铁路工程设计技术手册 桥涵水文PDF电子书下载

第一章 桥位选择和桥涵布置 1

第一节 河流基本特征 1

一、河道演变 1

二、影响河道演变的主要因素 2

三、河相关系 2

（一）造床流量 2

（二）河床纵向稳定 2

（三）河床横向稳定 2

（四）河床横断面的河相关系 2

（五）河弯平面的河相关系 2

四、河段分类 3

（一）山区河流 3

（二）山前区河流 3

（三）平原区河流 5

第二节 桥位布置 7

一、各类河段上的桥位布置 7

（一）一般要求 7

（二）山区河流 7

（三）山前区河流 10

（四）平原区河流 11

二、各类特殊情况的桥位布置 13

（一）泥石流地区 13

（二）水库地区 15

（三）农灌地区 15

（四）河网化地区 16

（五）通航河流 16

（六）增建第二线 16

（七）旣有线改建 17

（八）站场内 17

三、桥涵具体位置的选定 17

第三节 方案比选 18

一、方案比选中应该注意的几个方面 18

二、方案比选办法 18

第二章 洪水流量 19

第一节 桥涵设计洪水标准 19

第二节 历史洪水调查 20

一、历史洪水的调查访问 20

（一）调查河段的选定 20

（二）洪水发生年份的调查 20

（三）洪水痕迹的调查 21

（四）洪水过程的调查 22

（五）河道及流域情况的调查 22

二、历史洪水的分析 22

（一）大小的判断 22

（二）大小的分级 23

（三）重现期的确定 23

（四）洪水的顺位 24

三、洪峰流量推算 24

（一）比降法 24

（二）水面曲线法 28

（三）水位流量关系曲线延长法 31

（四）控制断面法 34

（五）历史调查洪峰流量可靠程度评定 38

第三节 根据流量资料推算设计洪水 39

一、洪水资料的考查与分析 39

（一）洪水资料可靠性的审查 39

（二）洪水资料系列代表性的分析 39

（三）洪水资料的选样 39

（四）洪水资料的还原 40

二、经验频率计算 40

（一）连序系列 40

（二）不连序系列 40

三、“理论”频率曲线 41

（一）频率曲线线型 41

（二）统计参数的特性和计算方法 42

（三）统计参数的变动对频率曲线的影响 44

四、图解适线 44

（一）频率格纸 45

（二）图解适线要求 46

（三）图解适线方法 48

（四）理论”频率曲线的选定与设计洪水值的计算 56

五、误差计算 56

六、洪水资料的插补延长 58

（一）流域面积比似法 58

（二）水位流量关系曲线法 58

（三）过程线叠加法 58

（四）直线相关法 58

七、无洪水观测资料时设计洪水值的计算 62

（一）根据调查历史洪水资料推算设计洪水 62

（二）根据地区洪水经验公式推算设计洪水 63

第四节 根据雨量资料推算设计洪水 63

一、暴雨的分析与计算 63

（一）暴雨资料整理办法 63

（二）选样方法 64

（三）暴雨强度公式制定 64

（四）资料短缺地区制定短历时暴雨强度公式 67

（五）设计暴雨的确定 70

二、铁路系统小流域暴雨径流计算 70

（一）一院法 71

（二）二院法 78

（三）三院法 85

（四）四院法 89

三、水电部门暴雨洪峰流量计算 91

（一）推理公式法 94

（二）单位线法 100

四、计算流量验证 118

（一）洪水调查验证法 118

（二）调查旣有桥涵通过历史最大流量验证法 118

第五节 可能最大洪水 119

一、暴雨特性及气象成因分析 120

（一）流域特性分析 120

（二）暴雨特性分析 120

（三）暴雨的气象成因分析 120

（四）可能最大暴雨主要特征的定性估计 121

二、典型暴雨法 121

（一）当地暴雨法 121

（二）移置暴雨法 123

（三）组合暴雨法 126

三、可能最大洪水推算 126

四、经验粗估法 126

（一）纯经验暴雨粗估法 126

（二）纯经验最大洪峰模数的粗估法 127

五、几点说明 127

第三章 桥涵孔径 128

第一节 一般要求 128

第二节 桥（涵）下净空 129

一、过水桥（涵）下净空 129

（一）通航河流的通航桥孔下净空 129

（二）流筏及流冰、流木河流的桥下净空 132

（三）不通航亦无流筏的桥孔下净空 132

（四）排洪涵洞 133

二、立交桥（涵）下净空 133

（一）跨越铁路的立交桥（涵） 133

（二）跨越公路的立交桥（涵） 133

（三）跨越城市道路的立交桥（涵） 134

（四）通过行人、牲畜、车辆或农业机械等的立交桥（涵） 134

第三节 大中桥孔径设计 135

一、桥位处水流分析 136

二、桥下过水面积计算 136

（一）当河槽压缩不多或桥头两侧有良好导流建筑物时的计算公式 136

（二）当河槽压缩较大且桥头两侧无导流建筑或导流建筑不良时的计算公式 138

三、桥下设计水位的确定 139

四、桥下设计流速的采用 139

五、影响设计水位的其他因素 139

（一）桥前壅水 139

（二）浪高 140

（三）水拱 140

（四）局部股流壅高 140

（五）河弯水位超高 140

（六）河床淤积 140

（七）墩前水流冲高 141

六、冲刷计算 141

（一）河槽的天然演变冲刷 141

（二）桥下一般冲刷 141

（三）桥墩局部冲刷 150

（四）大漂石河床桥基冲刷 163

（五）岩石河床桥基冲刷 165

七、基础埋置深度 167

第四节 小桥涵孔径设计及流量检算 167

一、小桥涵类型及孔径的选择 167

（一）线路高度及上游积水条件 167

（二）地质及水流情况 167

（三）建筑材料及施工 167

（四）使用及养护 168

（五）其他情况 168

二、水流因素概述 168

（一）水流的类型 168

（二）临界流的性质 169

（三）水面曲线 169

三、孔径及流量检算 171

（一）无压状态 174

（二）有压状态 186

第四章 桥头引线及沿河路堤 187

第一节 一般要求 187

一、沿河洪水调查和推算 187

（一）详细调查 187

（二）简略调查 187

（三）用历年高水位推算设计水位 187

（四）沿河洪水位水面曲线推算方法 187

（五）其它方面的调查 187

二、与桥涵设计有关的线路设计要点 188

（一）浸水路堤设计 188

（二）桥涵处路肩、路基面和轨底标高计算 188

第二节 桥头引线及沿河路堤路肩标高的确定及流速的计算 189

一、路肩标高的确定 189

（一）紧接桥梁一段路堤 189

（二）离桥较远一段路堤 189

（三）有双侧护道的路堤 190

（四）沿河路堤 190

二、流速计算 190

（一）桥头引线 190

（二）沿河路堤 190

第三节 波浪及波浪侵袭高度计算 191

一、影响风浪大小的因素 191

（一）风速及风向 191

（二）浪程 194

（三）水深 195

（四）桥位处的自然环境 195

二、波浪高度计算 195

（一）南京水利科学研究所与华东水利学院的方法 196

（二）山东海洋学院等单位的方法 204

（三）河滩上树木对波浪高度计算的影响 205

三、波浪侵袭高度计算 205

（一）《海港水文》简化法 205

（二）波阳湖经验公式 206

（三）波浪斜向侵袭时的高度计算 207

第五章 导治防护工程 208

第一节 导流建筑物 208

一、设置导流建筑物的作用 208

二、导流建筑物的布设 208

（一）曲线形和直线形导流堤 208

（二）梨形堤 212

（三）封闭式导流堤 212

（四）桃形堤 213

（五）丁坝 214

（六）顺坝和格坝 215

（七）截水坝和分水堤 216

（八）防护林 218

三、导流建筑物的高度和冲刷 218

（一）导流建筑物的高度和防护高度 218

（二）导流建筑物的冲刷 218

四、导流建筑物的构造、断面和防护 220

（一）导流建筑物的构造和断面 220

（二）导流建筑物的防护 221

第二节 改河改沟工程 227

一、改河改沟的作用 227

二、改河改沟的平面布设 227

三、改河改沟的纵横断面设计及防护 229

第三节 其他防护工程 230

一、桥头锥体防护 230

二、护岸 230

（一）直接防护 230

（二）间接防护 231

三、拦砂坝 231

四、旣有桥的浅基防护 231

（一）整孔防护 231

（二）局部防护 232

五、小桥涵防护 233

（一）桥涵出入口的铺砌防护 233

（二）出口沟床的加固计算 233

第六章 特殊情况下水文计算 237

第一节 平原宽滩河流 237

一、流量计算 237

（一）上下游观测站流量内插法 237

（二）单位线法 237

二、孔径计算 237

（一）按水位容许抬高值确定孔径 237

（二）按流量压缩系数确定孔径 237

三、一河多桥的水文计算 238

（一）流量分配 238

（二）孔径计算 238

第二节 内陆湖泊、沼泽地区 241

一、设计流量的确定 241

二、按桥前蓄水的孔径计算法 241

三、按逐时段水量平衡的孔径计算法 242

第三节 受倒灌影响的桥 244

一、受大河倒灌影响的桥 244

（一）大河涨水倒灌，支流为常水位时 244

（二）大河开始退水，支流发生设计洪水时 245

二、受潮汐倒灌影响的桥 250

（一）流量计算 250

（二）孔径计算 264

（三）冲刷计算 265

（四）梁底标高和路肩标高的确定 265

第四节 岩溶地区 266

一、天然情况下水文资料的确定 266

二、地表与地下径流分配系数的确定 266

（一）根据观测资料确定 266

（二）根据洪水调查资料确定 266

三、溶洞或溶洞群的治水能力 267

四、设计洪水时的最高积水位计算 267

五、降低积水位的措施 267

（一）排水沟或泄水隧洞水力计算 267

（二）排水沟断面或泄水隧洞孔径的确定 268

第五节 泥石流地区 274

一、泥石流流速计算 275

（一）稀性泥石流流速计算 275

（二）粘性泥石流流速计算 276

二、泥石流流量计算 276

（一）洪水调查法 276

（二）配方法 276

（三）雨洪修正法 276

三、土的坍方储备量计算 277

四、河床淤积计算 277

（一）多年平均淤积厚计算 277

（二）设计总淤积深的计算 277

五、冲刷计算 277

六、梁底标高和路肩标高的确定 278

七、泥石流的防治 278

（一）泥石流的排导措施 278

（二）泥石流的拦挡措施 280

第六节 其他 282

一、跨线地道暴雨径流计算 282

（一）雨水设计流量公式 286

（二）暴雨强度公式 286

（三）基本参数 286

二、桥涵合并流量计算 287

（一）简易法 287

（二）过程线叠加法 288

（三）折减系数法 288

三、洪水传播估算 288

第七章 一般水利工程地区水文 290

第一节 防洪 290

一、防洪规划和设计标准 290

二、河流的防洪措施和方法 291

（一）水土保持 291

（二）蓄洪 291

（三）泄洪 291

（四）分洪 291

（五）滞洪 292

三、防洪地区桥梁设计流量、水位计算问题 292

（一）堤内外设计流量计算 292

（二）堤防防洪水位计算 294

（三）堤防的调查 296

第二节 灌溉 296

一、灌溉标准 296

二、渠道分级和灌溉系统类型 296

三、灌溉定额和用水标准 296

四、灌溉渠道的流量计算 298

（一）蓄水灌溉 298

（二）引水灌溉 299

（三）提水灌溉 299

五、灌溉渠道设计 299

（一）渠道比降 299

（二）渠道横断面 299

（三）渠道断面不冲不淤的校核 301

（四）渠道防渗措施 301

六、渠道配水建筑物的水力计算 302

（一）开敞式分水闸（斗门） 302

（二）涵管式斗门 302

（三）臥管式放水工程 303

（四）闸门桥涵过流计算 303

七、交叉建筑物 303

（一）桥涵 303

（二）渡槽 304

（三）倒虹吸管 305

（四）联接建筑物 307

第三节 治涝 307

一、治涝设计和标准 307

二、排水沟设计 308

三、河网化 310

四、治涝地区桥涵设计 311

（一）内涝设计水位计算 311

（二）设计流量的确定 313

（三）注意事项 315

第八章 水库地区桥涵 316

第一节 水库的一般知识 316

一、水库的种类 316

（一）按地形分类 316

（二）按运用方式分类 316

（三）按调蓄时限分类 316

（四）按工程等别及建筑物级别分类 317

二、洪水标准 317

三、水库的各种特征水位和特征库容 317

（一）各种特征水位 317

（二）各种特征库容 318

（三）有关名词解释 318

四、水库枢纽的水工建筑物布置 319

（一）在平面上的布置 319

（二）在立面上的布置 319

五、桥涵勘测设计时应搜集的资料 320

（一）水坝上游 320

（二）水坝下游 320

（三）低标准水坝上下游 320

第二节 水库淤积与回水 321

一、水库泥沙运动的基本概念 321

（一）运动泥沙的分类 321

（二）水库泥沙运动的特点 321

二、影响水库淤积的因素 322

（一）气候、地质和水力因素的影响 322

（二）上游来沙的影晌 322

（三）水库运用方式的影响 322

三、水库纵剖面淤积形态 323

（一）三角洲淤积体 323

（二）带状淤积体 323

（三）锥形淤积体 324

四、水库淤积计算 324

（一）三角洲计算法 324

（二）锥体淤积计算法 331

（三）水库冲淤“平衡”比降法 334

五、水库的设计洪水位和下泄流量计算 339

（一）形成终极库容后的水位与库容的关系曲线 339

（二）水库总下泄流量与水位的关系曲线 339

（三）调洪演算 340

六、回水曲线计算 348

（一）理论计算法 348

（二）简易法 352

第三节 水库蓄水范围内的桥涵 352

一、大中桥 352

（一）计算断面的采用 352

（二）水库蓄水位的影响 352

（三）冲刷计算 353

（四）梁底标高和路肩标高的确定 353

二、小桥涵 353

（一）类型的选择 353

（二）孔径计算 353

（三）路肩标高的确定 354

（四）基础埋置深度 354

第四节 水坝下游的桥 356

一、水坝下游河床变形的特点 356

（一）纵向刷深 356

（二）横向变化 356

（三）河型转化 357

二、坝下局部冲刷 357

（一）下泄清水局部冲刷计算 357

（二）下泄浑水局部冲刷计算 357

（三）挑流消能局部冲刷坑深度的估算 358

（四）冲刷坑的形式 358

三、河床粗化 358

（一）卵石层露头的粗化 358

（二）卵石夹沙河床的粗化 358

（三）沙质河床的粗化 358

四、水坝下游河床冲刷计算 359

（一）具有冲不动层的河床 359

（二）能形成抗冲铺盖层的卵石夹沙河床 361

（三）可冲动层很厚的河床 363

五、坝桥区间流量计算 367

（一）流域面积比例法 367

（二）区间来水同频率控制法 368

（三）简化计算法 369

（四）洪水演进法 369

六、桥位设计中应注意的问题 375

（一）桥下设计水位和流量问题 375

（二）桥下冲刷计算问题 376

第五节 水库防洪检算和溃坝流量计算 377

一、水库现状调查 377

（一）调查时应注意的问题 377

（二）坝型主要尺寸的调查 377

二、水库抗洪能力的检算 378

（一）单一水库 378

（二）水库群 382

三、防洪限制水位的确定 383

四、溃坝流量计算 384

（一）计算办法 384

（二）溃坝流量过程线的推求 386

（三）溃坝最大流量向下游桥址处演进的简化计算 387

（四）溃坝后水库内桥梁流量和孔径计算问题 387

第九章 陡坡桥涵 389

第一节 一般规定 389

一、布置原则 389

二、类型选择 389

三、孔径选择 389

四、构造要求 390

第二节 急流槽（陡槽） 391

一、水力计算 391

（一）均匀流等截面河槽公式 392

（二）变截面及非均匀渐变流等截面河槽公式 392

（三）临界流计算公式 392

（四）掺气水流计算 393

（五）具有人工粗糙面的急流槽 398

二、水面曲线计算 399

（一）急流槽及涵身流态 399

（二）计算方法 399

第三节 跌水及缓流井 400

一、跌水水力计算 400

（一）水流跌落距离的计算 400

（二）收缩断面水深及其共轭水深的计算 401

（三）消力池长度计算 405

（四）消力槛计算公式 406

二、缓流井水力计算 406

（一）桥涵入口处的缓流井 406

（二）桥涵出口下游的缓流井 412

第四节 下游冲刷计算和设施 413

一、冲刷计算 413

（一）铁道部第四设计院公式 413

（二）南京水利科学研究所公式 413

（三）维兹戈公式 413

二、下游设施 413

第十章 桥涵水工模型试验 417

第一节 桥涵水工模型试验的种类及其应用范围 417

一、定床模型 417

二、动床模型 417

（一）局部动床模型 417

（二）断面模型 417

三、气流模型 417

第二节 模型设计 418

一、需要的勘测资料 418

（一）桥址地形图 418

（二）河床横断面图 418

（三）洪水位坡度图 418

（四）计算资料和拟解决的问题 418

二、模型设计理论 418

（一）几何相似 418

（二）运动相似 418

（三）动力相似 419

三、模型比尺的确定 419

（一）模型变率选择 419

（二）糙率比尺问题 420

（三）模型与原型的流型必须相同 420

（四）模型与原型的流态必须相同 420

（五）其它应注意的问题 420

第三节 模型制造 421

一、模型制造的内业工作 421

（一）地形图的整理及拼接 421

（二）地形图的平面控制 421

（三）断面选择 421

（四）绘制河槽断面 422

二、模型制造外业工作 422

（一）建立模型的边界墙 422

（二）模型填土 422

（三）河床横断面放样 422

（四）模型床面塑造 422

第四节 模型试验 422

一、模型检验 422

（一）复核模型 422

（二）水面线校正试验 422

（三）流向、流速和流量分配校正式验 423

（四）其它辅助性试验 423

二、正式试验 423

（一）试验操作前的准备及检查工作 423

（二）正式试验的进行 423

三、资料的整理与分析 423

附录 425

附录一 年历对照表 425

附录二 中国历代尺度表 426

附录三 土类野外鉴别方法 427

1．碎石类土及砂类土野外鉴别（表1） 427

2．粘性土野外鉴别（表2） 427

3．最新沉积粘性土野外鉴别（表3） 427

附录四 糙率表 428

1．西北地区河流洪水糙率系数表（表1） 428

2．西南地区河流洪水糙率系数表（表2） 431

3．华北、东北地区河流洪水糙率系数表（表3） 434

4．中南、华东地区河流洪水糙率系数表（表4） 436

5．中南、华东地区河滩洪水糙率系数表（表5） 439

6．天然河道糙率表（表6） 440

7．滩地糙率表（表7） 441

8．波尔达柯夫糙率表（表8） 442

9．渠道糙率表（表9） 443

附录五 水文频率计算常用图表 444

1．经验频率P=m/n+1×100%值表（表1） 444

2．当Cs为平均数时皮尔逊Ⅲ型曲线纵坐标KP表（表2） 445

3．皮尔逊Ⅲ型曲线的离均系数φP值表（表3） 446

4．皮尔逊Ⅲ型曲线的模比系数KP值表（表4～11） 448

5．皮尔逊Ⅲ型曲线K=f(P)图（图1～17） 461

6．当Cv=1，Cs为负值时皮尔逊Ⅲ型曲线φP值表（表12） 478

7．克里茨基与门凯里频率累计分布曲线KP值表（表13） 478

8．克里茨基与门凯里曲线K=f(P)图（图18～28） 480

9．两次不同重现期流量推求设计流量换算系数X(T1/T2)值表（表14～24） 491

附录六 各地区暴雨参数图 502

（一）西北地区 503

1．陕西地区暴雨参数S1%等值线图 503

2．甘、宁及青海（部分）、内蒙（部分）地区暴雨参数S1%等值线图 504

3．南疆地区暴雨参数S1%等值线图 506

4．青海地区暴雨参数S1%等值线图 508

（二）西南地区 509

5．西南地区最大暴雨强度a2%等值线图 509

（三）华北地区 511

6．华北地区暴雨参数〓H24等值线图 511

7．华北地区暴雨参数Cv24等值线图 513

8．华北地区暴雨参数n等值线图 515

9．华北地区暴雨参数b等值线图 517

（四）东北地区 518

10．东北地区暴雨参数〓H24等值线图 518

11．东北地区暴雨参数Cv24等值线图 519

12．东北地区暴雨参数n等值线图 520

13．东北地区暴雨参数b等值线图 521

（五）中南、华东地区 522

14．中南、华东地区H24(1%)等值线图 522

15．中南、华东地区H24(2%)等值线图 524

16．中南、华东地区n2等值线图（t＞1小时） 526

附录七 容许（不冲刷）流速表 528

1．非粘性土的容许（不冲刷）平均流速表（表1） 528

2．粘性土的容许（不冲刷）平均流速表（表2） 529

3．石质土的容许（不冲刷）平均流速表（表3） 529

4．渠道容许不冲流速表 529

（1）坚硬岩石和人工护面的渠道（表4） 529

（2）均质粘性土质渠道（表5） 530

（3）均质非粘性土质渠道（表6） 530

5．桥梁浅基各种防护类型容许最大流速表（表7） 530

6．各种铺砌类型的容许流速和糙率表（表8） 530

附录八 涵洞常用式样及水力特征表 531

1．钢筋混凝土圆形涵洞（表1） 531

2．石及混凝土拱形涵洞（表2） 533

3．钢筋混凝土、混凝土及石盖板箱涵（单、双孔）（表3） 534

4．泄水隧洞（表4） 534

5．钢筋混凝土圆形倒虹吸管（表5） 535

6．倒虹吸管出入口外渠道内水力性质表（表6） 536

附录九 桥梁式样及主要尺寸 536

1．道碴桥面钢筋混凝土梁（表1） 537

2．道碴桥面低高度钢筋混凝土梁（表2） 538

3．道碴桥面先张法预应力混凝土梁（表3～4） 539

4．道碴桥面后张法预应力混凝土梁（表5） 540

5．道碴桥面低高度先张法预应力混凝土梁（表6） 541

6．道碴桥面后张法预应力混凝土梁（表7） 542

7．焊接钢板梁（单线）（表8） 542

8．单线铁路栓焊钢桁梁（表9） 543

9．铁路、公路下承栓焊钢桁梁（表10） 544

10．双线铁路栓焊下承钢桁梁（表11） 544

11．钢筋混凝土板梁与钢梁的结合梁（单线）（表12） 545

12．石拱桥（单线）（表13） 545

附录十 各级公路主要技术指标 546

主要参考资料及文献 547