河槽（c）    河滩2（t2）    全断面

1    设计水位（m）    175.85

2    断面与水流夹角（°）    10

3    水面宽度B（m）    415.53    367.33    657.31    1440.17

4    有效宽度（m）    409.22    361.75    7.32    1418.29

5    平均水深h（m）    0.88    3.50    1.44    1.81

6    过水面积A（m2）    365.56    1286.37    949.11    2601.04

7    平均流速V（m/s）    0.30    2.14    0.42    1.26

8    流量Q（m3/s）    111    2757    403    3271

2、根据《公路工程水文勘测设计规范》公式6.2.1-1，利用“桥位设计计算系统”软件计算桥下设计流量最小桥长

Lj=Kq（Qp/Qc）n3Bc

式中：Lj—最小桥孔净长（m），

Qp—设计流量（m3/s）

Qc—设计流量（m3/s）

Bc —河槽宽度（m）

Kq、 n3—系数，查“规范”表6.2.1 Kq、 n3值表

桥名    设计洪水流量Qs（m3/s）    河槽流量       Qc（m3/s）    河槽宽度     Bc（m）    桥孔最小净长度Lj（m）

团山子大桥    3271    2757    367.33    411.13

通过以上计算结果我们选择桥孔为11×40m，实际净桥长418.4m。

3、桥前壅水及冲刷计算

1）桥前壅水采用“桥规”8.4.1-1公式△Z=K/2g（VM2－VOM2），利用“桥位设计计算系统”软件计算得△Z=0.29 m

2）桥下一般冲刷采用《公路工程水文勘测设计规范》中~1修正公式、7.3.1-5河滩冲刷公式。

~1修正公式：hp=｛［Ad Q2/（μBcj）（hcm/hcq）5/3］/（Ed1/6）｝3/5

Ad=1.33，单宽流量集中系数；

Q2=3217m3/s，桥下河槽部分通过的设计流量；

μ=0.9772，桥墩水流侧向压缩系数；

Bcj=367.33m，桥长范围内的河槽宽度；

hcm=5.32 m，河槽最大水深；

hcq=3.50m，桥下河槽平均水深；

E=0.66，与汛期含沙量有关的系数；

d=5mm，河槽泥沙平均粒径。

利用“桥位设计计算系统”软件计算得

hp=7.25m

河滩冲刷公式： hp=｛［Q1/（μBtj）（htm/htq）5/3］/VH1｝5/6

Q1=33m3/s，桥下河滩部分通过的设计流量；

μ=0.9772，桥墩水流侧向压缩系数；

Btj=72.5m，河滩部分桥孔净长；

htm=2.06m，河槽最大水深；

htq=0.m，桥下河槽平均水深；

VH1=0.6m/s，河滩水深1m时非粘性土不冲刷流速；

利用“桥位设计计算系统”软件计算得

hp=2.56m

3）墩台局部冲刷计算

墩台局部冲刷采用《公路工程水文勘测设计规范》中65~1修正公式。

65~1修正公式：当V ≤Vo   hb=KζKη1B10.6（V-Vo/）

当V ＞Vo   hb=KζKη1B10.6（Vo-Vo/）［（V-Vo/）/（Vo -Vo/）］n1

Kξ=1.05，墩形系数；

Kη1=1.02，河床颗粒影响系数；

B1=1.5 m，桥墩计算宽度；

V=3.01 m/s，一般冲刷后墩前行近速度；

Vo =1.04m/s，河床泥沙起动速度；

Vo/=0.52m/s，墩前泥沙起冲速度；

n1=0.70，指数。

利用“桥位设计计算系统”软件计算得

hb=2.13

4、标高计算

1）    梁底最低标高

采用《公路工程水文勘测设计规范》中6.4.1-1公式计算：

Hmin=Hs+△h+ △hj

式中：Hmin——梁底最低标高（m）；

Hs——设计水位（m）；

△h——考虑壅水、浪高、波浪壅水、河弯超高、水拱、局部股流

壅高、床面淤高、漂浮物高度等诸因素的总和（m）；

△hj——桥下净空安全值（m）；

Hmin=175.85+0.59 +0.5=176.94m

2）一般冲刷标高计算

    主槽：175.85 –7.25=168.60m

    河滩：175.85 –2.56=173.29m

一般冲刷深度：

    主槽：1.93m

    河滩：0.50m

3)局部冲刷标高

168.60-2.13 =166.47 m

注：水文计算高程系统基点比路线高程系统基点低3.8m。下载本文