關于合理進行橋位設計的探討

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

摘要： 以319國道某橋橋位設計為例，分析、探討了橋位選擇、水文計算及橋孔凈長的確定時應注意的一些問題。

　　關鍵詞： 橋位選擇水文計算橋孔凈長的確定探討

　　前言

　　橋梁是道路跨越河流的主要形式，路線工程中橋梁工程的造價占了較大的比重，有資料表明：根據工程造價歷史資料統(tǒng)計分析，一般橋梁工程的造價占整條線路工程的10~30%[1].要降低橋梁工程造價，除了合理選擇橋梁結構形式外，就是正確合理進行橋位設計了，而橋位設計又是橋梁設計的主要任務。橋位設計的主要內容包括：橋位選擇、水文計算、橋梁孔徑和墩臺基底埋置深度的確定以及調治構造物的布設等[2].本文僅以319國道某橋為例對橋位選擇、水文計算及橋孔凈長的確定進行探討。

　　1.新、老橋設計的主要技術參數的比較

　　廈門至成都的319國道我省境內段以逐段按二級公路標準進行改造，其中某橋老橋由上級主管部門鑒定屬危橋，為考慮該路段今后改造接線順暢、施工方便等原因，特另選橋位新建一座橋梁，現將其新、老橋主要技術參數比較如下：主要技術參數319國道某橋新老橋面中心標高（米） 121.17 121.05設計洪水頻率1/100 1/50孔徑及結構形式4孔16米鋼筋砼T梁5孔8米亂石拱橋梁全長（米） 84.42 53.2相互位置新橋位于老橋下游70米以上比較可以看出：新老橋橋面中心標高基本一致，新橋的結構形式有所改進，新橋的橋孔凈跨比老橋增大，新橋的橋梁全長比老橋增長。作為新建一座橋梁，由于公路等級的提高，相應橋梁的各種技術參數均應有所提高，但以上的比較結果中，似乎覺得新橋的橋孔凈長比老橋增長太多，何況同一跨徑的鋼筋砼T型梁橋的橋下有效過水面積要比石拱橋改善很多。從施工圖預算看，該鋼筋砼T型梁橋每延米建筑安裝工程的平均單價以達2.4萬元，試想如在滿足使用的前提下，橋梁全長縮短10米，就是為國家節(jié)約投資二十余萬元。

　　2.正確合理進行橋位設計

　　2.1合理選擇橋位

　　橋位設計首先就要合理選擇橋位，橋位應選在符合水文、地形、地物、地貌及工程地質等方面的要求處，對通航河道還應符合通航方面的要求。水文方面橋位應選在河道順直、穩(wěn)定、灘地校高、較窄，且河槽能通過大部分計算流量的河段上。從現場觀察，新橋橋位的河灘較寬，加上橋軸前進方向河灘靠岸處有一條人工開挖的農田灌溉水渠，經洪水的沖刷，使河灘中有一堆較大沉積物，平常上面長有雜草和灌木，新橋建成后需作必要的河床疏導、整治?？傮w看來新橋橋位沒有老橋橋位理想。

　　2.2合理進行水文計算，經濟布設橋孔長度

　　水文計算的目的就是推求符合相應頻率的設計洪水水位流量。在此之前還要正確劃分所設計的橋位屬于何種類型的河段，并在實地在形態(tài)斷面上合理劃分河槽、河灘，合理確定河槽與河灘的洪水糙率系數。現該橋的設計流量與橋孔凈長計算如下：

　　一、基本情況該橋址中心樁號為319國道K1037+959.6處，系山區(qū)河流，其上游約70米處有一座5孔8米的石拱橋，橋面標高121.05米，河槽內為砂礫，經調查歷史最高洪水位標高為119.00米，下游洪水位標高為118.83米，推算出橋位處歷史最高洪水位標高為118.93米，測得水面比降為1‰。

　　二、形態(tài)斷面流量、流速計算河灘、河槽的過水面積W和水面寬度B計算見附表：因水面寬大于平均水深的10倍，所以計算灘、槽斷面的流速時水力半徑用灘、槽的平均水深代替，濕周用水面寬代替河灘部分：Ht=Wt/Bt=（126.45+75.84）/（87.60+47.60）=202.29/135.2= 1.5mVt=mHt2/3 I1/2 =25×1.502/3×0.0011/2=1.04m/sQt=WtVt=202.29×1.04=210.38m3/s河槽部分：Hc=Wc/Bc= 194.63/54.65=3.56mVc=mHc2/3I1/2=40×3.562/3×0.0011/2=2.95m/sQc=WcVc=194.63×2.95=574.16m3/s全斷面總流量Q總=Qt+Qc=210.38+574.16=784.54m3/s全斷面平均流速Vo=Q總/W總= 784.54/396.92=1.98m/s取設計流量為：Qs=790m3/s

　　三、橋孔凈長計算該河段屬穩(wěn)定河段，按河槽寬度公式：Lj=K （Qs/Qc）nBc進行計算因穩(wěn)定河床K=0.84 n=0.90則有Lj=0.84×（790/574.16）0.9×54.65=61m經比較確定上部構造采用4孔16米鋼筋砼簡支梁橋，即實際橋孔凈長為64.0米。以上橋孔凈長是根據河槽寬度公式計算而來。我們知道河槽是河流宣泄洪水和輸送泥沙的主要通道，河槽往往是常年流水，底沙處于運動狀態(tài)，植物不易生長。而河灘則只是在汛期才有流水，無明顯的底沙運動，通常有草類、樹木等植物生長。從該橋的水文調查得知，其常年流水的河槽并沒有54.65米寬。

　　根據《公路橋位勘測設計規(guī)范》JTJ062-91[3]的如下各條規(guī)范：第7.1.2條對水文計算的基本資料應審核其可靠性、獨立性、一致性和系列代表性。

　　第7.1.3條水文計算可根據資料情況及地區(qū)特點采用多種方法計算，經分析論證后選用其合理的計算成果。

　　第8.2.2條影響橋孔凈長的因素較多，除進行必要的橋長計算外，尚應結合橋位地形、斷面形態(tài)河床地質、橋前雍水、沖刷深度、橋頭引道填土高度等綜合分析確定橋孔凈長。

　　第8.3.5條山區(qū)河段的橋孔布設。開闊河段橋孔布設允許壓縮河灘，但不能壓縮河槽。橋頭河灘路堤應盡量與洪水主流流向正交，否則應增大橋孔。

　　又根據實際情況，在設計水位，河灘、河槽的洪水糙率系數，洪水比降參數都不改變的情況下，只將河槽河灘的劃分稍作調整，河灘的范圍為K1037+840~K1037+927.76與K1037+ 958~K1038+029.85，河槽的范圍為 K1037+927.76~K1037+958，河灘、河槽的累計過水面積及寬度計算如下：Wt1= 126.45m2 Bt1=87.60m Wt2=157.01m2 Bt2=71.85m Wc=113.46m2 Bc=30.40m然后計算出洪水流量為Q總=673.99m3/s.計算橋孔凈長時取設計流量為Qs=700m3/s.按河槽寬度公式計算得橋孔凈長為：Lj= 48.25m按單寬流量公式計算得橋孔凈長為：Lj=54.36m通過以上兩種方法計算，綜合考慮可取橋孔凈長為Lj=54m8m/s取設計流量為：Qs=790m3/s

　　三、橋孔凈長計算該河段屬穩(wěn)定河段，按河槽寬度公式：Lj=K （Qs/Qc）nBc進行計算因穩(wěn)定河床K=0.84 n=0.90則有 Lj=0.84×（790/574.16）0.9×54.65=61m經比較確定上部構造采用4孔16米鋼筋砼簡支梁橋，即實際橋孔凈長為64.0米。以上橋孔凈長是根據河槽寬度公式計算而來。我們知道河槽是河流宣泄洪水和輸送泥沙的主要通道，河槽往往是常年流水，底沙處于運動狀態(tài)，植物不易生長。而河灘則只是在汛期才有流水，無明顯的底沙運動，通常有草類、樹木等植物生長。從該橋的水文調查得知，其常年流水的河槽并沒有54.65米寬。

　　根據《公路橋位勘測設計規(guī)范》JTJ062-91[3]的如下各條規(guī)范：

　　第7.1.2條對水文計算的基本資料應審核其可靠性、獨立性、一致性和系列代表性。

　　第7.1.3條水文計算可根據資料情況及地區(qū)特點采用多種方法計算，經分析論證后選用其合理的計算成果。

　　第8.2.2條影響橋孔凈長的因素較多，除進行必要的橋長計算外，尚應結合橋位地形、斷面形態(tài)河床地質、橋前雍水、沖刷深度、橋頭引道填土高度等綜合分析確定橋孔凈長。

　　第8.3.5條 山區(qū)河段的橋孔布設。開闊河段橋孔布設允許壓縮河灘，但不能壓縮河槽。橋頭河灘路堤應盡量與洪水主流流向正交，否則應增大橋孔。又根據實際情況，

　　3幾點認識

　　3.1橋位設計的合理與否直接影響橋梁的基本尺寸和布局，亦直接決定橋梁在修建和使用過程中是否達到最合理、最經濟。應正確理解、靈活運用《公路橋梁勘測設計規(guī)范》。

　　3.2應根據場地條件、河流平面外形和河流的穩(wěn)定程度等因素合理確定橋梁所處的河段是屬于哪一類型的河段。

　　3.3橋位應選擇在河道順直、穩(wěn)定、灘地較高、較窄、河岸穩(wěn)固、工程地質較好的河段上。

　　3.4河床的灘、槽劃分準確與否，對橋孔長度計算影響極大，應根據河段平面形態(tài)、植被分布情況在橋位現場認真調查研究合理劃分河床灘、槽。

　　3.5為合理劃分河床灘、槽及真實地計算洪水流量，應在河床縱斷面測量時根據河床斷面形狀變化點和一定距離中加設測點樁，并且斷面測量的縱、橫向偏差應符合規(guī)定要求。

　　3.6河灘、河槽的洪水糙率系數、水面比降等均應按規(guī)范規(guī)定合理確定。3.7對橋位設計流量和橋孔凈長的推算結果應根據多種因素綜合分析論證確定。

　　參考文獻：

　　[1]、交通部公路工程定額站編公路工程造價工程師培訓教材《公路工程技術》1998.

　　[2]、熊廣忠主編《橋涵水力水文計算》北京人民交通出版社出版1983.

　　[3]、JTJ062-91《公路橋位勘測設計規(guī)范》北京人民交通出版社出版1998.11.

　　[4]、張學齡主編《橋涵水文》北京人民交通出版社出版1990.在設計水位，河灘、河槽的洪水糙率系數，洪水比降參數都不改變的情況下，只將河槽河灘的劃分稍作調整，河灘的范圍為K1037+840~K1037+927.76與K1037+ 958~K1038+029.85，河槽的范圍為K1037+927.76~K1037+958，河灘、河槽的累計過水面積及寬度計算如下：Wt1= 126.45m2 Bt1=87.60m Wt2=157.01m2 Bt2=71.85m Wc=113.46m2 Bc=30.40m然后計算出洪水流量為Q總=673.99m3/s.計算橋孔凈長時取設計流量為Qs=700m3/s.按河槽寬度公式計算得橋孔凈長為：Lj= 48.25m按單寬流量公式計算得橋孔凈長為：Lj=54.36m通過以上兩種方法計算，綜合考慮可取橋孔凈長為Lj=54