橋梁設(shè)計(jì)中的水文問(wèn)題探析

沈孟營(yíng)

湖北長(zhǎng)大智聯(lián)工程咨詢有限公司

橋梁設(shè)計(jì)中的水文問(wèn)題探析

沈孟營(yíng)

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高速公路在完成橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，水文問(wèn)題是一個(gè)非常重要的影響因素，因此也是越來(lái)越受到重視。在高速公路橋梁設(shè)計(jì)工作開(kāi)展時(shí)，需要根據(jù)相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，能夠詳細(xì)準(zhǔn)確地獲取水文資料，結(jié)合橋梁的實(shí)際情況，認(rèn)真分析，對(duì)其所收集的資料進(jìn)行反復(fù)核實(shí)和檢查，選取更加精確、真實(shí)的資料，采用適當(dāng)?shù)姆绞胶拖鄳?yīng)的參數(shù)完成設(shè)計(jì)操作，從而保證推求結(jié)果的準(zhǔn)確性和合理性?；诖吮疚姆治隽藰蛄涸O(shè)計(jì)中的水文問(wèn)題。

橋梁設(shè)計(jì)；水文；要點(diǎn)

1 橋梁水毀原因分析

分析橋梁水毀的原因，除了部分橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低外，主要有如下幾個(gè)方面。(1)橋位選擇不當(dāng)是主要原因，例如橋位位于河灣，凹岸沖刷嚴(yán)重，或橋位與洪水中泓線斜交，都可能沖毀橋頭引道。另外河灘橋孔分配不合理，橋位處于游蕩變遷性河段，或在水土流失和發(fā)生特大洪水時(shí)，主流擺動(dòng)、侵蝕等影響河床逐漸擴(kuò)寬，也能造成橋梁水毀。(2)水文計(jì)算中推求的設(shè)計(jì)流量偏小，以致橋孔設(shè)計(jì)偏小，排洪能力不足而水毀。(3)墩臺(tái)基礎(chǔ)埋深不夠，受到嚴(yán)重沖刷而倒塌，形成橋梁水毀，這主要是忽略了河流的自然沖淤變化，例如靠近與大河匯合的支流上的橋梁，當(dāng)支流受大河洪水頂托時(shí)，常常會(huì)造成支流河口的淤積，但當(dāng)支流發(fā)生大洪水而大河未發(fā)生洪水，這些河口段的淤積又會(huì)大部或全部被沖刷，造成河床因嚴(yán)重沖刷而下降。(4)橋孔設(shè)計(jì)缺乏必要的調(diào)治構(gòu)造物及防沖刷措施，沖毀橋臺(tái)或橋頭引道，進(jìn)而使橋梁局部或全部遭到破壞。

2 水文調(diào)查、勘測(cè)及工程地質(zhì)勘察

2.1 水文調(diào)查與勘測(cè)的目的在于了解河流的水文情況，為橋位設(shè)計(jì)提供必要的水文資料。一般情況下，應(yīng)進(jìn)行下列各項(xiàng)工作：(1)水文站觀測(cè)資料的收集;(2)形態(tài)調(diào)查;(3)水文觀測(cè)及其它。

2.2 其中，橋梁設(shè)計(jì)對(duì)于所在位置的水文情況具有較高的要求，需要對(duì)附近的水文情況進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和測(cè)量，只有對(duì)附近的水文環(huán)境有一個(gè)詳細(xì)的了解才能夠進(jìn)行橋梁建設(shè)。水文調(diào)查勘測(cè)主要包括以下幾個(gè)方面的工作：

(1)第一，調(diào)查和收集現(xiàn)有的相關(guān)的水文資料，通過(guò)掌握現(xiàn)有水文資料能夠有效的了解當(dāng)?shù)貧v史水文情況，可以提供有力的參考。第二，形態(tài)調(diào)查。第三，進(jìn)行相應(yīng)的水文觀測(cè)，如果還有其它的要求，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)量。

(2)為了對(duì)當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料有一個(gè)很好的了解，應(yīng)該向當(dāng)?shù)氐臍庀蟛块T(mén)進(jìn)行溝通，獲取當(dāng)?shù)氐臍v史氣象情況。同時(shí)對(duì)橋位附近的現(xiàn)有橋梁和水工建筑物也應(yīng)進(jìn)行必要的調(diào)查。

(3)為了確保橋梁建設(shè)的穩(wěn)定性保證橋梁的安全，需要對(duì)橋梁位置進(jìn)行工程地質(zhì)勘查，掌握當(dāng)?shù)氐牡貙忧闆r。工程地質(zhì)勘察是為了查明橋位區(qū)域的地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象水文地質(zhì)等工程地質(zhì)條件，探明橋梁墩臺(tái)和構(gòu)造物處地基覆蓋層與基巖風(fēng)化層的厚度、基巖的風(fēng)化與構(gòu)造破碎程度、軟弱夾層的情況及地下水的狀態(tài)，測(cè)試巖土的物理力學(xué)特性，提供地基的基本承載力數(shù)據(jù)或樁側(cè)摩阻力數(shù)據(jù)，并對(duì)邊坡及地基的穩(wěn)定性，不良地質(zhì)的危害程度和地下水對(duì)地基的影響程度等作出評(píng)價(jià)。

(4)工程地質(zhì)勘察主要進(jìn)行橋位區(qū)域的地質(zhì)調(diào)查和測(cè)繪，地質(zhì)勘探和測(cè)試，天然建筑材料的調(diào)查和料場(chǎng)的測(cè)繪，以及必要的試驗(yàn)工作。對(duì)于地質(zhì)情況復(fù)雜的地基，配合設(shè)計(jì)和施工，進(jìn)行施工檢驗(yàn)，鑒定巖土地基特性，并提出處理措施的建議。

(5)最后，應(yīng)編寫(xiě)工程地質(zhì)報(bào)告，闡明橋位區(qū)域的工程地質(zhì)條件，作出評(píng)價(jià)，提出合理建議。

3 設(shè)計(jì)流量計(jì)算

對(duì)于有流量監(jiān)測(cè)資料的情況下，完成洪峰流量推算時(shí)，可以利用附近的水文站來(lái)對(duì)橋梁的設(shè)計(jì)流量進(jìn)行詳細(xì)的推算，得出比較準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)流量大小，通常要求選擇年份不低于20年的年最大流量值作為主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)大小，利用水文統(tǒng)計(jì)法來(lái)完成推算過(guò)程，提升計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，保證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確、有效。

將年份最大流量資料按照大小順序進(jìn)行排列觀察，準(zhǔn)確計(jì)算出不同流量大小的發(fā)生頻率，同時(shí)能夠繪制經(jīng)驗(yàn)頻率曲線圖，采用適線法來(lái)繪制相應(yīng)的理論頻率曲線圖，選定三個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，利用這選定的三個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，能夠準(zhǔn)確計(jì)算出洪水設(shè)計(jì)頻率大小，計(jì)算相應(yīng)的設(shè)計(jì)流量，最后根據(jù)該地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)值大小來(lái)進(jìn)行推算，得出相對(duì)比較準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)值大小。

4 設(shè)計(jì)洪水位推求

第一，流量—水位(Q-H)關(guān)系曲線法。在設(shè)計(jì)洪水位大小時(shí)，可以根據(jù)已經(jīng)獲取的資料和信息，在詳細(xì)分析和計(jì)算的基礎(chǔ)上，繪制出斷面的流量、水位曲線圖，能夠從曲線圖上獲取相應(yīng)流量的水位，也就是在對(duì)應(yīng)流量基礎(chǔ)上選擇適合的設(shè)計(jì)水位，同時(shí)結(jié)合上游、下游調(diào)查的歷史洪水位大小等相關(guān)資料和信息，能夠?qū)λ魄蟮脑O(shè)計(jì)水位進(jìn)行詳細(xì)的核對(duì)，當(dāng)然也可以利用水文基線、水文站斷面的流量、水位曲線圖來(lái)獲取相應(yīng)的洪水位大小，準(zhǔn)確完成洪水坡度設(shè)計(jì)，采用比降法進(jìn)行計(jì)算，準(zhǔn)確推算出洪水?dāng)嗝娴脑O(shè)計(jì)水位大小。

第二，水位相關(guān)法。當(dāng)水文站離設(shè)計(jì)斷面很近，流域面積相差小于5%，且河道的水文條件又相差不大，設(shè)計(jì)斷面處有部分水位觀測(cè)資料時(shí)，則設(shè)計(jì)水位可利用設(shè)計(jì)斷面與水文站的水位相關(guān)曲線查得。即以設(shè)計(jì)流量作為水文站觀測(cè)流量，從水文站的Q-H曲線中，查得相應(yīng)水位，再以此水位從設(shè)計(jì)斷面與水文站的水位相關(guān)曲線查得設(shè)計(jì)斷面相應(yīng)設(shè)計(jì)水位。該水位應(yīng)以河床、水面比降等加以校核。若設(shè)計(jì)斷面與水文站的流域面積相差大于5%時(shí)，則用經(jīng)驗(yàn)公式或其他辦法調(diào)整設(shè)計(jì)斷面的設(shè)計(jì)水位。

總之，橋梁過(guò)短或者橋高過(guò)低會(huì)造成水毀，橋梁過(guò)長(zhǎng)或者過(guò)高又會(huì)增加不必要的投資。因此應(yīng)該給予橋梁水文工作予以充分地重視，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其研究非常有必要。

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[2]劉一兵.橋梁設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及解決對(duì)策[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，2015，08：99.

[3]惠濤.公路橋梁設(shè)計(jì)中的水文計(jì)算與分析[J].河南科技，2005，08：60-61.