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關(guān)于合理進(jìn)行橋位設(shè)計的探討

2005-06-24 00:00    【  【打印】【我要糾錯】

  摘要: 以319國道某橋橋位設(shè)計為例,分析、探討了橋位選擇、水文計算及橋孔凈長的確定時應(yīng)注意的一些問題。

  關(guān)鍵詞: 橋位選擇水文計算橋孔凈長的確定探討

  前言

  橋梁是道路跨越河流的主要形式,路線工程中橋梁工程的造價占了較大的比重,有資料表明:根據(jù)工程造價歷史資料統(tǒng)計分析,一般橋梁工程的造價占整條線路工程的10~30%[1].要降低橋梁工程造價,除了合理選擇橋梁結(jié)構(gòu)形式外,就是正確合理進(jìn)行橋位設(shè)計了,而橋位設(shè)計又是橋梁設(shè)計的主要任務(wù)。橋位設(shè)計的主要內(nèi)容包括:橋位選擇、水文計算、橋梁孔徑和墩臺基底埋置深度的確定以及調(diào)治構(gòu)造物的布設(shè)等[2].本文僅以319國道某橋?yàn)槔龑蛭贿x擇、水文計算及橋孔凈長的確定進(jìn)行探討。

  1.新、老橋設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù)的比較

  廈門至成都的319國道我省境內(nèi)段以逐段按二級公路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造,其中某橋老橋由上級主管部門鑒定屬危橋,為考慮該路段今后改造接線順暢、施工方便等原因,特另選橋位新建一座橋梁,現(xiàn)將其新、老橋主要技術(shù)參數(shù)比較如下:主要技術(shù)參數(shù)319國道某橋新老橋面中心標(biāo)高(米) 121.17 121.05設(shè)計洪水頻率1/100 1/50孔徑及結(jié)構(gòu)形式4孔16米鋼筋砼T梁5孔8米亂石拱橋梁全長(米) 84.42 53.2相互位置新橋位于老橋下游70米以上比較可以看出:新老橋橋面中心標(biāo)高基本一致,新橋的結(jié)構(gòu)形式有所改進(jìn),新橋的橋孔凈跨比老橋增大,新橋的橋梁全長比老橋增長。作為新建一座橋梁,由于公路等級的提高,相應(yīng)橋梁的各種技術(shù)參數(shù)均應(yīng)有所提高,但以上的比較結(jié)果中,似乎覺得新橋的橋孔凈長比老橋增長太多,何況同一跨徑的鋼筋砼T型梁橋的橋下有效過水面積要比石拱橋改善很多。從施工圖預(yù)算看,該鋼筋砼T型梁橋每延米建筑安裝工程的平均單價以達(dá)2.4萬元,試想如在滿足使用的前提下,橋梁全長縮短10米,就是為國家節(jié)約投資二十余萬元。

  2.正確合理進(jìn)行橋位設(shè)計

  2.1合理選擇橋位

  橋位設(shè)計首先就要合理選擇橋位,橋位應(yīng)選在符合水文、地形、地物、地貌及工程地質(zhì)等方面的要求處,對通航河道還應(yīng)符合通航方面的要求。水文方面橋位應(yīng)選在河道順直、穩(wěn)定、灘地校高、較窄,且河槽能通過大部分計算流量的河段上。從現(xiàn)場觀察,新橋橋位的河灘較寬,加上橋軸前進(jìn)方向河灘靠岸處有一條人工開挖的農(nóng)田灌溉水渠,經(jīng)洪水的沖刷,使河灘中有一堆較大沉積物,平常上面長有雜草和灌木,新橋建成后需作必要的河床疏導(dǎo)、整治?傮w看來新橋橋位沒有老橋橋位理想。

  2.2合理進(jìn)行水文計算,經(jīng)濟(jì)布設(shè)橋孔長度

  水文計算的目的就是推求符合相應(yīng)頻率的設(shè)計洪水水位流量。在此之前還要正確劃分所設(shè)計的橋位屬于何種類型的河段,并在實(shí)地在形態(tài)斷面上合理劃分河槽、河灘,合理確定河槽與河灘的洪水糙率系數(shù)。現(xiàn)該橋的設(shè)計流量與橋孔凈長計算如下:

  一、基本情況該橋址中心樁號為319國道K1037+959.6處,系山區(qū)河流,其上游約70米處有一座5孔8米的石拱橋,橋面標(biāo)高121.05米,河槽內(nèi)為砂礫,經(jīng)調(diào)查歷史最高洪水位標(biāo)高為119.00米,下游洪水位標(biāo)高為118.83米,推算出橋位處歷史最高洪水位標(biāo)高為118.93米,測得水面比降為1‰。

  二、形態(tài)斷面流量、流速計算河灘、河槽的過水面積W和水面寬度B計算見附表:因水面寬大于平均水深的10倍,所以計算灘、槽斷面的流速時水力半徑用灘、槽的平均水深代替,濕周用水面寬代替河灘部分:Ht=Wt/Bt=(126.45+75.84)/(87.60+47.60)=202.29/135.2= 1.5mVt=mHt2/3 I1/2 =25×1.502/3×0.0011/2=1.04m/sQt=WtVt=202.29×1.04=210.38m3/s河槽部分:Hc=Wc/Bc= 194.63/54.65=3.56mVc=mHc2/3I1/2=40×3.562/3×0.0011/2=2.95m/sQc=WcVc=194.63×2.95=574.16m3/s全斷面總流量Q總=Qt+Qc=210.38+574.16=784.54m3/s全斷面平均流速Vo=Q總/W總= 784.54/396.92=1.98m/s取設(shè)計流量為:Qs=790m3/s

  三、橋孔凈長計算該河段屬穩(wěn)定河段,按河槽寬度公式:Lj=K (Qs/Qc)nBc進(jìn)行計算因穩(wěn)定河床K=0.84 n=0.90則有Lj=0.84×(790/574.16)0.9×54.65=61m經(jīng)比較確定上部構(gòu)造采用4孔16米鋼筋砼簡支梁橋,即實(shí)際橋孔凈長為64.0米。以上橋孔凈長是根據(jù)河槽寬度公式計算而來。我們知道河槽是河流宣泄洪水和輸送泥沙的主要通道,河槽往往是常年流水,底沙處于運(yùn)動狀態(tài),植物不易生長。而河灘則只是在汛期才有流水,無明顯的底沙運(yùn)動,通常有草類、樹木等植物生長。從該橋的水文調(diào)查得知,其常年流水的河槽并沒有54.65米寬。

  根據(jù)《公路橋位勘測設(shè)計規(guī)范》JTJ062-91[3]的如下各條規(guī)范:第7.1.2條對水文計算的基本資料應(yīng)審核其可靠性、獨(dú)立性、一致性和系列代表性。

  第7.1.3條水文計算可根據(jù)資料情況及地區(qū)特點(diǎn)采用多種方法計算,經(jīng)分析論證后選用其合理的計算成果。

  第8.2.2條影響橋孔凈長的因素較多,除進(jìn)行必要的橋長計算外,尚應(yīng)結(jié)合橋位地形、斷面形態(tài)河床地質(zhì)、橋前雍水、沖刷深度、橋頭引道填土高度等綜合分析確定橋孔凈長。

  第8.3.5條山區(qū)河段的橋孔布設(shè)。開闊河段橋孔布設(shè)允許壓縮河灘,但不能壓縮河槽。橋頭河灘路堤應(yīng)盡量與洪水主流流向正交,否則應(yīng)增大橋孔。

  又根據(jù)實(shí)際情況,在設(shè)計水位,河灘、河槽的洪水糙率系數(shù),洪水比降參數(shù)都不改變的情況下,只將河槽河灘的劃分稍作調(diào)整,河灘的范圍為K1037+840~K1037+927.76與K1037+ 958~K1038+029.85,河槽的范圍為 K1037+927.76~K1037+958,河灘、河槽的累計過水面積及寬度計算如下:Wt1= 126.45m2 Bt1=87.60m Wt2=157.01m2 Bt2=71.85m Wc=113.46m2 Bc=30.40m然后計算出洪水流量為Q總=673.99m3/s.計算橋孔凈長時取設(shè)計流量為Qs=700m3/s.按河槽寬度公式計算得橋孔凈長為:Lj= 48.25m按單寬流量公式計算得橋孔凈長為:Lj=54.36m通過以上兩種方法計算,綜合考慮可取橋孔凈長為Lj=54m8m/s取設(shè)計流量為:Qs=790m3/s

  三、橋孔凈長計算該河段屬穩(wěn)定河段,按河槽寬度公式:Lj=K (Qs/Qc)nBc進(jìn)行計算因穩(wěn)定河床K=0.84 n=0.90則有 Lj=0.84×(790/574.16)0.9×54.65=61m經(jīng)比較確定上部構(gòu)造采用4孔16米鋼筋砼簡支梁橋,即實(shí)際橋孔凈長為64.0米。以上橋孔凈長是根據(jù)河槽寬度公式計算而來。我們知道河槽是河流宣泄洪水和輸送泥沙的主要通道,河槽往往是常年流水,底沙處于運(yùn)動狀態(tài),植物不易生長。而河灘則只是在汛期才有流水,無明顯的底沙運(yùn)動,通常有草類、樹木等植物生長。從該橋的水文調(diào)查得知,其常年流水的河槽并沒有54.65米寬。

  根據(jù)《公路橋位勘測設(shè)計規(guī)范》JTJ062-91[3]的如下各條規(guī)范:

  第7.1.2條對水文計算的基本資料應(yīng)審核其可靠性、獨(dú)立性、一致性和系列代表性。

  第7.1.3條水文計算可根據(jù)資料情況及地區(qū)特點(diǎn)采用多種方法計算,經(jīng)分析論證后選用其合理的計算成果。

  第8.2.2條影響橋孔凈長的因素較多,除進(jìn)行必要的橋長計算外,尚應(yīng)結(jié)合橋位地形、斷面形態(tài)河床地質(zhì)、橋前雍水、沖刷深度、橋頭引道填土高度等綜合分析確定橋孔凈長。

  第8.3.5條 山區(qū)河段的橋孔布設(shè)。開闊河段橋孔布設(shè)允許壓縮河灘,但不能壓縮河槽。橋頭河灘路堤應(yīng)盡量與洪水主流流向正交,否則應(yīng)增大橋孔。又根據(jù)實(shí)際情況,

  3幾點(diǎn)認(rèn)識

  3.1橋位設(shè)計的合理與否直接影響橋梁的基本尺寸和布局,亦直接決定橋梁在修建和使用過程中是否達(dá)到最合理、最經(jīng)濟(jì)。應(yīng)正確理解、靈活運(yùn)用《公路橋梁勘測設(shè)計規(guī)范》。

  3.2應(yīng)根據(jù)場地條件、河流平面外形和河流的穩(wěn)定程度等因素合理確定橋梁所處的河段是屬于哪一類型的河段。

  3.3橋位應(yīng)選擇在河道順直、穩(wěn)定、灘地較高、較窄、河岸穩(wěn)固、工程地質(zhì)較好的河段上。

  3.4河床的灘、槽劃分準(zhǔn)確與否,對橋孔長度計算影響極大,應(yīng)根據(jù)河段平面形態(tài)、植被分布情況在橋位現(xiàn)場認(rèn)真調(diào)查研究合理劃分河床灘、槽。

  3.5為合理劃分河床灘、槽及真實(shí)地計算洪水流量,應(yīng)在河床縱斷面測量時根據(jù)河床斷面形狀變化點(diǎn)和一定距離中加設(shè)測點(diǎn)樁,并且斷面測量的縱、橫向偏差應(yīng)符合規(guī)定要求。

  3.6河灘、河槽的洪水糙率系數(shù)、水面比降等均應(yīng)按規(guī)范規(guī)定合理確定。3.7對橋位設(shè)計流量和橋孔凈長的推算結(jié)果應(yīng)根據(jù)多種因素綜合分析論證確定。

  參考文獻(xiàn):

  [1]、交通部公路工程定額站編公路工程造價工程師培訓(xùn)教材《公路工程技術(shù)》1998.

  [2]、熊廣忠主編《橋涵水力水文計算》北京人民交通出版社出版1983.

  [3]、JTJ062-91《公路橋位勘測設(shè)計規(guī)范》北京人民交通出版社出版1998.11.

  [4]、張學(xué)齡主編《橋涵水文》北京人民交通出版社出版1990.在設(shè)計水位,河灘、河槽的洪水糙率系數(shù),洪水比降參數(shù)都不改變的情況下,只將河槽河灘的劃分稍作調(diào)整,河灘的范圍為K1037+840~K1037+927.76與K1037+ 958~K1038+029.85,河槽的范圍為K1037+927.76~K1037+958,河灘、河槽的累計過水面積及寬度計算如下:Wt1= 126.45m2 Bt1=87.60m Wt2=157.01m2 Bt2=71.85m Wc=113.46m2 Bc=30.40m然后計算出洪水流量為Q總=673.99m3/s.計算橋孔凈長時取設(shè)計流量為Qs=700m3/s.按河槽寬度公式計算得橋孔凈長為:Lj= 48.25m按單寬流量公式計算得橋孔凈長為:Lj=54.36m通過以上兩種方法計算,綜合考慮可取橋孔凈長為Lj=54

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