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■李 玲，肖 文 ■江西同濟(jì)工程設(shè)計(jì)有限公司，江西 南昌 330000

隨著我國交通事業(yè)的不斷發(fā)展，橋梁建設(shè)也逐漸增加，尤其是跨河大橋的建設(shè)，增加越來越多。但同時(shí)，在橋梁的使用過程中也出現(xiàn)了不少安全事故，事關(guān)廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。為了使廣大人民群眾在獲得橋梁使用的同時(shí)使自己的生命財(cái)產(chǎn)安全得到保證，需要對(duì)橋梁的設(shè)計(jì)施工進(jìn)行嚴(yán)格的控制。橋墩的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是橋梁能夠完成其使用價(jià)值，保證使用過程中安全性的關(guān)鍵內(nèi)容，是整個(gè)橋梁建設(shè)工程的核心環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)橋梁工程具有決定性作用。因此，對(duì)多沙河流上跨河橋梁的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)具有很重要的研究意義。

1 多沙河流跨河橋梁橋墩設(shè)計(jì)的概述

對(duì)于多沙河流上橋梁橋墩的設(shè)計(jì)，當(dāng)受到河道淤積和泥沙沖刷的影響時(shí)，對(duì)橋墩的沖刷深度就成為了影響橋梁安全的重要參數(shù)。本文所選的黃河河段的河床坡度突然變緩，河水速度驟然變慢，這種情況下，從黃河上游流下來的大量泥沙在此段沉積，并形成了地上懸河，長期以來，此段以多次發(fā)生了決口并改道，其河段是典型的游蕩性河流。黃河下游河段的地表堆積物主要是第四系堆積物，其表層的土質(zhì)主要以沙性為主，而且其厚度極大，因此，這種河段現(xiàn)狀給跨河橋梁的設(shè)計(jì)和建設(shè)構(gòu)成了巨大的困難。

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的提高，廣大人民對(duì)交通運(yùn)輸?shù)囊笠哺撸S河作為我國交通運(yùn)輸業(yè)中的重大影響因素，對(duì)其河上橋段的修建是我國整個(gè)交通事業(yè)的重要內(nèi)容，因此，在黃河下游，大量的跨河橋梁修建工程已開始或已經(jīng)完成。

根據(jù)黃河下游河段的特點(diǎn)，在其上修建橋梁時(shí)通常采用的是沉井基礎(chǔ)，也有樁基礎(chǔ)的使用例子。從施工技術(shù)當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r和對(duì)施工工期的要求來看，樁基礎(chǔ)是現(xiàn)階段橋梁建設(shè)施工中應(yīng)用較多的技術(shù)方法。對(duì)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，其樁長是一個(gè)重要的參數(shù)，其樁長的重要影響參數(shù)是橋墩基礎(chǔ)的沖刷深度，另外還有河床以下樁周土極限摩擦力的大小。橋墩基礎(chǔ)的沖刷深度越深，需要建設(shè)的橋墩就越長，相當(dāng)于橋墩就越高;而橋墩的高度越大，其基礎(chǔ)所受的力就相應(yīng)越大;反之，河床的下樁周土極限摩擦力越小，在承擔(dān)相同的反力時(shí)需要的樁長就越長。因此，對(duì)上述的這兩項(xiàng)參數(shù)需要嚴(yán)格來設(shè)計(jì)，從而確保跨河橋梁橋墩設(shè)計(jì)的安全性。

通常情況下，在橋梁的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，橋墩的沖刷深度可以通過計(jì)算來算得，即依據(jù)水文設(shè)計(jì)規(guī)范所提供的相應(yīng)公式進(jìn)行計(jì)算;對(duì)于樁周土的極限摩擦力，則可由橋址地質(zhì)鉆探資料，同時(shí)參考設(shè)計(jì)規(guī)范的相關(guān)意見來加以確定。橋梁設(shè)計(jì)是否合理，一般是由設(shè)計(jì)工程師的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)所決定的。對(duì)于特大型的橋梁的設(shè)計(jì)，因其工程規(guī)模太大，為了保證施工質(zhì)量的可靠和安全，僅僅采用上述設(shè)計(jì)方法還是不夠的，這時(shí)，研究并采用更加科學(xué)的設(shè)計(jì)方法是很有必要的。

2 河沙對(duì)橋墩的沖刷原理

河沙對(duì)橋墩的沖刷往往是局部沖刷，它是一個(gè)及其復(fù)雜的過程，發(fā)生時(shí)主要是在橋墩的周圍，主要表現(xiàn)為泥沙運(yùn)動(dòng)和床面沖刷。按照當(dāng)前的相關(guān)理論以及實(shí)踐研究，引起泥沙對(duì)橋墩的沖刷主要原理如下:

第一，橋墩在河流中，不斷受到河流的沖刷，具有阻礙河流向前流動(dòng)的作用，這樣，在橋墩附近會(huì)形成一定的漩渦，主要表現(xiàn)為螺旋流，這種螺旋流會(huì)隨著流水向下游流去。同時(shí)，在螺旋流向下游傳播的時(shí)候，會(huì)在下游形成回流區(qū)，這樣的回流區(qū)又會(huì)形成另外的漩渦，這時(shí)形成的漩渦的中心是空的，能夠產(chǎn)生有漩流動(dòng)，流動(dòng)時(shí)會(huì)將河中的泥沙卷起并帶向下游，沖刷了床面。

第二，橋墩在水中會(huì)對(duì)水產(chǎn)生一定的阻礙作用，在產(chǎn)生了這種作用后，其側(cè)向流動(dòng)會(huì)漸漸形成螺旋流，這種螺旋流呈馬蹄形，會(huì)沖刷橋墩的兩側(cè)地形，并逐漸帶動(dòng)橋墩周圍床面的泥沙運(yùn)動(dòng)，同時(shí)向下游傳播，傳播的過程中形成了沖刷坑。其沖刷坑的形成和傳播與水流能量具有緊密的聯(lián)系，僅在水流能量降至很弱時(shí)才會(huì)有沖刷現(xiàn)象的減弱甚至停止。

3 以具體模型試驗(yàn)為基礎(chǔ)的橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

本文通過在具體的模型試驗(yàn)(主要是整體水工模型試驗(yàn)、局部正態(tài)模型試驗(yàn)和橋墩沖刷深度的分析確定)中獲得一定的研究經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合其試驗(yàn)結(jié)果對(duì)實(shí)踐中的橋梁設(shè)計(jì)進(jìn)行了更加縝密的推算和研究，提出了相應(yīng)的橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案。

在橋梁的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，基礎(chǔ)作用的相關(guān)力及負(fù)荷都是橋梁橋墩設(shè)計(jì)中的重要影響因素，需要對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算，即嚴(yán)格根據(jù)相應(yīng)的規(guī)范和規(guī)定進(jìn)行對(duì)其參數(shù)的運(yùn)算。在對(duì)橋梁和橋墩進(jìn)行設(shè)計(jì)之初，需要對(duì)樁周土極限摩擦力的取值進(jìn)行嚴(yán)格的分析。

在對(duì)橋梁進(jìn)行鉆孔樁的設(shè)計(jì)中，需要對(duì)河槽的沖刷有一個(gè)準(zhǔn)確的分析，對(duì)計(jì)算出的摩擦力值要進(jìn)行合理的取舍，使樁基的設(shè)計(jì)盡量即安全可靠又經(jīng)濟(jì)合理。在本文選定的黃河下游某河段，其地質(zhì)主要是細(xì)沙、粉質(zhì)粘土，橋梁的樁基按摩樁設(shè)計(jì)，其樁長通常比較長，同時(shí)對(duì)施工過程中的應(yīng)用設(shè)備要求也相對(duì)較高。在計(jì)算主橋樁的基礎(chǔ)樁周土的極限摩擦力時(shí)，需要根據(jù)土層的加權(quán)平均方法來計(jì)算。需要注意的是，局部沖刷線到普通沖刷線之間的一段土層通常是沖刷后的淤積土層，這時(shí)不計(jì)摩擦力，也不考慮負(fù)摩擦力的作用。

在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，對(duì)橋梁的設(shè)計(jì)還需要考到承臺(tái)座板的高程的影響因素，根據(jù)不同的承臺(tái)座板的高程，通常可分為低樁式基礎(chǔ)和高樁式基礎(chǔ)。承臺(tái)座板的高程是以地面以下或者刷線以下的樁基布置為分界線的，位于其以上的成為高樁承臺(tái);反之，位于其以下的，成為低樁承臺(tái)。在設(shè)計(jì)中，需要嚴(yán)格結(jié)合實(shí)際地質(zhì)條件、重要參數(shù)等進(jìn)行仔細(xì)的設(shè)計(jì)，使橋梁設(shè)計(jì)真正滿足基礎(chǔ)工程的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

4 總結(jié)

總之，在多沙河流上進(jìn)行跨河橋梁橋墩設(shè)計(jì)時(shí)，需要嚴(yán)格考慮到泥沙對(duì)橋墩的沖刷作用，通過對(duì)相關(guān)影響因素的嚴(yán)密計(jì)算和仔細(xì)分析，進(jìn)行良好的設(shè)計(jì)，保證橋梁工程的經(jīng)濟(jì)合理和安全可靠。以橋梁設(shè)計(jì)建設(shè)的相關(guān)規(guī)定為基礎(chǔ)，提出的涵洞整體式設(shè)計(jì)方法，其計(jì)算方法方便可靠，具有很重要的實(shí)踐意義。

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