橋梁通航凈空尺度復(fù)核方法的探討

盧健楊 廣東省佛山航道事務(wù)中心禪城航標(biāo)與測繪所

當(dāng)前我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，交通現(xiàn)代化建設(shè)取得了重大進(jìn)展，跨江橋梁的數(shù)量增多及船舶大型化，橋梁通航凈空尺度對航道的發(fā)展和船舶的航行有著深遠(yuǎn)的影響，對現(xiàn)有橋梁通航凈空尺度的復(fù)核，有利于航道維護(hù)管理和航行安全。橋梁通航凈空尺度復(fù)核方法先是建立橋梁平立面測量控制網(wǎng)，利用全站儀極坐標(biāo)法進(jìn)行碎步測量，取得特征點(diǎn)數(shù)據(jù)后進(jìn)行橋梁平立面圖繪制，然后根據(jù)最高通航水位按《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》的要求進(jìn)行計(jì)算通航凈空尺度，從而得出復(fù)核后的橋梁通航凈空尺度，為航道維護(hù)管理提供數(shù)據(jù)支撐。

1.橋梁平立面測量方法

1.1 橋梁平立面測量平高控制網(wǎng)

利于天寶R10采用佛山CORS測量手段進(jìn)行RTK二級控制點(diǎn)測量，操作規(guī)范按《全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量（RTK）技術(shù)規(guī)范》（CH/T2009-2010）測開始前對儀器進(jìn)行初始化，得到固定解才開始測量，每座橋梁布設(shè)不少3個(gè)RTK二級控制點(diǎn)。RTK高程測量與平面測量同步進(jìn)行，采集方法同平面測量方法相同。

1.2 橋梁平立面碎步測量

橋面左右兩邊橋邊線、橋面點(diǎn)等特征點(diǎn)可利于天寶R10采用佛山CORS測量手段進(jìn)行碎步測量，保存測點(diǎn)坐標(biāo)及高程信息；立面輪廓含橋墩和承臺(tái)、橋孔梁底輪廓和助航標(biāo)志等特征點(diǎn)則主要采用徠卡全站儀TS02和TS09利用極坐標(biāo)方法測量，通航孔位置和人員能到達(dá)的地方采用有棱鏡模式（或多測站法、或交會(huì)法）進(jìn)行，人員不能到達(dá)的地方采用無棱鏡方式測量。橋孔梁底輪廓測量不少于5個(gè)測點(diǎn)（包括孔頂標(biāo)高、左右頂標(biāo)高，對于拱橋輪廓測量應(yīng)加密測點(diǎn)，要求不少于7個(gè)測點(diǎn)，具體根據(jù)橋跨形式進(jìn)行合理布置，應(yīng)能準(zhǔn)確反映梁底輪廓，測定其特征點(diǎn)，測量比例尺為1：200。

1.3 橋梁平立面的繪制

（1）按 1:200 或 1:500 比例尺（根據(jù)橋梁的長度設(shè)置比例尺）新建立圖形文件,分別展繪橋面、橋墩和橋側(cè)面特征測點(diǎn)代碼及高程值測點(diǎn)數(shù)據(jù)文件，并依據(jù)代碼或高程值特征點(diǎn)進(jìn)行繪畫橋面圖線和橋墩圖線，標(biāo)注左右橋墩坐標(biāo)值，繪制成橋梁高程平面圖。

（2）在橋梁高程平面圖下方繪畫一正交水平直線，作為橋梁平面圖旋轉(zhuǎn)方向（即0度方向），以左右橋墩中心點(diǎn)連線為橋軸線，旋轉(zhuǎn)至0度方向。

（3）在旋轉(zhuǎn)至0方向的橋梁平面圖數(shù)據(jù)中重新生成旋轉(zhuǎn)高程數(shù)據(jù)文件，打開旋轉(zhuǎn)橋高程數(shù)據(jù)文件進(jìn)行修改編輯，由＊.dat文件擴(kuò)展后綴名改為＊csv 擴(kuò)展名，打開excel電子表格數(shù)據(jù)文件格式（Y,X,H）。并再將H欄中高程數(shù)據(jù)值復(fù)制后，覆蓋到X 欄中的X 坐標(biāo)值，以便重新生成縱向橋梁側(cè)高立面圖坐標(biāo)值（Y,H,H），為符合廣東省數(shù)字化測繪成圖（WSS）軟件高程數(shù)據(jù)文件格式，再反向?qū)⒖v向橋梁側(cè)高立面圖坐標(biāo)值（Y,H,H）＊csv電子表格數(shù)據(jù)文件格式（Y,H,H）中的后綴名修改為文本文件名，即由＊csv文件擴(kuò)展后綴名再改為＊.dat擴(kuò)展名，注意此時(shí)的X坐標(biāo)值已由H高程值代替，由橋梁的X方向值由橋梁的標(biāo)高值代替。

（4）重新展繪側(cè)高數(shù)據(jù)文件（Y,H,H），并使用正交操作模式移動(dòng)整個(gè)展點(diǎn)圖至原圖（旋轉(zhuǎn)至0度方向的橋梁平面圖）上部位置處，以便與原橋墩平面圖垂直方向的橋墩軸線對齊。根據(jù)橋面、橋墩和橋側(cè)面的展繪編號、代碼、高程等坐標(biāo)特征繪畫橋梁側(cè)面立面圖。

（5）繪制完橋梁通航孔立面圖和平面圖后，在圖形左側(cè)繪制標(biāo)高標(biāo)尺立柱圖，依據(jù)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50139-2014）過、臨河建筑物通航孔凈空尺寸標(biāo)注的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，先繪制出該橋梁的橋墩間寬度、橋面標(biāo)高、橋底標(biāo)高、左右頂標(biāo)高等要素和說明，尺寸標(biāo)注繪畫使用廣東省數(shù)字化測繪成圖（WSS）軟件標(biāo)注工具欄逐一標(biāo)注各特征要素。

2.通航凈空尺度復(fù)核

2.1 設(shè)計(jì)最高通航水位

本次橋梁通航凈空尺度復(fù)核工作的設(shè)計(jì)最高通航水位主要采用中鐵建港航局集團(tuán)勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司航道設(shè)計(jì)通航水位復(fù)核項(xiàng)目中的復(fù)核后推薦最高通航水位（審批使用）為起算水位，某些航道沒有復(fù)核后推薦最高通航水位以目前航道管理部門掌握的最高通航水位為起算水位。

2.2 通航凈空尺度的計(jì)算方法

通航凈空尺度復(fù)核方法主要把橋梁分為平底梁橋和非平底梁橋采用不同的計(jì)算方法進(jìn)行推算。

2.2.1 平底梁橋

從實(shí)測通航孔輪廓線先定橋墩（或承臺(tái)）邊之間寬度為凈寬，再以設(shè)計(jì)最高通航水位為起算水位量測凈高。當(dāng)橋軸線法線方向與水流流向的交角大于5度時(shí)，凈寬取水流正交值。對于平底橋梁，通航凈寬尺度為矩形，其上底寬（b）與通航凈寬（Bm）一致，且無側(cè)高（h）的規(guī)定。

2.2.2 非平底橋梁

根據(jù)橋梁實(shí)測通航孔立面圖和平面圖，以橋梁所在航道的發(fā)展規(guī)劃技術(shù)等級，參照《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50139-2014）中的天然和渠化河流水上過河建筑物通航凈空尺度表的Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ級航道及珠江三角洲至港澳線內(nèi)河水上過河建筑物通航凈空尺度表的Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級航道等級通航尺度中較低的標(biāo)準(zhǔn)或貨船的標(biāo)準(zhǔn)，初步判斷凈高、凈寬是否滿足規(guī)范要求的最小值，按橋梁航道等級固定的側(cè)高值量算出最大凈寬值，再按規(guī)范等級的比例（通航凈寬Bm與上底寬b的關(guān)系：Ⅰ級～Ⅲ級航道b/Bm=0.75，Ⅳ級～Ⅴ級航道b/Bm=0.82，Ⅵ級～Ⅶ級航道b/Bm=0.75，側(cè)高h(yuǎn)不隨通航凈寬變化。）確定上底寬。

當(dāng)確定上底寬后量算出的凈高不滿足規(guī)范要求的最小值，且凈寬滿足大于或等于規(guī)范要求時(shí)，通航凈寬按規(guī)范航道等級定，上底寬則采用b/Bm比例方法確定，最終量算出通航凈高值。

當(dāng)確定上底寬后量算出的凈高不滿足規(guī)范要求的最小值，且凈寬也不滿足規(guī)范要求時(shí)，先用側(cè)高量算出通航凈寬的值，再采用b/Bm比例方法確定上底寬的值，最終量算出通航凈高值。

當(dāng)橋軸線法線方向與水流流向的交角大于5度時(shí)，通航凈寬取水流正交值，并比較是否滿足規(guī)范要求。

2.3 通航凈空尺度復(fù)核資料的整理

推算完通航凈空尺度后，應(yīng)依據(jù)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50139-2014）過、臨河建筑物通航孔凈空尺寸標(biāo)注的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在橋梁通航孔立面圖上繪制標(biāo)注好設(shè)計(jì)最高通航水位、通航凈寬、通航凈高、上底寬、側(cè)高及斜邊水平距離等要素說明，最后經(jīng)過編輯、整飾等工作成圖，并把通航凈空尺度有關(guān)數(shù)值整理成冊，為航道維護(hù)管理工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.結(jié)語

橋梁通航凈空尺度的復(fù)核方法主要以橋梁平立面測量方法和通航凈空尺度的計(jì)算方法相結(jié)合，測量方法需綜合考慮橋梁的立面輪廓，利用測量儀器設(shè)備獲取好立面輪廓的特征點(diǎn)，然后進(jìn)行繪制；通航凈空尺度的計(jì)算則需結(jié)合《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》對凈高或者凈寬數(shù)據(jù)判斷是否滿足規(guī)范要求，然后計(jì)算最大凈寬或凈高。通過對橋梁通航凈空尺度進(jìn)行復(fù)核，可加強(qiáng)轄區(qū)航道管理，全面掌握轄區(qū)等級航道跨航道橋梁涉航信息相關(guān)資料，保障橋梁自身安全和船舶航行安全。