橋涵水文設(shè)計(jì)本科畢業(yè)論文

1、<p><b>　　工作日志</b></p><p>　　題目：洺河大橋上行橋歷次洪水災(zāi)害原因分析及新橋水文設(shè)計(jì)</p><p>　　備注：此表每兩周記錄一次，將作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)價(jià)的依據(jù)。</p><p>　　如填寫內(nèi)容較多，此表可另附頁。</p><p>　時(shí) 間2012年 02月 13日 至 2

2、012年 02月 26日</p><p>　工作重點(diǎn)該階段圍繞本題目的相關(guān)點(diǎn)，完成了如下內(nèi)容：1.完成了相關(guān)資料的收集工作；2.完成了中文文獻(xiàn)以及外文文獻(xiàn)的查找和閱讀工作；3.完成了開題報(bào)告的文獻(xiàn)綜述和參考文獻(xiàn)整理部分。</p><p>　本階段針對(duì)題目洪水沖刷對(duì)橋梁的影響以及橋涵水文的相關(guān)理論進(jìn)行了大量的資料及文獻(xiàn)查找工作，了解了本題目目前的研究方向以及一般方法，對(duì)研究過程中的基礎(chǔ)理論知

3、識(shí)有了一定的了解，對(duì)今后的設(shè)計(jì)計(jì)算階段奠定了理論基礎(chǔ)。本階段的難點(diǎn)主要是外文文獻(xiàn)的查找和閱讀部分，其中部分外文文獻(xiàn)閱讀未能完成，留待下一階段完成。</p><p>　指導(dǎo)教師意見：簽字：日期： </p><p>　　題目：洺河大橋上行橋歷次洪水災(zāi)害原因分析及新橋水文設(shè)計(jì)</p><p>　　備注：此表每兩周記錄一次，將作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)價(jià)的依據(jù)。</p&

4、gt;<p>　　如填寫內(nèi)容較多，此表可另附頁。</p><p>　　題目：洺河大橋上行橋歷次洪水災(zāi)害原因分析及新橋水文設(shè)計(jì)</p><p>　　備注：此表每兩周記錄一次，將作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)價(jià)的依據(jù)。</p><p>　　如填寫內(nèi)容較多，此表可另附頁。</p><p>　　題目：洺河大橋上行橋歷次洪水災(zāi)害原因分析及新橋水文

5、設(shè)計(jì)</p><p>　　專業(yè)： 土木工程 學(xué)生姓名： ** 學(xué)號(hào)： ** </p><p>　　備注：此表每兩周記錄一次，將作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)價(jià)的依據(jù)。</p><p>　　如填寫內(nèi)容較多，此表可另附頁。</p><p>　　題目：洺河大橋上行橋歷次洪水災(zāi)害原因分析及新橋水文設(shè)計(jì)</p><p>

6、;　　專業(yè)： 土木工程 學(xué)生姓名： ** 學(xué)號(hào)： ** </p><p>　　備注：此表每兩周記錄一次，將作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)價(jià)的依據(jù)。</p><p>　　如填寫內(nèi)容較多，此表可另附頁。</p><p>　　題目：洺河大橋上行橋歷次洪水災(zāi)害原因分析及新橋水文設(shè)計(jì)</p><p>　　專業(yè)： 土木工程 學(xué)生姓名：

7、 ** 學(xué)號(hào)： ** </p><p>　　備注：此表每兩周記錄一次，將作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)價(jià)的依據(jù)。</p><p>　　如填寫內(nèi)容較多，此表可另附頁。</p><p>　　題目：洺河大橋上行橋歷次洪水災(zāi)害原因分析及新橋水文設(shè)計(jì)</p><p>　　專業(yè)： 土木工程 學(xué)生姓名： ** 學(xué)號(hào)： ** </p&

8、gt;<p>　　備注：此表每兩周記錄一次，將作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)價(jià)的依據(jù)。</p><p>　　如填寫內(nèi)容較多，此表可另附頁。</p><p>　　題目：洺河大橋上行橋歷次洪水災(zāi)害原因分析及新橋水文設(shè)計(jì) </p><p>　　專業(yè)： 土木工程 學(xué)生姓名： ** 學(xué)號(hào)： ** </p><p>　　責(zé)任指

9、導(dǎo)教師： </p><p>　　備注：學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯前，土木工程專業(yè)（含鐵道工程方向）至少需填報(bào)7份工作日志，環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生至少需填報(bào)8份工作日志，否則不能參加答辯。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　題 目： 洺河大橋上行橋歷次洪水災(zāi)害原因分析及新橋水文設(shè)計(jì)

10、</p><p>　　適合專業(yè)： 橋梁工程 </p><p>　　指導(dǎo)教師（簽名）： 提交日期： 2012 年 2月 23日</p><p>　　學(xué)院： 土建 專業(yè)： 土木工程 學(xué)生姓名： ** 學(xué)號(hào)：**</p><p>&l

11、t;b>　　開題報(bào)告</b></p><p>　　題目： 洺河大橋上行橋歷次洪水災(zāi)害原因分析及新橋水文設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)院： 土建學(xué)院 專業(yè)： 土木工程 學(xué)生姓名： ** 學(xué)號(hào)：**</p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 審核日期： 年 月 日</p><

12、p><b>　　摘要</b></p><p>　　橋梁泄洪能力不足和基礎(chǔ)埋深過淺是造成橋梁水毀的重要原因。本文根據(jù)現(xiàn)有京廣鐵路洺河大橋相關(guān)資料對(duì)因歷年大洪水造成的大橋水毀原因進(jìn)行分析，從過洪能力和抗沖刷能力兩方面衡量大橋是否在設(shè)計(jì)上滿足相關(guān)規(guī)范的要求。通過計(jì)算，認(rèn)為該橋橋下高程嚴(yán)重不足，大洪水時(shí)過流面積過低，設(shè)計(jì)洪水無法正常通過該橋，無法滿足抵御百年一遇洪水的要求，部分橋梁基礎(chǔ)埋深過淺

13、，洪水時(shí)易造成沖刷深度超過基礎(chǔ)底面深度，從而使大橋的整體性受到破壞，并降低其他墩臺(tái)以及橋面結(jié)構(gòu)的承載能力，致使大橋水毀。</p><p>　　本文根據(jù)檢算結(jié)果進(jìn)行了新橋的水文設(shè)計(jì)，水文設(shè)計(jì)的主要工作包括大橋洪水頻率曲線及設(shè)計(jì)洪水的推求、橋址選擇、橋梁高程確定、孔跨布置和橋梁基礎(chǔ)埋深確定等相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算，為新橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工提供理論參考。</p><p>　　另外本文嘗試使用HEC-RAS水

14、文計(jì)算軟件對(duì)相關(guān)斷面進(jìn)行了模擬計(jì)算，將結(jié)果與之前計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，取得了較好的一致性。</p><p>　　關(guān)鍵詞：橋涵水文；設(shè)計(jì)洪水；洪水頻率；過洪能力；沖刷。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The main reasons for the destroyed of a bridge are ina

15、dequate ability of bridge to releace floodwater and The ability to resist erosion. This paper is divided into two parts. The first part is based on the existing date to analyze the reason of

16、 the damage by flood of the Ming river bridge. On this basic, to determine whether the existing bridge design can meet the design standards. In this section, deck elevation and pier foundation erosion needs to be checkin

17、g in order to determine whether the </p><p>　　The second part is based on the requirements of the design standards for new bridge hydrologic design. The main tasks are regularize the standard of the design f

18、lood, calculate and determine the design flood, the elevation of the bridge, span layout, general scour depth and local scour depth.</p><p>　　HEC-RAS is attempts to use during the bridge hydrological design

19、to simulation the river bed and the flow, the result is equal to the calculate result of the previous section.</p><p>　　Keyword: Bridge and culverts hydrological; Design flood; Frequency of flood; Flooding c

20、apacity; Pier scour.</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　鐵路系統(tǒng)是國民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈，是一個(gè)國家交通運(yùn)輸系統(tǒng)的重要組成部分，而在鐵路施工過程中，跨河工程及山嶺隧道一直以來是技術(shù)部門關(guān)注的焦點(diǎn)。在跨河工程中，橋渡是其中最主要也是的一種形式，橋渡包括橋梁自身、兩岸臨近處的路堤、治導(dǎo)和防護(hù)工程，而橋渡的設(shè)計(jì)主要是為了選

21、擇橋涵跨越各種水域的最佳方案，其主要任務(wù)包括橋位的選擇、孔跨布置、橋梁高程及基礎(chǔ)埋深的推定以及治導(dǎo)防護(hù)工程的布設(shè)等等?？梢哉f橋渡水文的設(shè)計(jì)是整個(gè)橋梁設(shè)計(jì)的前期基礎(chǔ)工作，具有重要的意義。</p><p>　　1.1 研究目的及研究意義</p><p>　　鐵路是改善城市交通環(huán)境、最富有生命力的一種交通工具；市郊鐵路與地下鐵道、輕軌鐵路緊密合作，共線、共站，共同組成大城市的快速運(yùn)輸系統(tǒng)，這是各

22、國解決人口密度較大地區(qū)客運(yùn)繁忙的有效措施。鐵路自1876年傳入中國，截至2010年，我國鐵路營業(yè)里程達(dá)到9.1萬公里，鐵路橋梁的運(yùn)用為鐵路跨越河流湖泊以及峽谷地帶提供了可能并在其中發(fā)揮了重要的作用。</p><p>　　鐵路橋梁荷載大，沖擊力大，行車密度大，要求能抵抗自然災(zāi)害的標(biāo)準(zhǔn)高。從現(xiàn)有橋梁來看，僅有少數(shù)橋梁因車輛活載的影響而破壞，但橋梁被沖毀的事故卻時(shí)有發(fā)生，引起這種事故的原因很多，其中最重要的原因有兩點(diǎn)。

23、第一是橋梁修建完成后，生態(tài)環(huán)境發(fā)生了很大改變。如土壤植被在建橋后發(fā)生了較大改變。在設(shè)計(jì)時(shí)看似不大的降雨可能在現(xiàn)實(shí)中形成很大的洪水，甚至威脅到橋涵的安全。非法挖沙使河床變得粗糙，改變了糙率系數(shù)，使降低了橋梁的過洪能力，致使橋梁出現(xiàn)事故。第二條是設(shè)計(jì)的不合理。若沒有收集到應(yīng)當(dāng)收集到的雨量、流量、河床糙率、斷面形狀、土層狀況的基本信息，或基本信息獲取數(shù)據(jù)存在較大偏差，使得設(shè)計(jì)流量無法體現(xiàn)河段真實(shí)情況。設(shè)計(jì)流量確定地過大，橋梁修建過大，是一種浪

24、費(fèi)；反之，設(shè)計(jì)流量確定地過小，橋梁跨徑或者基礎(chǔ)埋深不足，建橋后遇水害易發(fā)生事故。另外，我國部分鐵路橋梁建造年代久遠(yuǎn)，建筑施工標(biāo)準(zhǔn)不明確，極易受到洪水等自然災(zāi)害的影響。</p><p>　　水毀是世界各國橋梁面臨的嚴(yán)重自然災(zāi)害，據(jù)統(tǒng)計(jì)，橋梁水毀是超載毀壞的6倍，是地震破壞的20倍。橋梁水毀原因主要有兩個(gè)主要方面，首先，橋梁梁底設(shè)計(jì)標(biāo)高過低，導(dǎo)致洪水時(shí)過流斷面束窄，流速增大，迎水壓力升高使得橋梁破壞。另外，橋梁基礎(chǔ)埋

25、深不足導(dǎo)致洪水時(shí)橋下沖刷過大，基礎(chǔ)遭到破壞，使橋梁發(fā)生水毀。所以通過檢算橋梁過洪能力及抗沖刷能力能夠合理地確定橋梁水毀原因，并為新橋的水文設(shè)計(jì)提供科學(xué)合理的依據(jù)。</p><p><b>　　1.2 研究內(nèi)容</b></p><p>　　京廣鐵路洺河大橋始建于1902年，多次受到洪水的影響導(dǎo)致水毀，期間進(jìn)行過不同程度的修復(fù)工作，但橋梁主體結(jié)構(gòu)自1917年之后并無太大變

26、化。受到1963年特大洪水的影響，該橋在原橋基礎(chǔ)上進(jìn)行了加固處理，但鐵科院的檢定報(bào)告認(rèn)為加固后的洺河大橋仍無法滿足規(guī)范要求，需要在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)說明書將對(duì)既有京廣線洺河鐵路大橋上行橋進(jìn)行檢定，依據(jù)現(xiàn)行《鐵路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》和《鐵路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》判斷既有橋梁能否滿足規(guī)范要求。</p><p>　　根據(jù)規(guī)范的要求將進(jìn)行兩方面的驗(yàn)算：過洪能力驗(yàn)算和基礎(chǔ)

27、埋深驗(yàn)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行判斷。其中過洪能力驗(yàn)算需要根據(jù)已有臨洺關(guān)水文站81年中54年的橋址斷面處水位/流量關(guān)系推斷標(biāo)準(zhǔn)頻率洪水，利用標(biāo)準(zhǔn)頻率洪水計(jì)算橋前及橋下壅高，并參照規(guī)范將設(shè)計(jì)要求與實(shí)際狀況進(jìn)行對(duì)比，判斷大橋的過洪能力是否滿足規(guī)范要求</p><p>　　若判定既有大橋無法滿足現(xiàn)有規(guī)范的設(shè)計(jì)要求，將依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范對(duì)既有橋梁進(jìn)行重設(shè)計(jì)，需要根據(jù)河流區(qū)域平面以及河床橫斷面圖在原橋址附近選擇適宜建橋的橋址斷面，進(jìn)行

28、橋梁的孔徑布置，水位檢算以及沖刷計(jì)算等內(nèi)容。</p><p>　　第二章：既有大橋過洪能力分析</p><p>　　2.1 洺河大橋簡況</p><p>　　2.1.1 河流及河道狀況</p><p>　　洺河發(fā)源于河北省武安市境內(nèi),夏日水位較深,冬季有干涸現(xiàn)象，季節(jié)性較為突出。洺河是滏陽河的一條重要支流，也是邯鄲市境內(nèi)的主要行洪河道，境內(nèi)河

29、長1714公里,流域面積2601.72平方公里，由72支溝匯成三條主溝，最后匯成南北兩條。在該鐵路橋上游約8KM處合流為一河。橋位以上有中小型水庫約20余座，橋上流域面積約2300平方公里，平均坡度約1‰。</p><p>　　據(jù)鐵四院調(diào)查資料，洺河河道原本狹窄，經(jīng)1913,1917年兩次大水河床沖刷沖寬沖深很多，目前河道基本保持在1917年沖寬后的形態(tài)。橋址附近上下游1公里范圍內(nèi)河道基本順直，河槽明顯，南岸高于

30、北岸，無明顯河漫灘，河槽底表層為砂質(zhì)，兩岸為砂粘土和粘砂土。橋上游兩側(cè)皆有導(dǎo)流堤長約200-300米，上行橋和下行橋間有漿砌片石護(hù)坡。下游橋下約100米有一公路橋，全長344米，較鐵路橋長約20米。河段屬于山前區(qū)變遷型河段，但橋位附近局部地質(zhì)（上游3.5KM處右岸石北口村后高地）有粘性土岸嘴，其下游左岸名陽村高地和再下游右岸后碑村高地和兩側(cè)導(dǎo)流堤、護(hù)岸等工程約束故橋位處河段略顯穩(wěn)定一些。</p><p>　　2.

31、1.2 洺河大橋歷史沿革及現(xiàn)狀</p><p>　　京廣鐵路大洺河大橋上行橋始建于1902年，其史沿革如下：</p><p>　?。?）1902年始建時(shí)為米下承板梁，全長約64米，現(xiàn)為廣州端兩孔。</p><p>　?。?）1910年大水將京端沖毀，修復(fù)時(shí)向北（京端）擴(kuò)建1孔31.5米；全橋長為米；全長約96米。</p><p>　　（3）1

32、913年大水將京端沖毀。修復(fù)時(shí)，除保留原廣州端2孔31.5米下承板梁外，廢棄原京端橋臺(tái)向北增建3孔40米梁，全長約194米。</p><p>　　（4）1917年大水將京端再次沖毀，修復(fù)時(shí)，在1913年基礎(chǔ)上向北擴(kuò)建3孔40米梁，成為2孔31.5米+6孔40米梁，全長約324米。</p><p>　　（5）1949年戰(zhàn)后修復(fù)時(shí)，將圓6孔40米梁全部換成20米梁（每跨之間增建一橋墩），成為2

33、孔31.5米+12孔20米梁，全長約324米。</p><p>　?。?）1963年特大洪水，沖走1、3、5、7、8、10號(hào)6個(gè)墩。</p><p>　?。?）1964年原橋修復(fù)，按原設(shè)計(jì)重建第1、3號(hào)墩，第5、7、8、10號(hào)墩加粗墩身?，F(xiàn)狀為：9孔20米+3孔21米上承板梁+2孔31.5米下承板梁，全長（橋臺(tái)前墻到前墻）約為323.8米，中心里程為K409+167米。</p>

34、<p>　　除12、13號(hào)墩和廣州橋臺(tái)基礎(chǔ)尺寸為尺寸不明的擴(kuò)大基礎(chǔ)外，其他墩臺(tái)皆為樁基。其中1964年重建的第1、3號(hào)墩樁尖入土深度按最低河床標(biāo)高為59.42米（大沽）計(jì)，在25到26米第6號(hào)墩為11.54米，其他墩臺(tái)樁尖入土深度均不足10米，洺河大橋現(xiàn)行橋立面圖見附圖2。</p><p>　　2.2 1963年特大洪水及災(zāi)后修復(fù)情況調(diào)研</p><p>　　1963年洺河發(fā)

35、生特大洪水，受洪水的影響，該橋損毀嚴(yán)重，故對(duì)當(dāng)年洪水受災(zāi)情況以及次年的修復(fù)方案進(jìn)行簡要陳述，為過洪能力分析及沖刷計(jì)算提供基本參考資料。</p><p>　　2.2.1 洪水概況及橋渡受災(zāi)情況</p><p>　　1963年8月初，洺河發(fā)生歷史特大洪水，本次洪水有兩次洪峰，其情況分?jǐn)⑷缦拢旱谝淮卧?月3、4日，暴雨集中于流域北部。4日清晨北部各小支溝上有十座小型水庫相繼失事；但中型水庫峽溝壩

36、并未潰決，4日14點(diǎn)30分洪峰到達(dá)橋前Q=6950（年鑒上為9800）秒立米，水位65.12米（大沽），平梁底。這些失事的小水庫，一是庫容小，二是標(biāo)準(zhǔn)低，一般只有30~50年一遇設(shè)計(jì)洪水，三是距離鐵路橋較遠(yuǎn)，故橋下洪峰流量可不計(jì)潰壩因素，視為天然流量。（即現(xiàn)在這些小水庫皆于64年后一段時(shí)期內(nèi)恢復(fù)，今后遇此情況暴雨，仍可能出現(xiàn)這種流量）隨后暴雨集中到南部流域，南部支溝上有五座庫容較小的小型水庫潰壩。其中玉里河、八一、七一三座水庫潰壩之水約

37、600萬立米，均注入大洺遠(yuǎn)水庫。大洺遠(yuǎn)水庫溢流（未潰壩）之水與沿途徑流及北部支溝匯水相遇于8月6日4時(shí)達(dá)到橋前形成第二次洪峰Q=8000（年鑒為12300）秒立米，水位達(dá)67.07米，（年鑒為66.34）水位到軌枕頂。</p><p>　　在第二次洪峰過后，黑龍翁和大洺遠(yuǎn)兩水庫相繼失事，但橋前未出現(xiàn)更大流量。第二次洪峰時(shí)，洪水繞過上游橋左側(cè)（北岸）導(dǎo)流堤端，橋北端后臺(tái)約24米以外的路基沖泡坍塌約800米。下游橋北

38、端緊靠臺(tái)后沖開寬40米的缺口。上游橋上游左側(cè)（北岸）導(dǎo)流堤及護(hù)底混凝土塊均完整無損；表明這是主流改道，河岸演遷的山前區(qū)變形河流的河床演變特點(diǎn)。</p><p>　　本次水害上行橋（研究橋梁），第1、3、5、7、8、10號(hào)墩被沖毀，第1~11孔鋼梁落水；其中單數(shù)橋墩系解放后于跨中加建者，基礎(chǔ)較淺。1及3號(hào)墩連基礎(chǔ)沖走；5及7號(hào)墩墩身沖失，基礎(chǔ)仍在。8及10號(hào)墩49年修復(fù)時(shí)新舊圬工接觸不良，沖倒墩身。下行橋，第2、3

39、、4號(hào)墩連同承臺(tái)一起被沖走。8號(hào)墩墩身被水沖失，承臺(tái)移至下游2米以外。第10號(hào)墩沖歪。第2~9孔鋼梁落水。</p><p>　　2.2.2 復(fù)舊方案及復(fù)舊情況</p><p>　　1963年8月下旬，大橋局、鐵四院和北京鐵路局三單位現(xiàn)場調(diào)查規(guī)劃復(fù)舊工程的建議，洺河橋?qū)儆谠瓨蚴交謴?fù)，適當(dāng)提高橋下凈空高度。經(jīng)分析，如按1963年最大水位67.07米復(fù)舊，上行橋需要加高2米；下行橋需加高1.7米

40、。而既有橋墩穩(wěn)定性不夠，無法利用舊橋墩，必須另建雙線新橋一座。后鑒定意見及鐵道部批復(fù)意見，只同意上下行兩橋仍按照原式修復(fù)，上行橋提高0.35米，與下行橋同高，但梁底均低于歷史最高水位。由橋梁現(xiàn)狀圖及實(shí)際勘測可見，上行橋并未抬高。</p><p>　　在復(fù)舊施工時(shí)，上行橋1及3號(hào)墩在原位用Φ40鋼筋混凝土管樁高樁承臺(tái)新建墩。5、7、8、9、10號(hào)墩在原基礎(chǔ)上建新墩身架梁；因此這幾個(gè)墩成為全橋薄弱環(huán)節(jié)。下行橋在第2~

41、8孔跨間新建2~7號(hào)墩六個(gè)新墩，廢棄原2~8號(hào)墩。對(duì)1號(hào)和8號(hào)墩進(jìn)行加固。將原16孔20米梁改為15孔（2孔29.8+13孔20.0）梁。</p><p>　　2.3 大橋設(shè)計(jì)洪水計(jì)算</p><p>　　大橋水毀的原因是多方面的，這其中既包含了遭遇特大洪水等不可抗拒的自然因素，也包含了考慮橋涵設(shè)計(jì)要求等因素。對(duì)大橋泄洪能力進(jìn)行驗(yàn)算能夠有效的判斷橋梁水毀的原因，對(duì)設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行推求能夠?yàn)檫M(jìn)一

42、步進(jìn)行沖刷檢算及新橋水文設(shè)計(jì)提供科學(xué)的理論依據(jù)，本節(jié)依據(jù)現(xiàn)行鐵道部橋涵水文規(guī)范，從大橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水推求工作入手，判斷大橋抵御洪水的實(shí)際能力。</p><p>　　2.3.1 橋位處年最大流量資料統(tǒng)計(jì)</p><p>　　大橋所在河段于1921年建有臨洺關(guān)水文站，（1955年水文年鑒記載：臨洺關(guān)水文站基本水尺P1設(shè)在鐵橋北第一橋墩北面；基本水尺P2設(shè)在鐵路橋南第一橋墩南面，因此水文站的測流資

43、料可以直接使用。）根據(jù)水文年鑒的記載，以及鐵科院《京廣線洺河大橋水文檢定報(bào)告》的相關(guān)數(shù)據(jù)，收集了自1913年至1993年共81年中54年最大流量的資料，詳見表2-1（臨洺關(guān)站歷年最大洪水水位匯總表）.</p><p>　　2.3.2經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算</p><p>　　通過調(diào)查和查閱大量的文件得知：①在1913年至1993年81年中，基本可以認(rèn)為沒有遺漏比1913年（Q=6421秒立米）還大的

44、洪水；②雖然在1913年至1949年之間有27年的缺測，但因?yàn)榭甲C時(shí)期不是很長，調(diào)查認(rèn)為缺測大洪水的可能性很小，為此，本次頻率推算將根據(jù)考證的81年中收集的54個(gè)年最大值確定順位后，將不連續(xù)系列看作各自從總體中獨(dú)立抽取的連續(xù)系列。</p><p>　　對(duì)于1963年的洪水，按照特大洪水考慮，特大洪水經(jīng)驗(yàn)頻率的計(jì)算公式為：</p><p>　　對(duì)于其他年份的洪水，按照經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算公式：<

45、;/p><p>　　式中，為實(shí)測系列第m項(xiàng)的經(jīng)驗(yàn)頻率；</p><p>　　M為特大洪水系列由大到小排列的序號(hào)；</p><p>　　N為考察洪水系列的年數(shù)，該計(jì)算中N=81；</p><p>　　為第a年特大洪水的經(jīng)驗(yàn)頻率，該計(jì)算中a=1；</p><p>　　m為實(shí)測洪水序列由大到小排列的序號(hào)；</p>

46、<p>　　n為實(shí)測洪水系列的年數(shù)，該計(jì)算中n=54；</p><p>　　l為已抽出的特大洪水的年數(shù)，該計(jì)算中l(wèi)=1；</p><p>　　現(xiàn)將計(jì)算結(jié)果繪制表格，見表2-2（經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算表）</p><p>　　2.3.3 參數(shù)初值的估算</p><p>　　為得到百年一遇洪水流量的大小，本設(shè)計(jì)采用皮爾遜Ш型曲線對(duì)洪水頻率進(jìn)行分析

47、，現(xiàn)就其中分布特征的三個(gè)參數(shù)（、、）進(jìn)行計(jì)算，這里采用矩法進(jìn)行參數(shù)估計(jì)。其中：</p><p>　　式中：=為模比系數(shù)；</p><p>　　為特大洪水中的任意流流量大小；</p><p>　　為一般洪水中的任意流流量大?。?lt;/p><p><b>　　k為比例系數(shù)。</b></p><p>　　

48、現(xiàn)列表計(jì)算變差系數(shù)，計(jì)算過程詳見詳見表2-3（變差系數(shù)計(jì)算表）。</p><p>　　數(shù)值參考相應(yīng)地區(qū)規(guī)律進(jìn)行擬定，對(duì)于=2.19>1.0的地區(qū)，應(yīng)試用，這里暫時(shí)擬定。</p><p>　　2.3.4經(jīng)驗(yàn)頻率曲線及理論頻率曲線的繪制</p><p>　　根據(jù)上表中流量數(shù)據(jù)以及計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)頻率，為更好地進(jìn)行曲線擬合工作，需要在圖紙上形成分散且光滑連接的經(jīng)驗(yàn)頻率曲線

49、，為使用海森機(jī)率格紙這一特殊的坐標(biāo)系統(tǒng)，需要使用Excel建立橫坐標(biāo)與頻率值（下側(cè)概率）的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布分位數(shù)有關(guān)點(diǎn)的格紙，并在格紙內(nèi)繪經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)，如圖2.1（第一次適線洪峰頻率曲線圖）中各點(diǎn)所示。</p><p>　　下面根據(jù)初估統(tǒng)計(jì)參數(shù)，，，列表計(jì)算對(duì)應(yīng)數(shù)值，Excel編輯公式為：</p><p>　　第一次適線計(jì)算結(jié)果如表2-4（第一次適線計(jì)算表）所示：</p><p

50、>　　第一次適線結(jié)果在海森機(jī)率格紙上表示為圖2-1（第一次適線洪峰頻率曲線圖）中的曲線，由該圖可知，當(dāng)，時(shí)，理論頻率曲線較經(jīng)驗(yàn)頻率曲線變化程度偏緩慢，曲線頻率中部偏左，故需要對(duì)偏態(tài)系數(shù)和變差系數(shù)進(jìn)行修正。（受篇幅影響，該圖見下頁）</p><p>　　2.3.5第一次適線結(jié)果分析及統(tǒng)計(jì)參數(shù)對(duì)頻率曲線的影響分析</p><p>　　1）均值對(duì)頻率曲線的影響</p><

51、;p>　　當(dāng)皮爾遜Ш型頻率曲線的兩個(gè)參數(shù)和不變時(shí)，由于均值的不同，可以使頻率曲線發(fā)生的變化如圖2-2（均值對(duì)頻率曲線的影響）</p><p>　　2）變差系數(shù)對(duì)頻率曲線的影響</p><p>　　為消除均值的影響，以模比系數(shù)K為變量繪制頻率曲線，如圖2-3（變差系數(shù)對(duì)頻率曲線的影響）所示。圖中=1.0，隨著的增大，頻率曲線的偏離程度也隨之增大，曲線顯得越來越陡。</p>

52、<p>　　3）偏態(tài)系數(shù)對(duì)頻率曲線的影響</p><p>　　圖2-4（偏態(tài)系數(shù)對(duì)頻率曲線的影響）表示=0.1時(shí)種種不同的對(duì)頻率曲線的影響情況。從圖中可以看出，正偏情況下，越大，均值對(duì)應(yīng) 的頻率越小，頻率曲線的中部越向左偏，且上段越陡，下段越平緩。</p><p>　　2.3.6參數(shù)調(diào)整及設(shè)計(jì)頻率，設(shè)計(jì)流量，重現(xiàn)期的確定</p><p>　　根據(jù)以上各

53、系數(shù)對(duì)頻率曲線影響的結(jié)論，擬將數(shù)值進(jìn)行放大，并適當(dāng)縮小取值，使得曲線能夠與數(shù)據(jù)有較好的匹配度，經(jīng)過數(shù)次嘗試，曲線無法在全段完整與經(jīng)驗(yàn)頻率曲線相擬合，故優(yōu)先選取與中段數(shù)據(jù)擬合較好的參數(shù)作為最終參考值。</p><p>　　取，，時(shí)取得較好效果，適線計(jì)算結(jié)果如表2-5（理論洪峰頻率曲線計(jì)算表）所示，適線結(jié)果在海森機(jī)率格紙上表示為圖2-5（理論洪峰頻率曲線圖）中的曲線。</p><p>　　由理

54、論洪峰頻率計(jì)算的結(jié)果可推知不同設(shè)計(jì)頻率（重現(xiàn)期的倒數(shù)）洪水的大小，如表2-6（重現(xiàn)期及設(shè)計(jì)流量表）</p><p>　　根據(jù)我國鐵道部現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》（TB10002.1-2005）對(duì)于鐵路橋涵設(shè)計(jì)洪水頻率的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如表2-7（鐵路橋涵設(shè)水頻率）所示：</p><p>　　注：若觀測洪水（包括調(diào)查洪水）頻率小雨表列標(biāo)準(zhǔn)的洪水頻率時(shí)，應(yīng)按照觀測洪水頻率設(shè)計(jì)，但當(dāng)觀測洪水頻

55、率小于下列頻率時(shí)，應(yīng)按照下列頻率設(shè)計(jì)：Ⅰ、Ⅱ級(jí)鐵路的特大橋及打中橋?yàn)?/300，小橋及涵洞為1/100。</p><p>　　則由該橋的設(shè)計(jì)要求知，該鐵路屬于Ⅰ級(jí)鐵路，該橋類型屬于大橋，按相關(guān)規(guī)范，該橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)首先滿足1/100的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)，即P=1%，查表3-6可知，Q1%=12422m3/s，因?yàn)镼1%數(shù)值大于臨洺關(guān)站歷年最大洪水流量匯總表中調(diào)查所得的最大洪水Q1963=12300 m3/s，故按照相關(guān)規(guī)

56、范，取Q1%=12422m3/s為設(shè)計(jì)洪水頻率，為計(jì)算方便，在計(jì)算中偏安全地取為Q1%=12500m3/s，同理Q0.33%=18100 m3/s。</p><p>　　2.4 設(shè)計(jì)水位的推求</p><p>　　由于無法獲得大橋所在河段水面比降、河槽糙率的參數(shù)，故優(yōu)先考慮對(duì)已有的年最大洪水水位的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行延長得到相應(yīng)的設(shè)計(jì)洪水水位將歷年洪水水位/流量關(guān)系標(biāo)注于圖2-6（洪水水位-流量關(guān)

57、系曲線圖）中，并使用二次拋物線對(duì)相關(guān)點(diǎn)進(jìn)行曲線擬合，擬合結(jié)果如下圖：</p><p>　　將Q1%=12500m3/s代入擬合曲線可得：H1%=66.49m，即百年一遇設(shè)計(jì)洪水水位為66.49m。</p><p>　　2.5 設(shè)計(jì)高程計(jì)算</p><p>　　橋面高程是指橋面中心線上最低點(diǎn)的高程，必須滿足橋下通過設(shè)計(jì)洪水、流冰、流木和通航的要求，并且需要考慮壅水，波

58、浪、水拱、河灣凹岸水面超高以及河床淤積等因素引起的橋下水位升高。</p><p>　　針對(duì)本橋所在河段，橋下橋面最低高程的確定主要考慮壅水及橋下凈空高度要求的影響。</p><p>　　2.5.1 橋前壅水高度的計(jì)算</p><p>　　鐵道部《鐵路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10017-99）給出公式：</p><p>　　式中：與河流特點(diǎn)

59、及河灘路堤阻擋流量情況有關(guān)，按表2-8取值；</p><p>　　為上游斷面的平均流速；</p><p>　　為壓縮斷面的平均流速。</p><p>　　為確定值得大小，現(xiàn)計(jì)算河灘路堤阻擋的流量：</p><p>　　對(duì)于本橋，橋墩阻斷流量為：</p><p>　　阻斷流量與設(shè)計(jì)流量的比值為：</p>&

60、lt;p>　　故由上表，系數(shù)取為0.07.</p><p>　　下表是《公路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGC30-2002）給出的橋下平均流速的取值參考表，下表中：為河槽的平均流速（m/s）；為設(shè)計(jì)流量（）；為橋下凈過水面積（）</p><p>　　由連續(xù)關(guān)系可知：，由橋位斷面土層示意圖可知，橋址所在河床斷面土質(zhì)組成屬于沙質(zhì)松軟土，則取糙率系數(shù)為60，即,，推知天然狀態(tài)下河槽的平均水

61、深。</p><p>　　根據(jù)《水文年鑒》及臨洺關(guān)水電站給出的數(shù)據(jù)，認(rèn)為Q1%=9800m3/s，相應(yīng)的流速約為5.95m/s，水位為65.55m，由此可推知，當(dāng)Q=12500m/s時(shí)，橋下平均流速</p><p>　　天然狀態(tài)下全斷面平均流速</p><p><b>　　則橋前壅水高度</b></p><p>　　2.

62、5.2 橋下壅水高度的計(jì)算</p><p>　　鐵道部《鐵路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10017-1999）規(guī)定：橋下壅水高度可采用橋前最大壅水高度的一半。對(duì)于山區(qū)和山前河流，洪水張羅急驟，歷時(shí)短促，且河床之堅(jiān)實(shí)不易沖刷時(shí)，橋下壅水高度可采用橋前最大壅水值。對(duì)于平原洪水漲落很緩慢的河流，且河床質(zhì)松軟，易于造成一般沖刷時(shí)，橋下壅水可不計(jì)。</p><p>　　本橋?qū)儆谶M(jìn)入平原區(qū)的山前區(qū)變遷

63、性河流，洪峰漲落陡急，且上行橋幾乎全橋鋪砌，故上行橋的橋下壅水高度應(yīng)取為等于橋前最大壅水高度。</p><p><b>　　橋下壅水高度</b></p><p>　　2.5.3 橋底設(shè)計(jì)高程</p><p>　　根據(jù)交通部《公路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGC30-2002）規(guī)定：不通航河流的橋面設(shè)計(jì)高程按照下式計(jì)算：</p>&

64、lt;p>　　式中，為橋面最低高程（m）；</p><p><b>　　為設(shè)計(jì)水位（m）；</b></p><p>　　為考慮壅水、浪高等因素的總和（m）；</p><p>　　為橋下凈空安全值（m），詳見下表，表1-10；</p><p>　　為橋梁上部構(gòu)造建筑高度（m），包括橋面鋪裝。</p>&

65、lt;p>　　注：(1)無鉸拱的拱腳，可被洪水淹沒，淹沒高度不宜超過拱圈矢高的三分之二；拱頂?shù)酌嬷猎O(shè)計(jì)水位的凈高不應(yīng)小于1m。</p><p>　　(2)山區(qū)河流水位變化大，橋下凈空安全值可適當(dāng)加大。</p><p><b>　　則：橋底設(shè)計(jì)高程</b></p><p>　　2.6 大橋過洪能力分析</p><p>

66、;　　依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，對(duì)現(xiàn)有大橋設(shè)計(jì)洪水流量、設(shè)計(jì)洪水水位以及橋底設(shè)計(jì)高程進(jìn)行了一系列計(jì)算，現(xiàn)將計(jì)算結(jié)果與大橋?qū)嶋H情況進(jìn)行對(duì)比，分析大橋在遭遇百年一遇的設(shè)計(jì)洪水時(shí)能否滿足相關(guān)要求。</p><p>　　理論方面：根據(jù)橋梁斷面圖查得，橋梁梁底實(shí)際高程為64.78m，遠(yuǎn)小于計(jì)算所得設(shè)計(jì)梁底高程67.45m，也就是說，從設(shè)計(jì)的角度，大橋無法滿足現(xiàn)行鐵路規(guī)范的要求。另一方面從大橋?qū)嶋H梁底高程64.78m反推，根據(jù)圖3-6（

67、洪水水位-流量關(guān)系曲線圖）可知，現(xiàn)有大橋的設(shè)計(jì)洪水流量僅為約3860m3/s，所幸自1964年后并未出現(xiàn)流量大于此的洪水，才保證的大橋的安全。</p><p>　　實(shí)際應(yīng)用中，在不提高橋梁梁底高程基礎(chǔ)上的加粗墩身以及增加基礎(chǔ)埋深對(duì)于橋梁的過洪能力并無實(shí)際的改善意義，故1964年修復(fù)后的大橋從理論上依然無法承受與1963年同等大小的洪水，在新橋水文設(shè)計(jì)中需要考慮提高梁底高程以增強(qiáng)大橋的泄洪能力。</p>

68、<p>　　第三章：既有大橋墩臺(tái)沖刷檢算</p><p>　　橋梁墩臺(tái)的沖刷導(dǎo)致的跨河大橋水毀是橋渡水害的重要原因，對(duì)于大橋水毀原因的評(píng)估分析時(shí)，需要對(duì)橋梁墩臺(tái)的沖刷進(jìn)行檢算，以確定是否因?yàn)榭箾_刷能力的不足導(dǎo)致橋梁的水毀。另外，在新橋的水文設(shè)計(jì)中，計(jì)算橋梁墩臺(tái)的抗沖刷能力也是設(shè)計(jì)過程中必不可少的重要過程。洺河大橋建成時(shí)間長，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求低，橋梁結(jié)構(gòu)維護(hù)不到位，部分基礎(chǔ)埋深情況不明確，極易受到洪水的影

69、響造成破壞，所幸自1963年以來并未發(fā)生特大洪水災(zāi)害才使得大橋能夠安全度過汛期。為進(jìn)一步分析評(píng)估大橋水毀的原因，現(xiàn)依據(jù)現(xiàn)行鐵路規(guī)范，就大橋的沖刷深度進(jìn)行檢算，提出大橋抗沖刷能力的檢算意見</p><p>　　3.1 橋下一般沖刷檢算</p><p>　　橋孔上游水流急速的集中流入橋孔，在橋孔稍下游處形成收縮斷面。這里的過水面積最小，流速最大，沖刷也最深。這段水流流速的大小和方向都在急劇的

70、變化，流速梯度大，床面切應(yīng)力也大，河床泥沙運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，床面沖刷明顯。</p><p>　　收縮斷面再往下游，水流逐漸擴(kuò)散，在相當(dāng)遠(yuǎn)處恢復(fù)到天然狀態(tài)。橋下河床斷面的一般沖刷計(jì)算就是指收縮斷面的沖刷計(jì)算。但是，橋梁墩臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)，偏安全的把橋梁軸線斷面處的沖刷深度看作與收縮斷面相同。</p><p>　　3.1.1 計(jì)算公式選擇及參數(shù)確定</p><p><b>　

71、　a.計(jì)算公式的選用</b></p><p>　　對(duì)于非粘性土的河床的橋下斷面一般沖刷計(jì)算，國內(nèi)主流的公式有兩個(gè)，基于兩種不同的原理建立。</p><p>　　交通部《公路橋位設(shè)計(jì)勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》（1991年）以及《公路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG C30-2002）推薦在生產(chǎn)中使用式（3-1）及式（3-2），該公式基于屬啥平衡原理建立。</p><p>

72、;　　鐵道部《鐵路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10017-1999）以及《鐵路橋渡勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》（TBJ17-86）給出了基于沖止流速建立的適用于沙性土河槽的一般沖刷公式，見式（3-3）。</p><p>　　本計(jì)算采用式（3-3）進(jìn)行計(jì)算</p><p>　　式中：A為單寬流量系數(shù)，按表3-1進(jìn)行選??；</p><p>　　Q2為橋下河槽通過的流量；</p&

73、gt;<p>　　Bc為橋下河槽部分橋孔過水凈寬；</p><p>　　，按表3-2進(jìn)行選??；</p><p>　　為橋下河床最大水深；</p><p>　　為橋下河床平均水深；</p><p>　　E為與汛期含沙量有關(guān)的系數(shù)；</p><p>　　d為一般沖刷計(jì)算層的河槽泥沙平均粒徑。</p>

74、;<p>　　對(duì)于粘性土河床的橋下斷面一般沖刷計(jì)算，多采用《公路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》給出的公式：</p><p>　　式中：IL為沖刷坑范圍內(nèi)粘性土液性指數(shù)。</p><p><b>　　b.相關(guān)參數(shù)的確定</b></p><p>　　大橋所在河段為山前區(qū)變遷性河段，除1917年洪水對(duì)河流斷面造成巨大改變后，河床漸趨于穩(wěn)定，說明

75、在考慮沖刷時(shí)，可以將該河段考慮為次穩(wěn)定河段，取穩(wěn)定性為四級(jí)，定單寬流量系數(shù)為1.4。</p><p>　　橋墩水流側(cè)向壓縮系數(shù)與大橋橋孔布置及設(shè)計(jì)流量相關(guān)，大橋橋孔布置為單跨20m，設(shè)計(jì)流速大于4m/s，查表2-2，取值為0.93。</p><p>　　考慮到該河段含沙量大，在沒有實(shí)測資料情況下，取止沖流速計(jì)算中的E值為0.86。</p><p>　　對(duì)不同的土層，

76、還需要確定砂粘土、粘砂土以及粗砂和中砂的一般沖刷深度計(jì)算，由于這些土層沒有相關(guān)的物理力學(xué)指標(biāo)以及篩分信息，因此計(jì)算時(shí)有關(guān)參數(shù)選取各土類相應(yīng)指標(biāo)的中值并略偏保守的做法。即對(duì)粘砂土用IL=0.40，砂粘土用IL=0.3，粗砂用d50=1.5mm，對(duì)砂粘土及粘砂土夾層用IL=0.35。</p><p>　　3.1.2 橋下一般沖刷計(jì)算過程及結(jié)果</p><p>　　洺河大橋上行橋部分橋墩有鉛絲石

77、籠防護(hù)體，但由于防護(hù)體年久，部分防護(hù)體無法起到防護(hù)效果。通過調(diào)查可知，1989年汛期，上游水庫放水，因下游約200m處深達(dá)10余米大面積挖沙坑的塑源沖刷，且股流集中，導(dǎo)致部分石籠防護(hù)底下河床沖刷，石籠面下沉，故斷面計(jì)算時(shí)偏安全地按照無防護(hù)體進(jìn)行檢算，計(jì)算中所涉及到的全橋斷面尺寸以及墩周圍土層情況詳見附圖2（京廣線洺河大橋上行橋橋梁墩臺(tái)立面圖）和附圖3（京廣線洺河大橋上行橋橋址斷面土層平面圖）。</p><p>　

78、　式中：Q=Q1%=12500m3/s； A=1.4；μ=0.93； E=0.86；（數(shù)據(jù)的取值分析詳見節(jié)3.1.1.b）</p><p>　　Bc=323.82-39.12=284.7m；</p><p>　　=66.49-58.95=7.54m；</p><p>　　=1914.2/284.7=6.72m；</p><p>　　d=0.

79、50mm（中砂）；d=1.5mm（粗砂）；</p><p>　　IL=0.40（粘砂土）； IL=0.3（砂粘土）；IL=0.35（砂粘土及粘砂土夾層）。</p><p>　　對(duì)于中砂的一般沖刷，d=0.50mm，橋下沖刷后的最大水深為：</p><p>　　則計(jì)算局部沖刷時(shí)需使用的相應(yīng)的止沖流速為：</p><p>　　對(duì)于粗砂的一般沖刷，

80、d=1.5mm，橋下沖刷后的最大水深為：</p><p>　　則計(jì)算局部沖刷時(shí)需使用的相應(yīng)的止沖流速為：</p><p>　　對(duì)于粘砂土的一般沖刷，IL=0.40，橋下沖刷后的最大水深為：</p><p>　　則計(jì)算局部沖刷時(shí)需使用的相應(yīng)的止沖流速為：</p><p>　　對(duì)于砂粘土及粘砂土夾層的一般沖刷，IL=0.35，橋下沖刷后的最大水深

81、為：</p><p>　　則計(jì)算局部沖刷時(shí)需使用的相應(yīng)的止沖流速為：</p><p>　　對(duì)于砂粘土的一般沖刷，IL=0.30，橋下沖刷后的最大水深為：</p><p>　　則計(jì)算局部沖刷時(shí)需使用的相應(yīng)的止沖流速為：</p><p>　　現(xiàn)對(duì)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：</p><p>　　砂粘土層底高：66.49-14.58=

82、51.91m；</p><p>　　粗砂層底高：66.49-15.63=50.86m；</p><p>　　砂粘土及粘砂土夾層底高：66.49-16.06=50.43m；</p><p>　　中砂層底高：66.49-16.27=50.22m；</p><p>　　粘砂土底高：66.49-17.45=49.04m。</p><

83、;p><b>　　對(duì)于1號(hào)墩：</b></p><p>　　中砂層底高為54.59m50.22m，故一般沖刷不停留在中砂層；</p><p>　　砂粘土及粘砂土夾層底高為50.28m51.91m，故一般沖刷停留在砂粘土及粘砂土夾層。</p><p><b>　　對(duì)于2號(hào)墩：</b></p><p&

84、gt;　　中砂層底高為54.04m50.22m，故一般沖刷不停留在中砂層；</p><p>　　砂粘土及粘砂土夾層底高為43.86m51.91m，故一般沖刷停留在砂粘土及粘砂土夾層。</p><p><b>　　對(duì)于3號(hào)墩：</b></p><p>　　中砂層底高為54.52m50.22m，故一般沖刷不停留在中砂層；</p>&l

85、t;p>　　砂粘土及粘砂土夾層底高為43.38m51.91m，故一般沖刷停留在砂粘土及粘砂土夾層。</p><p><b>　　對(duì)于4號(hào)墩：</b></p><p>　　中砂層底高為53.44m50.22m，故一般沖刷不停留在中砂層；</p><p>　　砂粘土及粘砂土夾層底高為40.73m51.91m，故一般沖刷停留在砂粘土及粘砂土夾層

86、。</p><p><b>　　對(duì)于5號(hào)墩：</b></p><p>　　中砂層底高為53.44m50.22m，故一般沖刷不停留在中砂層；</p><p>　　粘砂土底高為42.06m49.04m，故一般沖刷停留在粘砂土層。</p><p><b>　　對(duì)于6號(hào)墩：</b></p>&

87、lt;p>　　中砂層底高為56.08m50.22m，故一般沖刷不停留在中砂層；</p><p>　　粗砂層底高為53.22m50.86m，故一般沖刷不停留在粗砂層；</p><p>　　粘砂土底高為47.42m49.04m，故一般沖刷停留在粘砂土層。</p><p><b>　　對(duì)于7號(hào)墩：</b></p><p>

88、;　　中砂層底高為55.97m50.22m，故一般沖刷不停留在中砂層；</p><p>　　砂粘土底層高為50.77m51.91m，故一般沖刷停留在砂粘土層。</p><p><b>　　對(duì)于8、9號(hào)墩：</b></p><p>　　中砂層底高為55.70m50.22m，故一般沖刷不停留在中砂層；</p><p>　　砂

89、粘土層底高為52.73m51.91m，故一般沖刷不停留在砂粘土層；</p><p>　　粘砂土底高為48.92m49.04m，故一般沖刷停留在粘砂土層。</p><p><b>　　對(duì)于10號(hào)墩：</b></p><p>　　中砂層底高為55.75m50.22m，故一般沖刷不停留在中砂層；</p><p>　　砂粘土層底

90、高為53.10m51.91m，故一般沖刷不停留在砂粘土層；</p><p>　　粘砂土層底高為50.17m49.04m，故一般沖刷不停留在粘砂土層；</p><p>　　砂粘土層底高為46.19m51.91m，故一般沖刷停留在砂粘土層。</p><p><b>　　對(duì)于11號(hào)墩：</b></p><p>　　中砂層底高為

91、55.82m50.22m，故一般沖刷不停留在中砂層；</p><p>　　砂粘土層底高為54.22m51.91m，故一般沖刷不停留在砂粘土層；</p><p>　　粘砂土層底高為51.42>49.04m，故一般沖刷不停留在粘砂土層；</p><p>　　砂粘土層底高為47.62m51.91m，故一般沖刷停留在砂粘土層。</p><p>

92、<b>　　對(duì)于12號(hào)墩：</b></p><p>　　中砂層底高為55.90m50.22m，故一般沖刷不停留在中砂層；</p><p>　　砂粘土層底高為53.42m51.91m，故一般沖刷不停留在砂粘土層；</p><p>　　粘砂土底層標(biāo)高為50.2049.04m，故一般沖刷不停留在粘砂土層；</p><p>　　

93、砂粘土底層標(biāo)高為46.78m51.91m，故一般沖刷停留在砂粘土層。</p><p><b>　　對(duì)于13號(hào)墩：</b></p><p>　　中砂層底高為55.86m50.22m，故一般沖刷不停留在中砂層；</p><p>　　粘砂土層底高為51.56m49.04m，故一般沖刷不停留在粘砂土層；</p><p>　　砂粘

94、土層底高為48.64m51.91m，故一般沖刷停留在砂粘土層.。</p><p>　　為方便后續(xù)計(jì)算，現(xiàn)將計(jì)算結(jié)果列于表3-3（一般沖刷計(jì)算深度計(jì)算表）：</p><p>　　3.2 橋下局部沖刷檢算</p><p>　　修建在河床內(nèi)的橋墩，經(jīng)受著橋位河段及橋下斷面的一般沖刷，同時(shí)，橋墩阻擋水流，水流在橋墩兩側(cè)繞流，形成十分復(fù)雜的、以繞流漩渦體系為主的繞流結(jié)構(gòu)，引起

95、橋墩周圍急劇的泥沙運(yùn)動(dòng)，形成橋墩周圍局部沖刷坑。為了便于分析計(jì)算，假定局部沖刷是在一般沖刷完成的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。橋墩計(jì)算公式中的墩前水深和流速都是采用一般沖刷后的水深和流速。</p><p>　　3.2.1 計(jì)算公式選擇及參數(shù)確定</p><p>　　樁基礎(chǔ)的局部沖刷計(jì)算</p><p>　　樁基礎(chǔ)是大量采用的基礎(chǔ)形式，樁基礎(chǔ)的局部沖刷計(jì)算比較復(fù)雜，在計(jì)算完一般沖刷深

96、度后，需要根據(jù)一般沖刷深度標(biāo)高與樁基承臺(tái)底標(biāo)高Hcd的關(guān)系確定計(jì)算方法，如下圖所示</p><p>　　第一種情況：一般沖刷深線標(biāo)高比樁基承臺(tái)底標(biāo)，按上部實(shí)體計(jì)算；</p><p>　　第二種情況：承臺(tái)底標(biāo)高比水面高，按排架計(jì)算；</p><p>　　第三種情況：一般沖刷深線標(biāo)高比樁基承臺(tái)底標(biāo)，按下式計(jì)算：</p><p><b>

97、　　(1) 對(duì)于砂性土</b></p><p><b>　　(2) 對(duì)于粘性土</b></p><p>　　式中：為淹沒柱體折減系數(shù)，即</p><p>　　其中：為承臺(tái)底到一般沖刷線的距離（m），</p><p>　　h為一般沖刷發(fā)生后的水深（m）</p><p>　　為單樁形狀系數(shù)

98、，按樁的形狀，依《鐵路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄G：實(shí)際上常用圓柱，取值為1；</p><p><b>　　為樁群系數(shù)，即</b></p><p>　　其中：為樁群垂直水流方向的分布寬度（m），</p><p>　　m為樁群垂直水流方向的排數(shù)，</p><p><b>　　為樁徑（m）；</b>&l

99、t;/p><p>　　為按承臺(tái)底位于一般沖刷線，查《鐵路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄G：墩形系數(shù)表；</p><p>　　為墩身承臺(tái)減少系數(shù)，查《鐵路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄G：墩形系數(shù)表；</p><p>　　其余參數(shù)與之前相同。</p><p>　　3.2.2 橋下局部沖刷計(jì)算過程及結(jié)果</p><p>　　這里按照上

100、文所列舉的各公式和一般沖刷計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)已有資料，該橋除12、13號(hào)墩基礎(chǔ)形式不明外，其余均為樁基礎(chǔ)。對(duì)于樁基礎(chǔ)的局部沖刷，采用第三種方法進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)一般沖刷的計(jì)算結(jié)果知：般沖刷深線標(biāo)高均比樁基承臺(tái)底標(biāo)，故符合第三種方法中列舉的第三種情況，這里對(duì)各墩情況進(jìn)行計(jì)算：</p><p><b>　　對(duì)于1號(hào)橋墩：</b></p><p>　　一般沖刷線標(biāo)高為

101、50.43m；承臺(tái)標(biāo)高為57.26m；一般沖刷后水深；</p><p>　　承臺(tái)底到一般沖刷線的距離；</p><p><b>　　則</b></p><p>　　則淹沒柱體折減系數(shù)；</p><p>　　該樁為圓樁，單樁形狀系數(shù)；</p><p>　　樁群垂直水流方向的排數(shù)；樁徑；</p&

102、gt;<p>　　樁群垂直水流方向的分布寬度；</p><p><b>　　則樁群系數(shù)；</b></p><p>　　按承臺(tái)底位于一般沖刷線處查表為0.9；</p><p>　　承臺(tái)厚度為2.25m，則；；</p><p>　　查《鐵路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》（附錄G）：；</p><p&

103、gt;<b>　　對(duì)于2號(hào)橋墩：</b></p><p>　　一般沖刷線標(biāo)高為50.43m；承臺(tái)標(biāo)高為57.26m；一般沖刷后水深；</p><p>　　承臺(tái)底到一般沖刷線的距離；</p><p><b>　　則</b></p><p>　　則淹沒柱體折減系數(shù)；</p><p&g

104、t;　　該樁為圓樁，單樁形狀系數(shù)；</p><p>　　樁群垂直水流方向的排數(shù)；樁徑；</p><p>　　樁群垂直水流方向的分布寬度；</p><p><b>　　則樁群系數(shù)；</b></p><p>　　按承臺(tái)底位于一般沖刷線處查表為0.9；</p><p>　　承臺(tái)厚度為2.85m，則；；&

105、lt;/p><p>　　查《鐵路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》（附錄G）：；</p><p><b>　　對(duì)于3號(hào)橋墩：</b></p><p>　　一般沖刷線標(biāo)高為50.43m；承臺(tái)標(biāo)高為57.23m；一般沖刷后水深；</p><p>　　承臺(tái)底到一般沖刷線的距離；</p><p><b>　　則

106、</b></p><p>　　則淹沒柱體折減系數(shù)；</p><p>　　該樁為圓樁，單樁形狀系數(shù)；</p><p>　　樁群垂直水流方向的排數(shù)；樁徑；</p><p>　　樁群垂直水流方向的分布寬度；</p><p><b>　　則樁群系數(shù)；</b></p><p&

107、gt;　　按承臺(tái)底位于一般沖刷線處查表為0.9；</p><p>　　承臺(tái)厚度為2.25m，則；；</p><p>　　查《鐵路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》（附錄G）：；</p><p><b>　　對(duì)于4號(hào)橋墩：</b></p><p>　　一般沖刷線標(biāo)高為50.43m；承臺(tái)標(biāo)高為57.23m；一般沖刷后水深；</p&

108、gt;<p>　　承臺(tái)底到一般沖刷線的距離；</p><p><b>　　則</b></p><p>　　則淹沒柱體折減系數(shù)；</p><p>　　該樁為圓樁，單樁形狀系數(shù)；</p><p>　　樁群垂直水流方向的排數(shù)；樁徑；</p><p>　　樁群垂直水流方向的分布寬度；<

109、/p><p><b>　　則樁群系數(shù)；</b></p><p>　　按承臺(tái)底位于一般沖刷線處查表為0.9；</p><p>　　承臺(tái)厚度為2.25m，則；；</p><p>　　查《鐵路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》（附錄G）：；</p><p><b>　　對(duì)于5號(hào)橋墩：</b><

110、;/p><p>　　一般沖刷線標(biāo)高為49.04m；承臺(tái)標(biāo)高為58.15m；一般沖刷后水深；</p><p>　　承臺(tái)底到一般沖刷線的距離；</p><p><b>　　則</b></p><p>　　則淹沒柱體折減系數(shù)；</p><p>　　該樁為圓樁，單樁形狀系數(shù)；</p><p

111、>　　樁群垂直水流方向的排數(shù)；樁徑；</p><p>　　樁群垂直水流方向的分布寬度；</p><p><b>　　則樁群系數(shù)；</b></p><p>　　按承臺(tái)底位于一般沖刷線處查表為0.9；</p><p>　　承臺(tái)厚度為2.25m，則；；</p><p>　　查《鐵路工程水文勘測設(shè)計(jì)

112、規(guī)范》（附錄G）：；</p><p><b>　　對(duì)于6號(hào)橋墩：</b></p><p>　　一般沖刷線標(biāo)高為49.04m；承臺(tái)標(biāo)高為56.08m；一般沖刷后水深；</p><p>　　承臺(tái)底到一般沖刷線的距離；</p><p><b>　　則</b></p><p>　　則

113、淹沒柱體折減系數(shù)；</p><p>　　該樁為圓樁，單樁形狀系數(shù)；</p><p>　　樁群垂直水流方向的排數(shù)；樁徑；</p><p>　　樁群垂直水流方向的分布寬度；</p><p><b>　　則樁群系數(shù)；</b></p><p>　　按承臺(tái)底位于一般沖刷線處查表為0.9；</p>

114、<p>　　承臺(tái)厚度為2.25m，則；；</p><p>　　查《鐵路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》（附錄G）：；</p><p><b>　　對(duì)于7號(hào)橋墩：</b></p><p>　　一般沖刷線標(biāo)高為51.91m；承臺(tái)標(biāo)高為57.97m；一般沖刷后水深；</p><p>　　承臺(tái)底到一般沖刷線的距離；</

115、p><p><b>　　則</b></p><p>　　則淹沒柱體折減系數(shù)；</p><p>　　該樁為圓樁，單樁形狀系數(shù)；</p><p>　　樁群垂直水流方向的排數(shù)；樁徑；</p><p>　　樁群垂直水流方向的分布寬度；</p><p><b>　　則樁群系數(shù)；

116、</b></p><p>　　按承臺(tái)底位于一般沖刷線處查表為0.9；</p><p>　　承臺(tái)厚度為2.25m，則；；</p><p>　　查《鐵路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》（附錄G）：；</p><p><b>　　對(duì)于8號(hào)橋墩：</b></p><p>　　一般沖刷線標(biāo)高為49.04m