橋梁建設(shè)中問(wèn)題探討

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摘要：以319國(guó)道某橋橋位設(shè)計(jì)為例，分析、探討了橋位選擇、水文計(jì)算及橋孔凈長(zhǎng)的確定時(shí)應(yīng)注意的一些問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：橋位選擇水文計(jì)算橋孔凈長(zhǎng)的確定探討

0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(jià)占了較大的比重，有資料表明：根據(jù)工程造價(jià)歷史資料統(tǒng)計(jì)分析，一般橋梁工程的造價(jià)占整條線路工程的10~30%「1」。要降低橋梁工程造價(jià)，除了合理選擇橋梁結(jié)構(gòu)形式外，就是正確合理進(jìn)行橋位設(shè)計(jì)了，而橋位設(shè)計(jì)又是橋梁設(shè)計(jì)的主要任務(wù)。橋位設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：橋位選擇、水文計(jì)算、橋梁孔徑和墩臺(tái)基底埋置深度的確定以及調(diào)治構(gòu)造物的布設(shè)等「2」。本文僅以319國(guó)道某橋?yàn)槔龑?duì)橋位選擇、水文計(jì)算及橋孔凈長(zhǎng)的確定進(jìn)行探討。

1新、老橋設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)的比較

廈門至成都的319國(guó)道我省境內(nèi)段以逐段按二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造，其中某橋老橋由上級(jí)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(xiàn)將其新、老橋主要技術(shù)參數(shù)比較如下：

主要技術(shù)參數(shù)319國(guó)道某橋新老橋面中心標(biāo)高(米)121.17121.05設(shè)計(jì)洪水頻率1/1001/50孔徑及結(jié)構(gòu)形式4孔16米鋼筋砼t梁5孔8米亂石拱橋梁全長(zhǎng)(米)84.4253.2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(biāo)高基本一致，新橋的結(jié)構(gòu)形式有所改進(jìn)，新橋的橋孔凈跨比老橋增大，新橋的橋梁全長(zhǎng)比老橋增長(zhǎng)。作為新建一座橋梁，由于公路等級(jí)的提高，相應(yīng)橋梁的各種技術(shù)參數(shù)均應(yīng)有所提高，但以上的比較結(jié)果中，似乎覺(jué)得新橋的橋孔凈長(zhǎng)比老橋增長(zhǎng)太多，何況同一跨徑的鋼筋砼t型梁橋的橋下有效過(guò)水面積要比石拱橋改善很多。從施工圖預(yù)算看，該鋼筋砼t型梁橋每延米建筑安裝工程的平均單價(jià)以達(dá)2.4萬(wàn)元，試想如在滿足使用的前提下，橋梁全長(zhǎng)縮短10米，就是為國(guó)家節(jié)約投資二十余萬(wàn)元。

2正確合理進(jìn)行橋位設(shè)計(jì)

2.1合理選擇橋位

橋位設(shè)計(jì)首先就要合理選擇橋位，橋位應(yīng)選在符合水文、地形、地物、地貌及工程地質(zhì)等方面的要求處，對(duì)通航河道還應(yīng)符合通航方面的要求。水文方面橋位應(yīng)選在河道順直、穩(wěn)定、灘地校高、較窄，且河槽能通過(guò)大部分計(jì)算流量的河段上。從現(xiàn)場(chǎng)觀察，新橋橋位的河灘較寬，加上橋軸前進(jìn)方向河灘靠岸處有一條人工開(kāi)挖的農(nóng)田灌溉水渠，經(jīng)洪水的沖刷，使河灘中有一堆較大沉積物，平常上面長(zhǎng)有雜草和灌木，新橋建成后需作必要的河床疏導(dǎo)、整治。總體看來(lái)新橋橋位沒(méi)有老橋橋位理想。

2.2合理進(jìn)行水文計(jì)算，經(jīng)濟(jì)布設(shè)橋孔長(zhǎng)度

水文計(jì)算的目的就是推求符合相應(yīng)頻率的設(shè)計(jì)洪水水位流量。在此之前還要正確劃分所設(shè)計(jì)的橋位屬于何種類型的河段，并在實(shí)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(shù)。

現(xiàn)該橋的設(shè)計(jì)流量與橋孔凈長(zhǎng)計(jì)算如下：

一、基本情況

該橋址中心樁號(hào)為319國(guó)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(biāo)高121.05米，河槽內(nèi)為砂礫，經(jīng)調(diào)查歷史最高洪水位標(biāo)高為119.00米，下游洪水位標(biāo)高為118.83米，推算出橋位處歷史最高洪水位標(biāo)高為118.93米，測(cè)得水面比降為1‰。

二、形態(tài)斷面流量、流速計(jì)算

河灘、河槽的過(guò)水面積w和水面寬度b計(jì)算見(jiàn)附表：

因水面寬大于平均水深的10倍，所以計(jì)算灘、槽斷面的流速時(shí)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=1.5m

vt=mht2/3i1/2=25×1.502/3×0.0011/2=1.04m/s

qt=wtvt=202.29×1.04=210.38m3/s

河槽部分：

hc=wc/bc=194.63/54.65=3.56m

vc=mhc2/3i1/2=40×3.562/3×0.0011/2=2.95m/s

qc=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(shè)計(jì)流量為：qs=790m3/s

三、橋孔凈長(zhǎng)計(jì)算

該河段屬穩(wěn)定河段，按河槽寬度公式：lj=k(qs/qc)nbc進(jìn)行計(jì)算

因穩(wěn)定河床k=0.84n=0.90

則有l(wèi)j=0.84×(79574.16)0.9×54.65=61m

經(jīng)比較確定上部構(gòu)造采用4孔16米鋼筋砼簡(jiǎn)支梁橋，即實(shí)際橋孔凈長(zhǎng)為64.0米。

以上橋孔凈長(zhǎng)是根據(jù)河槽寬度公式計(jì)算而來(lái)。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(yùn)動(dòng)狀態(tài)，植物不易生長(zhǎng)。而河灘則只是在汛期才有流水，無(wú)明顯的底沙運(yùn)動(dòng)，通常有草類、樹(shù)木等植物生長(zhǎng)。從該橋的水文調(diào)查得知，其常年流水的河槽并沒(méi)有54.65米寬。根據(jù)《公路橋位勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》jtj062-91「3」的如下各條規(guī)范：

第7.1.2條對(duì)水文計(jì)算的基本資料應(yīng)審核其可靠性、獨(dú)立性、一致性和系列代表性。

第7.1.3條水文計(jì)算可根據(jù)資料情況及地區(qū)特點(diǎn)采用多種方法計(jì)算，經(jīng)分析論證后選

用其合理的計(jì)算成果。

第8.2.2條影響橋孔凈長(zhǎng)的因素較多，除進(jìn)行必要的橋長(zhǎng)計(jì)算外，尚應(yīng)結(jié)合橋位地形、斷面形態(tài)河床地質(zhì)、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(zhǎng)。

第8.3.5條山區(qū)河段的橋孔布設(shè)。

開(kāi)闊河段橋孔布設(shè)允許壓縮河灘，但不能壓縮河槽。橋頭河灘路堤應(yīng)盡量與水主流流向正交，否則應(yīng)增大橋孔。

又根據(jù)實(shí)際情況，在設(shè)計(jì)水位，河灘、河槽的洪水糙率系數(shù)，洪水比降參數(shù)都不改變的情況下，只將河槽河灘的劃分稍作調(diào)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(jì)過(guò)水面積及寬度計(jì)算如下：

wt1=126.45m2bt1=87.60mwt2=157.01m2bt2=71.85mwc=113.46m2bc=30.40m然后計(jì)算出洪水流量為q總=673.99m3/s。計(jì)算橋孔凈長(zhǎng)時(shí)取設(shè)計(jì)流量為qs=700m3/s。

按河槽寬度公式計(jì)算得橋孔凈長(zhǎng)為：lj=48.25m

按單寬流量公式計(jì)算得橋孔凈長(zhǎng)為：lj=54.36m

通過(guò)以上兩種方法計(jì)算，綜合考慮可取橋孔凈長(zhǎng)為lj=54m

3幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

3.1橋位設(shè)計(jì)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(guò)程中是否達(dá)到最合理、最經(jīng)濟(jì)。應(yīng)正確理解、靈活運(yùn)用《公路橋梁勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》。

3.2應(yīng)根據(jù)場(chǎng)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(yīng)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(zhì)較好的河段上。

3.4河床的灘、槽劃分準(zhǔn)確與否，對(duì)橋孔長(zhǎng)度計(jì)算影響極大，應(yīng)根據(jù)河段平面形態(tài)、植被分布情況在橋位現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)真調(diào)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(shí)地計(jì)算洪水流量，應(yīng)在河床縱斷面測(cè)量時(shí)根據(jù)河床斷面形狀變化點(diǎn)和一定距離中加設(shè)測(cè)點(diǎn)樁，并且斷面測(cè)量的縱、橫向偏差應(yīng)符合規(guī)定要求。

3.6河灘、河槽的洪水糙率系數(shù)、水面比降等均應(yīng)按規(guī)范規(guī)定合理確定。

3.7對(duì)橋位設(shè)計(jì)流量和橋孔凈長(zhǎng)的推算結(jié)果應(yīng)根據(jù)多種因素綜合分析論證確定。

參考文獻(xiàn)：

「1」、交通部公路工程定額站編公路工程造價(jià)工程師培訓(xùn)教材《公路工程技術(shù)》1998。

「2」、熊廣忠主編《橋涵水力水文計(jì)算》北京人民交通出版社出版1983。

「3」、jtj062-91《公路橋位勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》北京人民交通出版社出版1998.11。

「4」、張學(xué)齡主編《橋涵水文》北京人民交通出版社出版1990。

附：該橋過(guò)水面積計(jì)算表

樁號(hào)河床標(biāo)高（m）水深（m）平均水深（m）水面寬度（m）過(guò)水面積（m2）累計(jì)過(guò)水面積（m2）合計(jì)

k1037+840118.9300河灘wt1：126.45m2bt1：87.60m

0.958.498.07

+848.49117.031.98.07

1.916.2830.93

+864.77117.031.939

1.915.2324.67

+880117.031.963.67

1.6219.9726.76

+899.97117.591.3490.43

1.3220.0326.44

+920117.621.31116.45

1.267.69.58

+927.6117.721.21126.45

1.982.44.75河槽wc：194.63m2bc：54.65m

+930116.182.75131.2

3.4313.43

+931114.824.11134.63

4.0114.558.15

+945.5115.023.91192.78

3.7712.547.13

+958115.313.62239.91

3.5619.669.78

+977.6115.433.5309.69

2.454.6511.39

+982.25117.541.39321.08

1.7214.7525.37河灘wt2：75.84m2bt2：47.60m

+997116.882.05346.45

2.4837.44

k1083+000116.022.91353.89

2.051020.5

+010117.741.19374.39

1.191821.42

+028117.741.19395.81

0.061.851.11

+29.85118.930396.92