辛集市灌區(qū)橋梁的穩(wěn)定性分析

趙尚

【摘要】本文重點對辛集市灌區(qū)內(nèi)橋梁常見的失穩(wěn)破壞形式進行了分析，并就可預見的影響橋梁穩(wěn)定的不利因素提出了應對措施。同時指出，防止橋梁失穩(wěn)損壞應以預防為主，恰當?shù)墓こ檀胧ΡＵ蠘蛄旱姆€(wěn)定安全、延長橋梁的使用壽命、發(fā)揮其應有的職能起著舉足輕重的作用。

【關鍵詞】灌區(qū)橋梁；失穩(wěn)破壞；措施

引言：橋梁作為灌區(qū)必不可少的結點，連接著灌區(qū)內(nèi)的千家萬戶，與人民的生產(chǎn)生活息息相關，其安全與否直接關系到人民群眾交通安全。本文對辛集市灌區(qū)內(nèi)橋梁常見的損毀形式進行分析，并就可預見的影響橋梁穩(wěn)定的不利因素，提出了應對措施，將橋梁破壞機率降到最低，以確保橋梁正常安全的運行使用，充分發(fā)揮其應有的職能。

1、灌區(qū)簡介

辛集市位于河北省中東部地區(qū)，距省會石家莊市65公里，是一座新興的平原城市。辛集市地形開闊平坦，境內(nèi)無自然河道，土質(zhì)以穰土、沙穰土為主，農(nóng)業(yè)灌溉水源主要是地下水。石德鐵路以南為渠井雙灌區(qū)，隸屬河北省石津灌區(qū)三干渠系，水源來自黃壁莊和崗南水庫，控制面積28.72萬畝。灌區(qū)現(xiàn)有分干渠6條，支渠37條，斗渠304條，渠道總長度831.56 km，建有各類大小橋梁785 座。

2、橋梁失穩(wěn)

2.1 結構失穩(wěn)

結構失穩(wěn)是指結構在外力作用下，穩(wěn)定平衡狀態(tài)開始喪失，垂直受力方向的微小擾動，結構變形迅速增大，使結構失去正常工作能力的現(xiàn)象。

2.2橋梁結構失穩(wěn)

橋梁結構失穩(wěn)是指橋梁在外力的作用下，橋梁的結構失去平衡，應用力分配不均勻，稍有擾動，橋梁的變型就會馬上加大，導致橋梁垮塌。

橋梁結構失穩(wěn)的分類：

（1） 個別構件的失穩(wěn)如：壓桿的失穩(wěn)和梁的側(cè)傾；

（2） 部分結構或整個結構的失穩(wěn)如：橋門架或整個拱的失穩(wěn)；

（3） 構件的局部失穩(wěn)如：組成壓桿的板、板梁腹板的翹曲等。局部失穩(wěn)常導致整個體系的失穩(wěn)。

2.3 橋梁結構穩(wěn)定性研究的重要性

相對于結構強度的分析，導致橋梁失穩(wěn)的因素是多種多樣的，因此對穩(wěn)定的分析也十分復雜、困難。但是橋梁結構失穩(wěn)造成的后果往往是顛覆性的，所以橋梁的穩(wěn)定性理論的研究是不容忽視的一個重要問題。

3、灌區(qū)橋梁失穩(wěn)破壞的形式及成因

灌區(qū)橋梁多為小型橋梁，跨徑在4-8米，座落于土基上，形式為簡支梁式或簡支板式，上部結構多采用鋼筋混凝土材料，下部結構有砌磚、漿砌石、混凝土、鋼筋混凝土材料等，設計標準多在公路-Ⅱ級以下，農(nóng)橋、便橋比例占到50%以上。橋梁沒有通航要求，整體結構高度都不是很高，風力對橋梁穩(wěn)定性的影響不是很大，發(fā)生頻率較高的是由于地基不均勻沉降和水流沖刷引起的橋梁失穩(wěn)破壞。

3.1 地基不均勻沉降引起的橋梁結構破壞

灌區(qū)橋梁因其設計標準低，形式簡單，單跨橋梁橋臺和多跨橋梁邊墩均兼做擋土墻，且多采用重力式圬工結構，臺背填土較高；同時地基土質(zhì)密實度較差，如果施工中對地基不做處理或處理不當，橋梁承重后就會造成基礎下沉或傾斜，引起橋梁上部結構破壞，初始時會出現(xiàn)橋體裂縫，逐步發(fā)展會導致橋梁主體結構損壞而不能使用。

3.2 流水沖刷引起的橋梁傾覆倒塌

沖刷是引起橋梁水毀的一個重要因素。墩臺基礎埋深不足，基底土體被沖刷淘空后會引起墩臺地基不均勻沉降，嚴重時會造成橋梁傾倒。橋孔設計不合理，無法滿足泄洪要求，調(diào)治防護設施不完善或設計不合理，會引起水流沖淘兩側(cè)堤岸，發(fā)生繞流現(xiàn)象，最終導致橋梁無所依附而倒塌。

橋梁水毀是灌區(qū)橋梁損壞最主要的原因之一。

4、提高橋梁穩(wěn)定的方案和措施

4.1 人工地基處理

小型橋梁墩臺多為重力式結構，自重較大，所以工程設計前應對基礎承重土體進行承載力實驗，如果土質(zhì)不能滿足結構要求，必須對地基進行人工處理，以提高地基承載力，減少沉降量。

4.1.1 基礎強夯

對于碎石土、砂土、粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基，基槽開挖后，使用夯實機械對原土基礎進行夯實，從而達到工程設計要求。

4.1.2 換填土

對于基礎為淤泥、淤泥質(zhì)土的軟土地基和不均勻地基，原土夯實仍然不能達到結構設計要求的，可將原土挖出，換填強度較高的粘性土或灰土，灰土比例為3：7或2：8，灰土要按照比例充分混合，換填土應按設計要求分層夯實。

4.1.3 加設基礎墊層

當橋梁結構自重較大時，可加設基礎墊層，灌區(qū)橋梁常用的墊層有砂墊層、砂石墊層、混凝土墊層等。墊層厚度由下臥土層允許承壓力決定，墊層寬度需大于基礎寬度。

（1）砂墊層材料應選用顆粒級配良好、質(zhì)地堅硬的中砂或粗砂，砂中不得含有雜草、樹根等有機雜質(zhì)，含泥量應小于5%。

（2）砂石墊層用自然級配的砂石混合物，碎石粒級應在50mm以下，其含量應在50%以內(nèi)，不得含有植物殘體、垃圾等雜物，含泥量小于5%。

4.2 橋梁水毀的因素及應對措施

4.2.1造成橋梁水毀的因素

（1）過橋流量、橋下水位等要素確定不合理。

（2）灌區(qū)調(diào)配水過程中，沒有規(guī)劃好導致來水流量超過最高設計流量。

（3）橋梁本身的因素：包括橋位的選擇、橋孔長度、橋孔高度、墩臺型式和埋置深度和調(diào)治構造物。

4.2.2 應對措施

（1）在橋梁勘測設計階段，要全面了解渠道控制面積，配水流量，合理確定橋下流量、水位，確保輸水通暢，不對工程造成危害。

（2）橋址盡量選擇在順直，水流通暢的渠段，避開彎道或是水流斷面變化較大的渠段。

（3）橋孔的設計在滿足泄洪、漂浮物、流水通過要求的前提下，盡量減少對水流斷面的壓縮，減緩水流速度，將水流沖刷程度控制在最小。

（4）橋梁墩臺型式的選擇和基礎埋置深度應滿足洪水沖刷的要求。灌區(qū)內(nèi)橋梁多為明挖淺基礎，如果基礎埋深不足，很容易因為基底被沖刷淘空后，墩臺懸空、傾斜而致橋梁失穩(wěn)倒塌。

（5）設置調(diào)治構造物調(diào)整橋下水流的流速、流向和泥沙運動狀態(tài)，引導水流平順通過橋孔，避免渠床被沖刷而發(fā)生不利變形。

a.水流進入橋孔時會發(fā)生斷面收縮而造成流速加大，對河床和坡岸造成沖刷，所以應在橋梁上游建造導流墻，將水流平順引入橋下，導流墻形狀可以設置成圓弧形、扭曲面、八字形等，支渠以上，盡量不采用一字墻，容易引起水流沖淘堤岸，嚴重的水流會沖毀橋梁與坡岸的連接處，繞過橋梁一泄而下。

b.橋梁上、下游應設置護底、護坡，橋下墩臺基礎之上也需要設置防護構造，材料一般為漿砌石或混凝土。上游迎水面護底、護坡趾墻的深度應滿足沖刷要求。

橋梁水毀的防治應著眼于預防，只要采取措施得當，避免水毀的發(fā)生，對于絕大多數(shù)橋梁是可以做到的。

4.3 加強對橋梁日常的維護管理

4.3.1 加強橋梁的檢查與檢測

橋梁的檢查、檢測及評定工作，是對橋梁使用狀況的進行綜合的評價，以確定橋梁的安全性和結構穩(wěn)定性。加強對橋梁的檢查，掌握橋梁的使用狀況，較早的發(fā)現(xiàn)缺損和異常情況，提出維護措施，并及時進行維修養(yǎng)護，才能保證橋梁的正常運行，延長橋梁的使用壽命。

4.3.2 加強渠道的維護治理

灌溉期渠道來水流量增大時，如果橋下流水不暢，導致橋前壅水過高，常常會發(fā)生橋墩完好的情況下，橋梁整體被水沖走的現(xiàn)象。所以要加強對渠道的巡查管理，及時清理橋下沉積物，對淤積嚴重河段進行清淤治理，確保水流暢通，減少水毀事故的發(fā)生。

5、結束語

灌區(qū)內(nèi)的橋梁雖小，但數(shù)量眾多、分布密集，更是與人民群眾的生產(chǎn)生活息息相關。橋梁結構的穩(wěn)定性是關系到其安全運行和使用壽命的最重要因素之一，采取恰當?shù)墓こ檀胧蛄簱p毀破壞程度降低到最小，才能防患于未然，保障人民生命和財產(chǎn)的安全。

參考文獻

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