試析高速公路的橋梁水文計(jì)算

摘 要：在高速公路建設(shè)中，橋梁是其通過(guò)河流的主要途徑，公路和橋梁在工程建設(shè)中所占的比重較大，相關(guān)水文計(jì)算和調(diào)查在其中發(fā)揮著重要作用，水文計(jì)算的內(nèi)容較多，主要涉及洪水位、流量、橋孔沖刷等。文章在分析高速公路橋梁沿線水文情況的基礎(chǔ)上，對(duì)水文計(jì)算情況進(jìn)行了介紹，以供相關(guān)人士交流和借鑒。

關(guān)鍵詞：高速公路 橋梁水文 計(jì)算

引 言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通事業(yè)的進(jìn)步，人們對(duì)高速公路和橋梁建設(shè)的需求也越來(lái)越多，橋梁水文計(jì)算在高速公路建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，為了使高速公路建設(shè)工程更好的進(jìn)行，文章從以下兩方面進(jìn)行了研究。

一、高速公路橋梁沿線水文情況

此次研究項(xiàng)目涉及橋梁水文的計(jì)算和調(diào)查工作，在橋梁的設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要作用，另外橋梁水文計(jì)算的精度也會(huì)影響橋梁建設(shè)的安全性和可靠性，同時(shí)也可以作為考量橋梁是否經(jīng)濟(jì)、適用的依據(jù)。在此次研究中橋梁水文計(jì)算主要涉及流量、橋位、橋梁孔徑、墩臺(tái)底部所埋深度等相關(guān)情況。

此次研究以甘肅省境內(nèi)的橋梁為研究對(duì)象。該高速公路沿線兩側(cè)均為山體，同時(shí)這里降雨相對(duì)較少，道路呈縱橫分布趨勢(shì)，橋梁附近河流的流向?yàn)樽晕飨驏|。該地區(qū)農(nóng)業(yè)種植戶較多，在橋梁計(jì)算的過(guò)程中應(yīng)明確橋梁的具體位置，對(duì)橋梁孔徑進(jìn)行合理選擇[1]。

二、水文計(jì)算情況

（一）流量計(jì)算

橋涵流量計(jì)算法，在全國(guó)使用水文分區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式的過(guò)程中對(duì)河流的流域面積進(jìn)行了確定，即F（流域面積）小于5萬(wàn)平方千米的河流才可以使用，其中該公式的組合方法為：分區(qū)流量Q2%=KFn'，在計(jì)算Q2%的過(guò)程中應(yīng)先求出K數(shù)值和n'數(shù)值，同時(shí)根據(jù)相關(guān)表格中Q1%/ Q2%的數(shù)值得出Q1%數(shù)值。該項(xiàng)目中研究的是甘肅地區(qū)，該地區(qū)的水文編號(hào)為36，通過(guò)查找相關(guān)數(shù)據(jù)表格得出K=0.82～1.52 n'=0.8

同時(shí)知道Q1%/ Q2%的數(shù)值為 1.17。

在此基礎(chǔ)上可以知道Q1%=1.78F0.8

根據(jù)該地區(qū)的公路橋涵的水文參數(shù)可以知道其水文分區(qū)編號(hào)為：44-1區(qū)。

同時(shí)查找到該地區(qū)的K=4.35 n'=0.64。

此外根據(jù)Q1%/ Q2%的數(shù)值為1.25

可以得到Q1%=5.44F0.64

由以上的參數(shù)值可以計(jì)算出需要的設(shè)計(jì)流量。

根據(jù)上面的公式可以了解到每條河流的總流量，而分布到每座橋梁時(shí)，可以根據(jù)河流的河床大小和已知水庫(kù)的泄洪位置對(duì)流量加以分配，在分配的過(guò)程中設(shè)計(jì)合理的方案。

（二）橋梁水力計(jì)算方法

首先有關(guān)設(shè)計(jì)流速和流量的計(jì)算公式為：V=（1）

Q=W×V（2）

該公式中的W表示過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，Q表示流量，R表示水力半徑，V表示流速，n表示河床糙率，I表示水面的比降。

其次對(duì)橋面最低標(biāo)高的計(jì)算公式為：

Hmin=HS+∑Δh+Δh0+ΔhJ

在該公式中HS表示設(shè)計(jì)洪水位，∑Δh表示河流的具體位置情況，在計(jì)算的過(guò)程中需要根據(jù)水拱、浪高等形式加以計(jì)算，Δh0表示連同橋面鋪裝高度在內(nèi)的橋梁上部結(jié)構(gòu)的高度，ΔhJ表示橋下凈空的安全數(shù)值，Hmin表示橋面的最低高度。

再次在沖刷計(jì)算的過(guò)程中，首先需要了解河槽的一般沖刷情況，根據(jù)公路橋位設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范可以看出主要的計(jì)算方式為：

Q2=×Qp （3）

（三）有關(guān)暴雨的計(jì)算

首先需要計(jì)算暴雨量，不同時(shí)間段暴雨量的大小可根據(jù)相關(guān)參數(shù)等值位線圖加以統(tǒng)計(jì)，了解其不同時(shí)間段暴雨的平均數(shù)值。

其次可根據(jù)相關(guān)手冊(cè)表了解有關(guān)皮爾遜曲線，對(duì)不同時(shí)間段暴雨的量有所了解。比如在計(jì)算P=1%不同時(shí)間段的降雨量時(shí)可根據(jù)公式Htp=Ktp×平均Ht。

在有關(guān)面暴雨量計(jì)算的過(guò)程中可根據(jù)暴雨高區(qū)點(diǎn)面了解系數(shù)αt和匯水面積F及時(shí)間t之間的關(guān)系，對(duì)于P=1%不同時(shí)間段的暴雨量Htp面積可根據(jù)公式Htp×αt得出。

（四）洪峰流量的計(jì)算方式

對(duì)于產(chǎn)流系數(shù)的計(jì)算可根據(jù)有關(guān)表中的數(shù)據(jù)得出出損率f=4mm/hr，f3天=2.7mm/hr。在此基礎(chǔ)上根據(jù)地形圖紙和相關(guān)的推理公式了解匯流參數(shù)m和θ之間的關(guān)系，從而得出m=1.5。

之后對(duì)洪峰流量Qm加以確定，在計(jì)算的過(guò)程中可先假設(shè)Qm=7900 m3/s、7960 m3/s，之后借助公式t=0.278θ/mQm1/4得出匯流的歷時(shí)。繪出Qm和t之間的關(guān)系。另外根據(jù)該關(guān)系圖也可以得出橫縱坐標(biāo)的相關(guān)數(shù)值，比如Qm=7950m3/s，知道t=2.40hr，當(dāng)確定t的時(shí)間段在1到6小時(shí)之間后可判斷np、sp是否正確，進(jìn)而計(jì)算出洪峰流量。

（五）橋墩局部沖刷計(jì)算公式

局部沖刷主要是指當(dāng)較大水流進(jìn)入橋孔時(shí)，在橋墩、前緣兩側(cè)部位會(huì)出現(xiàn)繞流，進(jìn)而發(fā)生漩渦，在此過(guò)程中不斷向下流延伸，將床面的泥沙等物質(zhì)沖走，在橋墩上面、橋臺(tái)前緣兩側(cè)部位會(huì)出現(xiàn)沖刷坑，這樣便出現(xiàn)了局部沖刷[4]。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，橋梁水文在計(jì)算的過(guò)程中具有很多不確定因素，使其變得更為復(fù)雜和特殊，文章在分析高速公路橋梁水文情況的基礎(chǔ)上，從流量、橋墩局部沖刷計(jì)算方式等進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，希望對(duì)高速公路橋梁建設(shè)工作有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王良成.高速公路橋梁集中排水系統(tǒng)計(jì)算分析[J].工程質(zhì)量，2016，34（3）：87-89.

[2] 胡勇. 試析高速公路橋梁高墩施工技術(shù)[J]. 城市建設(shè)理論研究（電子版）， 2017（33）.78-79.

[3] 鄒瓊芳.試析高速公路橋梁施工注漿技術(shù)的具體應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017（9）.

[4] 張石寶.試析高速公路橋梁高墩施工技術(shù)[J].江西建材，2017（19）：157-157.

作者簡(jiǎn)介：鄭博（1990—） ，性別：男，民族：漢族，籍貫：甘肅平?jīng)?職稱：助理工程師，研究方向：橋涵設(shè)計(jì)，單位：甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院股份有限公司。