橋涵水文橋梁與環(huán)境科技報(bào)告

1、.橋涵水文第一次研討會 -橋梁與環(huán)境專題姓 名： * 專 業(yè)：道路橋梁與渡河工程學(xué) 號： 21715202 完 成 日 期： 2017.12.8 .橋涵水文第一次研討會-橋梁與環(huán)境專題摘要：橋梁生態(tài)系統(tǒng)是由橋梁建筑主體和與之相聯(lián)系的環(huán)境背景以及橋梁景觀所構(gòu)成。橋梁生態(tài)系統(tǒng)是一個復(fù)雜的類似城市生態(tài)系統(tǒng)又具有自然生態(tài)系統(tǒng)的全部特征的人工生態(tài)系統(tǒng)，同時符合人文景觀的特點(diǎn)。橋梁建設(shè)必須走可持續(xù)發(fā)展的道路，實(shí)現(xiàn)人類與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。橋梁環(huán)境保護(hù)應(yīng)從保護(hù)橋梁生態(tài)系統(tǒng)的角度來進(jìn)行，充分考慮到工程地質(zhì)環(huán)境、水文地質(zhì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境和人文景觀這幾個方面。本次研討，大家分別從正反兩個角度評析了國內(nèi)諸如杭州灣大橋

2、、重慶朝天門大橋；國外諸如瑞士薩爾基那山谷橋、塔科馬大橋等經(jīng)典案例。這些橋梁中有些以橋梁與環(huán)境協(xié)調(diào)美觀而聞名于世；有些則因環(huán)境因素美觀欠佳，甚至發(fā)生坍塌等巨大災(zāi)難。本次報(bào)告總結(jié)將從正反兩面對一些經(jīng)典案例進(jìn)行深入分析，并且對課堂上同學(xué)探討提出的待深入思考的問題提出我的看法。關(guān)鍵詞：橋梁與環(huán)境、案例分析。0引言以橋梁為主體，橋梁跨越的河流、海域、山澗、峽谷等地形、地貌地質(zhì)等，橋位所在地區(qū)的氣象、水文、植被、生物群落等，形成了其獨(dú)特的自然環(huán)境。橋梁與橋位周圍的河流、海洋及湖泊等水域、山澗峽谷等自然環(huán)境，形成了一個相互影響、制約的系統(tǒng)。在建橋的過程中力求做到橋來那個與橋位環(huán)境和諧共存，才能避免橋梁受到

3、自然災(zāi)害的氣息；同事，這樣也不會因?yàn)闃蛄旱慕ㄔO(shè)而環(huán)境的破壞，從而達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。以下，我講具體分條闡述橋梁與環(huán)境因素：（1）可持續(xù)發(fā)展的要求：1987年，聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展委員會發(fā)表文件我們的未來，指出“可持續(xù)發(fā)展是既滿足當(dāng)代人的需要，又不對后代人滿足其需要的能力構(gòu)成危害的發(fā)展”。它有兩層含義，一是將滿足人類的基本需要放在優(yōu)先地位來考慮；二是將人類的發(fā)展和需求限制在地球的資源和自然地理環(huán)境的承受能力相協(xié)調(diào)的范圍之內(nèi)。（2）橋梁與河流與海洋環(huán)境：橋梁建設(shè)者不僅僅要考慮設(shè)計(jì)好橋梁實(shí)體，還必須處理好橋梁與河流、海洋、高原、山嶺的環(huán)境關(guān)系。橋梁修建不應(yīng)當(dāng)阻擋洪水、潮汐，不應(yīng)當(dāng)引起河床海床的不利變形

4、。橋梁洪水水毀、地震破壞等及大跨度懸索橋及斜拉橋風(fēng)致震動破壞等自然災(zāi)害，都是橋梁結(jié)構(gòu)無力承受自然環(huán)境因素的作用，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或失衡的結(jié)果。（例如塔科馬大橋的風(fēng)震摧毀、杭州灣跨海大橋、舟山連島工程（以金塘大橋?yàn)槔┞塞}腐蝕問題及海洋災(zāi)害防治等。）（3）人類活動對橋梁環(huán)境的影響主要包括河床過度或不合理采砂導(dǎo)致的橋梁破壞及河床泄洪能力下降（欣澤-里貝羅大橋，廣東九江大橋撞船致毀事件）；山嶺隧道的棄渣和生活區(qū)改河影響生態(tài)環(huán)境和橋梁安全；山區(qū)縱向橋或高架橋影響山區(qū)急流河槽水流等等。（4）橋梁美學(xué)及人文景觀因素的考慮建筑是一種文化現(xiàn)象， 反映人類文化意識是它的一種功能。橋梁與其他類型的建筑具有共通的美

5、學(xué)屬性， 能反映地方與社會的人文內(nèi)涵。在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)時， 有意識地將人文內(nèi)涵應(yīng)用于方案中， 并以合適的造型加以體現(xiàn)， 能提升橋梁的景觀品質(zhì)， 凸顯橋梁的個性特征， 使其真正成為地區(qū)標(biāo)志。隨著人民生活水平的提高和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對周圍自然環(huán)境有了更高的要求，橋梁要與自然環(huán)境相和諧， 必然要加強(qiáng)橋梁美觀設(shè)計(jì)，使得橋梁美學(xué)順應(yīng)歷史發(fā)展。橋梁景觀總是與地景、城市景觀相伴生，有時其復(fù)合景觀意義更大。（例如悉尼大橋與悉尼歌劇院的景觀伴生成為悉尼甚至澳大利亞的標(biāo)志；武漢長江大橋與與龜蛇兩山的景觀伴生一直為武漢城市的驕傲等。）1. 案例一：重慶朝天門大橋-城市環(huán)境與橋梁融合的典范1.1.朝天門大橋的水文環(huán)境重慶

6、朝天門大橋水文環(huán)境是河床寬度570m，水深18m，洪水時最大表面流速4.07m/s，設(shè)計(jì)流量88700m3 /s，由于洪水期河道中部普遍流速較大 , 若采用400m跨徑的橋梁 , 其北岸主墩附近流速較大 , 接近 4.0 m/s , 橋墩所引起的挑流對附近水流條件影響較大。此外 , 主墩位于外石梁的延長線上, 迎水面寬度較大,在汛期位于河道主流區(qū),對流場有較大干擾 , 容易對通航安全構(gòu)成影響。由水文條件決定此處應(yīng)設(shè)置大跨度的橋梁，減少橋墩對流場的影響。1.2.設(shè)計(jì)方案比選橋位處的地質(zhì)條件為長江河流侵蝕地貌。該段長江由南向北流，河谷走向與地質(zhì)構(gòu)造線走向近于一致。地貌為壯年期河谷地貌，沿線出露地層

7、為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組沉積巖層和 第四系全新統(tǒng)松散土層。兩江岸均為巖質(zhì)岸，土層厚度小，未見塌岸現(xiàn)象，不存在岸坡再造問 題。綜上所述，場地不良地質(zhì)現(xiàn)象不發(fā)育。 場地總體地勢較平緩，區(qū)域構(gòu)造作用輕微，未見滑坡、斷層、崩塌、地面塌陷、塌岸、地表移動等不良地質(zhì)現(xiàn)象。地質(zhì)條件有利于大跨徑拱橋的建設(shè)。根據(jù)三種方案的比選，最終選擇546m的鋼結(jié)構(gòu)拱橋。在橋址的選擇上，充分考慮了與周邊立交、軌道交通的連接。距江北梁沱碼頭和港區(qū)較遠(yuǎn)，對港區(qū)作業(yè)和船只進(jìn)出影響較小，南岸橋頭線位遠(yuǎn)離武警醫(yī)院，同時有位置設(shè)置錨旋 ; 下游橋軸線由于遠(yuǎn)離彈子石轉(zhuǎn)盤中心區(qū)域 , 因此下游橋軸線的房屋拆遷量也較少。1.3.外觀設(shè)計(jì)（1）在色

8、彩設(shè)計(jì)上,主色調(diào)上進(jìn)行突出的設(shè)計(jì)，彰顯個性, 合理運(yùn)用較高的彩色度 , 并且彩色度要突出 , 不能亂 , 因此選擇一種或兩種顏色較好 。 在橋的兩岸多為高樓和樹木 , 交相輝映的如果是雜亂無章的形態(tài) , 就非常的不適合成為 城市的標(biāo)志性建筑 , 那么對于色彩的搭配 , 在主色調(diào)上不應(yīng)該占用過多的成分。 周圍色彩調(diào)查根據(jù)全方位的周圍環(huán)境色彩調(diào)查 , 周圍的環(huán)境主要的色彩 , 是以綠 、黃色調(diào)的灰色系為主要范疇。 調(diào)查的過程是多次數(shù) 、多角度的，要根據(jù)不同的季節(jié)進(jìn)行分析 , 在朝天門大橋的周邊，占據(jù)最主要范圍的則是江面和天空，天色的改變意味著江面的色 調(diào)。 同時北岸和南岸的色調(diào)也有著不同的傾向。

9、（2）燈光設(shè)計(jì)：大橋景觀工程采用點(diǎn)、線、面三種手法相結(jié)合來表現(xiàn) 大橋夜景 , 主要光源由線形燈、輪廓燈、投光燈及橋銘牌燈組成 , 輔以路燈照明構(gòu)成整個大橋景觀工程 。 在主拱上下弦采用大功率高亮度 橋體輪廓燈 點(diǎn)光源 ,間距4 米 , 以點(diǎn)連線方式 , 表現(xiàn)主拱的輪廓 。在全橋 上下橋 面的橋身外側(cè) , 采用線形投光燈 , 連續(xù)布燈 , 以表現(xiàn)橋梁 連接兩岸的延伸性 , 同時表現(xiàn)出雙層橋的空間層 次感 。在主拱兩側(cè)的上下弦之間的桁架和主橋兩側(cè)上下橋而之間的 桁架采用窄光束投光燈相向照亮桁架外立面 , 以表現(xiàn)橋梁 整體的氣勢。2. 案例二：舟山連島工程-金塘大橋-惡劣海洋環(huán)境下的工程典范2.1.

10、金塘大橋的水文環(huán)境舟山連島工程金塘大橋位于舟山金塘島與寧波鎮(zhèn)海間的灰鱉洋海域，起點(diǎn)為金塘小嶺（K28+957），在客運(yùn)碼頭南約200m下海，跨越瀝港水道、灰鱉洋，然后南偏前進(jìn)至寧波鎮(zhèn)海。金塘大橋包含主通航孔橋、東通航孔橋、西通航孔橋、非通航孔橋、淺水區(qū)引橋、金塘側(cè)引橋、鎮(zhèn)海側(cè)引橋，大橋長21.020km，建設(shè)規(guī)模巨大，氣象、水文、地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，橋位處于海洋環(huán)境中，受海水侵蝕的問題突出。金塘大橋氣候惡劣，水文、地形、地質(zhì)情況復(fù)雜，海水年平均溫度17.3 ，年均含鹽度2.56%，環(huán)境腐蝕類型為III類海水氯化物引起鋼筋銹蝕的近海和海洋環(huán)境。2.2應(yīng)對海洋腐蝕采取的措施（1）金塘大橋采用海工高

11、性能混凝土，控制混凝土滲透性能，提高混凝土自身防腐性能。海工高性能混凝土是目前最有效、最經(jīng)濟(jì)的防腐基本措施，以其良好的施工性能、密實(shí)性，較好的體積穩(wěn)定性和抗裂性能在海洋環(huán)境下得到廣泛應(yīng)用。（2）浪濺區(qū)混凝土摻加氨基醇類阻銹劑。（3）預(yù)制和現(xiàn)澆墩身均使用透水模板布，降低氯離子擴(kuò)散系數(shù)（4）采用環(huán)氧鋼筋（5）索塔混凝土涂覆防腐涂層，其作用就是通過涂層隔離鋼筋與腐蝕介質(zhì)的接觸來達(dá)到防腐的目的。在鋼筋表面涂層控制良好的情況下, 涂層鋼筋能有效地延緩鋼筋銹蝕。2.3.設(shè)計(jì)方案比選（結(jié)構(gòu)、橋位）就橋位選擇而言，有同學(xué)提問了為何不能按照圖中箭頭指向的趨勢進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合趙健凱同學(xué)與相關(guān)資料進(jìn)行分析，我們就可以

12、給出如下回答：橋位選擇的控制要素有金塘側(cè)的瀝港船廠，寧波側(cè)的岸線規(guī)劃及利用；錨地，七里錨地、金塘錨地；地物，高壓電纜及塔架、陸軍額油庫及碼頭。限制該同學(xué)所提出的橋位選擇方案是金塘浦口港口，截止至今年12月8日，寧波舟山港金塘大浦口集裝箱碼頭年吞吐量突破100萬標(biāo)箱，為了不限制該大型港口的使用，綜合考慮之后才選用了實(shí)際方案。就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，金塘大橋設(shè)計(jì)之初共擬定了三種結(jié)構(gòu)方案：鋼箱梁斜拉橋、混合梁斜拉橋、疊合梁斜拉橋，三種方案比較如下，最終敲定鋼箱梁斜拉橋。案例三：人類行為對橋梁環(huán)境的影響-欣澤里貝羅大橋3.1欣澤里貝羅大橋的水文環(huán)境欣澤里貝羅大橋橫跨伊比利亞半島的多羅河自東向西連接Porto地

13、區(qū)與VilaNovadeGaia地區(qū)。多羅河是伊比利亞半島第三大河流，全長897 km，流域覆蓋很廣，水流湍急，事實(shí)上，多羅在歐洲的凱特爾語系的意思是“水”。水源補(bǔ)給海拔高度2157米，河段區(qū)平均高度0米，年平均流量700立方米，特大洪水流量17,000立方米。3.2橋毀原因分析2001年3月4日晚,欣澤里貝羅災(zāi)難(也稱為Entre-os-Rios災(zāi)難)發(fā)生，葡萄牙欣澤里貝羅大橋倒塌,59人死亡,包括一輛公共汽車和三輛車穿越河濱。最直接和主要的原因是長達(dá)20余年之久的無節(jié)制采砂，過度和不規(guī)則的人工采砂導(dǎo)致了改變天然河道形態(tài)，斜流股流集中沖刷，局部河段河床畸形下切。（類似廣東九江大橋撞船事件）無

14、論上下游，采砂必定造成河道底部沖刷加劇，下游采砂，形成砂坑；上游水流將會夾帶上游河床內(nèi)泥沙填補(bǔ)，直接后果就是上游河床頂面降低，橋梁樁基礎(chǔ)沖刷線下降，樁身受力區(qū)變小，橋體可能發(fā)生沉降或坍塌。上游采砂，砂坑會導(dǎo)致水流形成渦流，局部改變水流方向，影響流速，進(jìn)而增加樁周沖刷深度，影響橋梁穩(wěn)定性。過度采砂導(dǎo)致橋墩裸露甚至 失穩(wěn)的悲劇在我國也時有發(fā)生，2011年7月1日起施行的公路安全保護(hù)條例第二十四條規(guī)定：“禁止在公路橋梁跨越河道上、下游的下列范圍內(nèi)采砂：1）特大型公路橋梁跨越的河道上游500；下游3000；2）大型公路橋梁跨越的河道上游500m，下游2000m；3）中小型公路橋梁跨越的河道上游500m

15、，下游100m。4.總結(jié)與未盡事宜由朝天門大橋與金塘大橋的案例分析可得出以下結(jié)論：（1）城市橋梁設(shè)計(jì)時的環(huán)境因素并不僅限于水文和地質(zhì)因素。周邊的交通設(shè)施、建筑功能、色彩氛圍、鄰近橋梁的橋型和色彩都是廣義上的環(huán)境因素，在設(shè)計(jì)中都應(yīng)該有合理的調(diào)查和考慮。（2）對于橋位選址的“舍近求遠(yuǎn)”問題，橋位選址不單單是距離長短的考量，更重要的是要結(jié)合水文、地質(zhì)、地物、經(jīng)濟(jì)等環(huán)境與非環(huán)境因素綜合考量。（3）對于橋柱沖刷的問題，事實(shí)上橋柱沖刷無法消除，不過，通過合理設(shè)置橋孔及其附屬物，調(diào)冶構(gòu)造物的使用（導(dǎo)流堤與導(dǎo)流壩等）可以有效預(yù)防；再結(jié)合檢測手段，對潛在的橋墩過度的隱患及時治理，以防相似悲劇重演。未盡事宜：關(guān)于

16、金塘大橋水文環(huán)境對比選方案決策的影響以及研討會上同學(xué)提出的“清濟(jì)大橋?yàn)楹螌覛医?？”，網(wǎng)上所涉及資料甚少，遺憾的是，本次總結(jié)報(bào)告未能給出解答。5.參考文獻(xiàn)與資料1 橋梁的人文內(nèi)涵，高宗余1 , 張強(qiáng)2 , 龍濤2(1. 華中科技大學(xué)土木工程力學(xué)學(xué)院, 湖北武漢430074 ;2. 中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院有限公司, 湖北武漢430050)，橋梁建設(shè)2006年第5期文章編號 :1003 - 4722(2006)05 - 0044 042 橋梁環(huán)境芻議，魏華兵，朱穎彥，葛永剛，黃梅（湖北路橋有限責(zé)任公司，湖北武漢；中國科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，四川成都寶雞文理學(xué)院，陜西寶雞) 15(4):688-701，云南地理環(huán)境研究2006年5月第18卷3期。3 橋梁與環(huán)境相互協(xié)調(diào)的重要性以及橋梁美學(xué)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，彭義強(qiáng)，福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院4 橋梁美學(xué)價值體系研究J. 劉成,李麗,唐仁偉. 四川建筑. 2013(05)5 從南寧大橋初探橋梁美觀設(shè)計(jì)，高明昌，( 中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司橋梁隧道處 西安 710000)建筑科學(xué)2008（15）6 橋梁與環(huán)境-210152-第一次研討.pptx7 橋梁與環(huán)境-217151-第一次研討.pptx8 橋梁與環(huán)境-217152-第一次研討.pp