跨河橋橋位變更設(shè)計(jì)探討

跨河橋橋位變更設(shè)計(jì)探討某高等級(jí)大路K51-I-470跨河橋原設(shè)計(jì)為1～l6m石拱橋。由于地質(zhì)和水文調(diào)查不夠認(rèn)真，致使0#臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)開(kāi)挖時(shí)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的承載力，現(xiàn)場(chǎng)水文調(diào)查發(fā)覺(jué)橋梁過(guò)水面積不夠，需變更橋梁設(shè)計(jì)。變更的主要內(nèi)容是上部構(gòu)造采納PC空心板，基礎(chǔ)除2#臺(tái)仍采納擴(kuò)大基礎(chǔ)外，0#臺(tái)、1#墩擬采納樁基礎(chǔ)。為降低橋梁工程造價(jià)，除了合理選擇橋梁結(jié)構(gòu)形式外，還需合理進(jìn)行橋位設(shè)計(jì)。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及調(diào)整構(gòu)造物的布設(shè)等。

1變更設(shè)計(jì)前后主要技術(shù)參數(shù)的比較

在進(jìn)行橋梁修改設(shè)計(jì)時(shí)，首先對(duì)橋梁的主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了修改，結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可以看出：變更前后橋面中心標(biāo)高基本全都，變更后的結(jié)構(gòu)形式有所改進(jìn)。變更后的橋孔凈跨和橋梁全長(zhǎng)比變更前增大。由于設(shè)計(jì)洪水頻率提高，相應(yīng)橋梁的各種技術(shù)參數(shù)均應(yīng)有所提高，但變更后的橋孔凈長(zhǎng)比變更前增長(zhǎng)太多，何況同一跨徑的PC空心板梁橋下有效過(guò)水面積要比石拱橋改善許多。

2合理選擇橋位

橋位應(yīng)選在符合水文、地形、地貌及工程地質(zhì)等方面要求的位置。從水文方面考慮，應(yīng)選在河道順直、穩(wěn)定，灘地較高、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)觀看，變更后橋梁所在河灘較寬，加上0#臺(tái)橋頭引道原為農(nóng)田地段，現(xiàn)為填方路堤，除使小部分洪水通過(guò)澆灌涵外，大部分洪水都將匯合于橋梁下面通過(guò)，使河灘簡(jiǎn)單淤積，因此，變更后的橋梁建成后需作必要的河床疏導(dǎo)、整治。但總體來(lái)看變更后的橋位比變更前的橋位抱負(fù)。

3合理進(jìn)行水文計(jì)算和橋孔長(zhǎng)度確定

水文計(jì)算的目的是推求符合相應(yīng)頻率的設(shè)計(jì)洪水水位流量。在此之前要正確劃分所設(shè)計(jì)的橋位屬于何種類(lèi)型的河段，并在斷面上合理劃分河槽、河灘，確定河槽與河灘的洪水糙率系數(shù)。

該橋中心樁號(hào)為婁漣(婁底一漣源)大路K51+465．50處，系山區(qū)溪流，橋面中心標(biāo)高158．17m，河槽內(nèi)為砂石，歷史最高洪水位標(biāo)高為150．67m，下游洪水位標(biāo)高為151．88m，推算出橋位處歷史最高洪水位標(biāo)高為152．12m，測(cè)得水面比降i為4．2‰。

河灘、河槽的過(guò)水面積w和水面寬度B見(jiàn)表2。因水面寬大于平均水深的10倍，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。斷面流量的計(jì)算可采納二種方法：

式中：Ht為河灘的平均水深；Wt為河灘的過(guò)水面積；Bt為河灘的水面寬度；為河灘中水的流速；Qt，為河灘中水的流量。

式中：HC為河槽的平均水深；WC為河槽的過(guò)水面積；BC為河槽的水面寬度；νC為河槽中水的流速；QC為河槽中水的流量。

式中：φ為地貌系數(shù)，取0．06；h為徑流厚度(mm)，取78ram；z為被植物或凹地滯留的徑流厚度(mm)．取20mm；F為流域面積．取30km2；β為洪水傳播影響洪峰流量的折減系數(shù)，取0．7；γ、δ為折減系數(shù)，γ=1．0，δ=1．0。

比較二種計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果，全斷面總流量相差在5％之內(nèi)。設(shè)計(jì)流量QS采納較大值，為282m3/S，求凈過(guò)水面積：

原設(shè)計(jì)為1孔16m石拱橋，設(shè)計(jì)洪水位標(biāo)高為152．123m(1954年洪水位)，河床標(biāo)高為148．734m(河床為石質(zhì))，則橋下凈過(guò)水面積：

計(jì)算結(jié)果表明，橋下凈過(guò)水面積比計(jì)算面積小13．57㎡，加之變更設(shè)計(jì)時(shí)要恢復(fù)一條人行道路，這樣就額外增加了橋下凈面積，更不能保證洪水在橋下安全通過(guò)。因此建議增大過(guò)水面積。依據(jù)橋臺(tái)開(kāi)挖狀況，建議將原1孔16m石拱橋改為2孔16mPC空心板，并對(duì)梁橋的0#橋臺(tái)作特別設(shè)計(jì)．那么橋下凈過(guò)水面積：

W′q=12×(152．123—148．734)×2=81．34㎡W0=67．79㎡

該河段穩(wěn)定，橋孔凈長(zhǎng)可采納河槽寬度公式LJ=K(Qs／Qc)nBC計(jì)算，其中K=0．84，，n=0．90，則Lj=0．84×(282／217．25)0·×13．75=14．61m。

鑒于1#橋臺(tái)基礎(chǔ)已施工完畢，完全可以利用，最終經(jīng)比較確定上部構(gòu)造采納2孔16m鋼筋砼空心板橋，實(shí)際橋孔凈長(zhǎng)為32．0m。

依據(jù)《大路橋位勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ062—91)，應(yīng)留意以下幾點(diǎn)：①對(duì)水文計(jì)算的基本資料應(yīng)審核其牢靠性、獨(dú)立性、全都性和系列代表性；②水文計(jì)算可依據(jù)資料及地區(qū)特點(diǎn)采納多種計(jì)算方法，經(jīng)分析選用合理的計(jì)算方法；③影響橋孔凈長(zhǎng)的因素校多，除進(jìn)行必要的橋長(zhǎng)計(jì)算外，還應(yīng)結(jié)合橋位地形、斷面形態(tài)、河床地質(zhì)、橋前雍水、沖刷狀況、橋頭引道填土高度等綜合分析確定橋孔凈長(zhǎng)；④山區(qū)河段的橋孔布設(shè)，對(duì)于開(kāi)闊河段，其橋孔布設(shè)允許壓縮河灘，但不能壓縮河槽，橋頭河灘路堤應(yīng)與洪水流向正交，否則應(yīng)增大橋孔。

4結(jié)束語(yǔ)

1)應(yīng)依據(jù)場(chǎng)地條件、河流平面形狀和河流的穩(wěn)定程度等因素確定橋梁所處的河段。

2)橋位設(shè)計(jì)合理與否直接影響橋梁的基本尺寸和布局，也直接打算橋梁在修建和使用過(guò)程中是否最合理、最經(jīng)濟(jì)。

3)橋位應(yīng)選擇在河道順直、穩(wěn)定，灘地較高、較窄，河窄，河岸穩(wěn)固，工程地質(zhì)較好的河段上。

4)河床的灘、槽劃分精確?????與否，對(duì)橋孔長(zhǎng)度計(jì)算影響極大，應(yīng)依據(jù)河段平面形態(tài)、植被分布狀況合理劃分河床灘、槽。

5)為便于劃分河床灘、槽及真實(shí)地計(jì)算洪水流量，在河床縱斷面測(cè)量時(shí)，應(yīng)依據(jù)河床