長山堡井柱橋設計例證分析

摘 要：該文闡述了橋梁的設計原理，水文資料的利用和洪水洪峰流量的計算、推求，匯流歷時的計算等，供有關設計人員參考。

關鍵詞：洪水標準 匯流歷時 洪峰流量 承載力

中圖分類號：TV22文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0096-01

1 工程簡介

長山堡交通橋位于四平市小寬鎮境內的東遼河支流上。結構形式為鋼筋混凝土砼雙井柱支撐，橋面板采用鋼筋混凝土砼T型梁，全長30 m，分六跨，每跨長5 m。橋面凈寬6.2 m，井柱直徑為0.8 m。設計通過洪峰流量為357.6 m3/s，水深5 m。

2 水力計算

長山堡交通橋設計洪水標準采用5%，即20年一遇的洪水標準。

2.1 基本資料及設計參數

由萬分之一的地形圖上量得：

流域的集水面積 F=94.04 km2

坡面坡度 JS=2.97%

坡面長度 Lp=3236 m

河道長度 Lh=27.9 m2

河道坡度 Jπ=057%

根據《澇區設計手冊》查的暴雨不均勻系數β=0.85

土壤系數ξ=0.36（壤土）

坡面糙率系數Ψ=0.34（部分有草地皮）

暴雨遞減系數n=0.7

2.2 根據羅氏法計算洪峰流量

2.2.1 設計暴雨的推求（如表1）

2.2.2 參數計算

暴雨雨力 S=0.113H24=27.29 mm/min；

坡面特征參數 b=1/Ψ*（L/JS0.6ξ）-2；；

河道特征參數 C=L/0.222（ξFβ）0.2 Jπ（0.24+1.6 Jπ）=165；

計算匯流歷時采用試算法

假設T=487′，i=S/Tn=0.25；

d=[（i+0.1）0.345iT0.15]-1=2.65；

求得 T=bd0.5+cd0.2=487.4′；

證明假設T=487′正確。

2.2.3 計算洪峰流量

當集水面積小于200km2，采用羅斯托莫夫公式Qmax=16.67αβiF

其中：α=ξ（i+0.1）0.345T0.15=0.67

β=1-0.28（F/T）0.4=0.89

計算得Qmax=89.4 m3/s

驗算T T=ts+tπ

其中 ts=L坡/Vs Vs=ψ（Js0.6αiL）1/2

河道匯流歷時tπ=1000L河/60VL

VL=2.1QJπ（0.24+1.6 Jπ）

經計算T=ts+tπ=487′與假設一致，故計算正確。

2.3 設計水深的推求

根據《水力學》的明渠均勻流公式

Q=ωC*R1/2i1/2計算

式中：邊坡系數m=2.0，糙率n=0.04，

解得水深h=3.50 m，底寬b=32 m

2.4 地質勘察資料

該橋地質勘察資料如下：從地面至地面以下1.0 m為粉質粘土；1.0～2.9 m為中砂；2.9～4.1 m為粗砂；4.1～4.6 m為卵石層；4.6 m以下至9.5 m為泥巖層。

2.5 結構設計

根據橋梁設計規范，按四級建筑物設計。

荷載設計標準：設計汽—10T，校核拖—50T。

2.5.1 上部結構設計

橋面采用定型鋼筋砼T型梁，橋面總寬7800 mm，由6根T型梁拼裝，規格為長5000 mm，T型梁翼緣寬為1250 mm；即橋面外緣的寬度7500 mm，橋的兩側各設650 mm寬人行橋臺，橋面凈寬為6200 mm。

2.5.2 帽梁的計算

（1）帽梁按雙懸臂鋼筋砼簡支梁計算。

截面為矩形斷面，尺寸為500 mm× 600 mm；調整兩根井柱的距離，兩根井柱之間的最小間距L不應小于3.5倍的井柱直徑。即L≥2100 mm，由本橋寬7500 mm，取L=4200 mm。

（2）帽梁內力及配筋計算

按最不利荷載位置確定，計算結果見表2。

2.5.3 井柱設計

（1）外力計算

垂直力：設計情況下 P=38.11 t

校核情況下 P=62.56 t

（2）井柱承載力驗算

井柱按摩擦樁計算，其容許承載力[P]：

[P]={U∑fsiLi+A[бR]}/Fs =73.89t

在設計荷載作用下：P=38.11t<[P]

在校核荷載情況下：P=62.56t<[P]

所以井柱的總長度：L總=L明柱+L沖刷+L有效+L富余

即L總=3.7 m+1.0 m+10.5 m+1.0 m=14.0 m

（3）井柱的凍拔力計算

在北方地區，井柱基礎應能夠承受季節性凍土作用，設計時應考慮凍拔穩定。即應滿足：N+W+Qt≥mT。

計算的N+W+Qt=152.26 t；取安全系數m=1.2

MT=1.2×76.37 t=91.70 t

滿足凍拔要求。

（4）井柱配筋計算

經注安受壓柱考慮。計算結果如表3。

3 結語

該工程于1998年，經吉林省水利廳批復。并于當年建設竣工，現運行良好，方便了當地群眾的生產和生活，對推動當地經濟的發展起到了積極的作用。

參考文獻

[1]湖南省水利學校主編.水工建筑特[M].北京：水利出版社，1980.

[2]毛鶴琴.建設工程進度控制[M].北京：中國建筑工業出版社，2003.

[3]華東水利學院測量教研組編.水利工程測量[M].北京：水利出版社，1980.