跨河橋梁通航凈空尺度的確定和驗(yàn)算方法

賀亮鑫

（江西省港航管理局贛州分局，江西 贛州 341000）

跨河橋梁通航凈空尺度的確定和驗(yàn)算方法

賀亮鑫

（江西省港航管理局贛州分局，江西 贛州 341000）

本文強(qiáng)調(diào)了跨河橋梁通航凈空尺度的確定對(duì)航道通航環(huán)境及航運(yùn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要影響，并通過(guò)闡釋跨河橋梁通航凈空尺度的定義，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，以跨河拱橋?yàn)榻榻B典型，提出了該型橋梁通航凈高的計(jì)算方法，并應(yīng)用于實(shí)際工作中進(jìn)行驗(yàn)算，進(jìn)而來(lái)評(píng)定橋梁通航凈高是否達(dá)標(biāo)。

跨河橋梁；拱橋；通航凈空尺度；驗(yàn)算方法

1 跨河橋梁通航凈空尺度的定義

通航凈空尺度主要包括通航凈寬和凈高，其尺度大小主要取決所在跨通航河流的等級(jí)和規(guī)劃后何種設(shè)計(jì)代表船型和船隊(duì)的尺度，以及橋址處河勢(shì)狀態(tài)等。橋梁通航凈空尺度除必須滿足《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ139-2014）要求外，還應(yīng)根據(jù)橋位附近航道走勢(shì)、通航水流條件和有無(wú)特殊船舶（隊(duì)）通航的要求進(jìn)行分析，必要時(shí)可適當(dāng)增大通航凈空尺度。

2 跨河橋梁通航凈空尺度的確定

隨著目前跨河橋梁數(shù)目不斷增多，確定并校驗(yàn)橋梁通航凈空尺度是否滿足規(guī)范要求對(duì)橋區(qū)航道乃至上下游整個(gè)航道的通航環(huán)境以及航運(yùn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著至關(guān)重要的影響。筆者將根據(jù)實(shí)際管理工作經(jīng)驗(yàn)結(jié)合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，談一談跨河橋梁通航凈空尺度的確定及驗(yàn)算的計(jì)算方法。

2.1 通航凈寬的確定

《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱“標(biāo)準(zhǔn)”）中明確規(guī)定了跨河橋梁在滿足相關(guān)條件下的最小通航凈寬要求。但由于橋區(qū)航道實(shí)際的河道地形、水流條件不盡相同，航道規(guī)劃航行船舶（隊(duì)）也不相同，實(shí)際設(shè)計(jì)中，尚需根據(jù)實(shí)際情況驗(yàn)算跨河橋梁的通航凈空尺度，必要時(shí)需進(jìn)行船模試驗(yàn)，以驗(yàn)證船舶（隊(duì)）的航行安全。本文就以江西贛南地區(qū)天然渠化河流為主，做簡(jiǎn)要闡述。

由于船舶航行主要受水流流速和流態(tài)的影響，對(duì)流速小，流態(tài)好，河道順直，駕駛員視野開(kāi)闊，船舶（隊(duì)）易于操作的河段，船舶（隊(duì)）可近似正交橋跨軸線的方式通過(guò)跨河橋梁。因此當(dāng)水流流向與跨河橋梁軸線的法線方向一致，其偏向角小于50時(shí)，通航凈寬的驗(yàn)算多采用《航道整治工程技術(shù)規(guī)范》的航道標(biāo)準(zhǔn)寬度，即：

2.2 通航凈高的確定

橋梁的通航凈高是指橋區(qū)航道最高通航水位以上至橋梁結(jié)構(gòu)物上部結(jié)構(gòu)底緣的距離符合“標(biāo)準(zhǔn)”的規(guī)定?！皹?biāo)準(zhǔn)”給出了相應(yīng)等級(jí)航道應(yīng)滿足的最小尺度，不同等級(jí)的航道所要求的通航凈空高度是不同的。在確定跨河橋梁通航凈高時(shí)還應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：

（1）根據(jù)橋梁下游水利工程距橋址的距離和蓄水位，計(jì)算下游大壩回水曲線，用以確定回水范圍和橋址的回水高度，作為橋梁通航凈高的計(jì)算依據(jù)。

（2）確定凈高應(yīng)留一定富裕度。因?yàn)殡S著工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作的逐漸深入和設(shè)計(jì)精度的提高，一些相應(yīng)的工程技術(shù)指標(biāo)會(huì)有不同程度的修改和變更，因此在確定結(jié)構(gòu)物各部分高程時(shí)，應(yīng)保證工程實(shí)施后不影響到大橋的通航尺度。

根據(jù)跨河橋梁通航凈高的定義，并考慮上述因素，通航凈高可按下式計(jì)算：

式中：HM—設(shè)計(jì)最小通航凈高（m）；

h—通航最大船舶（隊(duì)）空載時(shí)的干舷高度（m）；

△h—考慮航行技術(shù)等因素的富裕高度（m）；

η0—對(duì)于庫(kù)區(qū)河段，考慮淤積和壅水等因素的預(yù)留高度（m）。

3 跨河拱橋通航凈高的確定和驗(yàn)算方法

在實(shí)際工作中,由于通航凈寬易于確定和校驗(yàn),且目前橋梁的建設(shè)發(fā)展趨勢(shì)為大跨、單跨橋梁，所以在滿足船舶通航凈寬方面問(wèn)題不大，反而在通航凈高的確定和設(shè)計(jì)上由于受建造成本、水位變化、防汛抗洪等諸多因素等的影響，難以確定。而這其中又以跨河拱橋的凈高最難控制和校驗(yàn)。

筆者根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)贛州地區(qū)部分跨河拱橋通航凈高的計(jì)算，來(lái)校驗(yàn)是否滿足“標(biāo)準(zhǔn)”要求，從而評(píng)定橋梁通航凈高是否達(dá)標(biāo)。

如圖1所示，根據(jù)國(guó)家通航尺度標(biāo)準(zhǔn)的上底寬b值，確定拱橋的通航上底寬，以此為基礎(chǔ)通過(guò)幾何相似關(guān)系和勾股弦定理確定上底寬線至拱頂?shù)母叨菶值和上底（寬）線高程，從而計(jì)算出通航凈空H值和通航側(cè)高h(yuǎn)值，與標(biāo)準(zhǔn)尺度比較，確定拱橋尺度是否達(dá)標(biāo)。

圖1

設(shè)：拱曲線半徑為R；工作水位情況下的側(cè)高為h；工作水位到拱頂高為H；凈寬為D；上底寬為b；拱弦高為M。即：

（1）AB/M=2R/AB；AB2=2RM；

（2）AB2=M2+D2/4； R=(M2+D2/4)/2M；

（3）M=H-h；

（4）E=R-√(R2-b2/4)；

上底線高程=工作水位+H-E；通航凈空：H=上底線高程－最高通航水位HDH；拱橋的通航凈空側(cè)高等于通航凈空高度h=H-M。

根據(jù)以上計(jì)算方法，列舉幾座跨河拱橋進(jìn)行實(shí)際踐驗(yàn)算，并由此評(píng)定橋梁通航凈高是否達(dá)標(biāo)。驗(yàn)算結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

表1

表2

4 結(jié)語(yǔ)

跨河橋梁通航尺度的設(shè)計(jì)對(duì)所在河段的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響。在設(shè)計(jì)之初，橋梁的通航尺度除了要滿足“標(biāo)準(zhǔn)”要求外，更要契合航道的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃。有規(guī)劃要求的，要按照規(guī)劃要求對(duì)跨河橋梁進(jìn)行凈寬、凈高的設(shè)計(jì)，否則就會(huì)制約發(fā)展、阻礙發(fā)展，如果到那時(shí)候再對(duì)無(wú)法滿足發(fā)展要求的橋梁進(jìn)行拆除重建的話，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)就會(huì)造成巨大的損失和浪費(fèi)。比如桃江信豐縣小河口鎮(zhèn)以下河段納入贛粵運(yùn)河規(guī)劃線路的組成部分，因此該段航道直至贛江全線按照Ⅲ級(jí)航道規(guī)劃要求對(duì)橋梁的通航凈空尺度進(jìn)行設(shè)計(jì),航道管理部門也必須按照Ⅲ級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)要求做好對(duì)跨河橋梁的交通行政許可的審批工作。

[1]陳明棟,王多銀.探討跨江橋梁通航凈空尺度和通航安全保障措施[J].水運(yùn)工程,2001(4):42-43.

U442.5

A

1006—7973（2017）10-0053-02

10.13646/j.cnki.42-1395/u.2017.10.023