橋梁設計中的水文問題探析

沈孟營

湖北長大智聯(lián)工程咨詢有限公司

橋梁設計中的水文問題探析

沈孟營

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高速公路在完成橋梁設計過程中，水文問題是一個非常重要的影響因素，因此也是越來越受到重視。在高速公路橋梁設計工作開展時，需要根據(jù)相應的技術(shù)規(guī)范標準要求，能夠詳細準確地獲取水文資料，結(jié)合橋梁的實際情況，認真分析，對其所收集的資料進行反復核實和檢查，選取更加精確、真實的資料，采用適當?shù)姆绞胶拖鄳膮?shù)完成設計操作，從而保證推求結(jié)果的準確性和合理性。基于此本文分析了橋梁設計中的水文問題。

橋梁設計；水文；要點

1 橋梁水毀原因分析

分析橋梁水毀的原因，除了部分橋梁設計標準較低外，主要有如下幾個方面。(1)橋位選擇不當是主要原因，例如橋位位于河灣，凹岸沖刷嚴重，或橋位與洪水中泓線斜交，都可能沖毀橋頭引道。另外河灘橋孔分配不合理，橋位處于游蕩變遷性河段，或在水土流失和發(fā)生特大洪水時，主流擺動、侵蝕等影響河床逐漸擴寬，也能造成橋梁水毀。(2)水文計算中推求的設計流量偏小，以致橋孔設計偏小，排洪能力不足而水毀。(3)墩臺基礎埋深不夠，受到嚴重沖刷而倒塌，形成橋梁水毀，這主要是忽略了河流的自然沖淤變化，例如靠近與大河匯合的支流上的橋梁，當支流受大河洪水頂托時，常常會造成支流河口的淤積，但當支流發(fā)生大洪水而大河未發(fā)生洪水，這些河口段的淤積又會大部或全部被沖刷，造成河床因嚴重沖刷而下降。(4)橋孔設計缺乏必要的調(diào)治構(gòu)造物及防沖刷措施，沖毀橋臺或橋頭引道，進而使橋梁局部或全部遭到破壞。

2 水文調(diào)查、勘測及工程地質(zhì)勘察

2.1 水文調(diào)查與勘測的目的在于了解河流的水文情況，為橋位設計提供必要的水文資料。一般情況下，應進行下列各項工作：(1)水文站觀測資料的收集;(2)形態(tài)調(diào)查;(3)水文觀測及其它。

2.2 其中，橋梁設計對于所在位置的水文情況具有較高的要求，需要對附近的水文情況進行詳細的調(diào)查和測量，只有對附近的水文環(huán)境有一個詳細的了解才能夠進行橋梁建設。水文調(diào)查勘測主要包括以下幾個方面的工作：

(1)第一，調(diào)查和收集現(xiàn)有的相關(guān)的水文資料，通過掌握現(xiàn)有水文資料能夠有效的了解當?shù)貧v史水文情況，可以提供有力的參考。第二，形態(tài)調(diào)查。第三，進行相應的水文觀測，如果還有其它的要求，可以根據(jù)實際需要進行相應的測量。

(2)為了對當?shù)氐臍庀筚Y料有一個很好的了解，應該向當?shù)氐臍庀蟛块T進行溝通，獲取當?shù)氐臍v史氣象情況。同時對橋位附近的現(xiàn)有橋梁和水工建筑物也應進行必要的調(diào)查。

(3)為了確保橋梁建設的穩(wěn)定性保證橋梁的安全，需要對橋梁位置進行工程地質(zhì)勘查，掌握當?shù)氐牡貙忧闆r。工程地質(zhì)勘察是為了查明橋位區(qū)域的地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象水文地質(zhì)等工程地質(zhì)條件，探明橋梁墩臺和構(gòu)造物處地基覆蓋層與基巖風化層的厚度、基巖的風化與構(gòu)造破碎程度、軟弱夾層的情況及地下水的狀態(tài)，測試巖土的物理力學特性，提供地基的基本承載力數(shù)據(jù)或樁側(cè)摩阻力數(shù)據(jù)，并對邊坡及地基的穩(wěn)定性，不良地質(zhì)的危害程度和地下水對地基的影響程度等作出評價。

(4)工程地質(zhì)勘察主要進行橋位區(qū)域的地質(zhì)調(diào)查和測繪，地質(zhì)勘探和測試，天然建筑材料的調(diào)查和料場的測繪，以及必要的試驗工作。對于地質(zhì)情況復雜的地基，配合設計和施工，進行施工檢驗，鑒定巖土地基特性，并提出處理措施的建議。

(5)最后，應編寫工程地質(zhì)報告，闡明橋位區(qū)域的工程地質(zhì)條件，作出評價，提出合理建議。

3 設計流量計算

對于有流量監(jiān)測資料的情況下，完成洪峰流量推算時，可以利用附近的水文站來對橋梁的設計流量進行詳細的推算，得出比較準確的設計流量大小，通常要求選擇年份不低于20年的年最大流量值作為主要設計標準大小，利用水文統(tǒng)計法來完成推算過程，提升計算結(jié)果的準確性，保證設計的準確、有效。

將年份最大流量資料按照大小順序進行排列觀察，準確計算出不同流量大小的發(fā)生頻率，同時能夠繪制經(jīng)驗頻率曲線圖，采用適線法來繪制相應的理論頻率曲線圖，選定三個統(tǒng)計參數(shù)，利用這選定的三個統(tǒng)計參數(shù)，能夠準確計算出洪水設計頻率大小，計算相應的設計流量，最后根據(jù)該地區(qū)的經(jīng)驗值大小來進行推算，得出相對比較準確的設計值大小。

4 設計洪水位推求

第一，流量—水位(Q-H)關(guān)系曲線法。在設計洪水位大小時，可以根據(jù)已經(jīng)獲取的資料和信息，在詳細分析和計算的基礎上，繪制出斷面的流量、水位曲線圖，能夠從曲線圖上獲取相應流量的水位，也就是在對應流量基礎上選擇適合的設計水位，同時結(jié)合上游、下游調(diào)查的歷史洪水位大小等相關(guān)資料和信息，能夠?qū)λ魄蟮脑O計水位進行詳細的核對，當然也可以利用水文基線、水文站斷面的流量、水位曲線圖來獲取相應的洪水位大小，準確完成洪水坡度設計，采用比降法進行計算，準確推算出洪水斷面的設計水位大小。

第二，水位相關(guān)法。當水文站離設計斷面很近，流域面積相差小于5%，且河道的水文條件又相差不大，設計斷面處有部分水位觀測資料時，則設計水位可利用設計斷面與水文站的水位相關(guān)曲線查得。即以設計流量作為水文站觀測流量，從水文站的Q-H曲線中，查得相應水位，再以此水位從設計斷面與水文站的水位相關(guān)曲線查得設計斷面相應設計水位。該水位應以河床、水面比降等加以校核。若設計斷面與水文站的流域面積相差大于5%時，則用經(jīng)驗公式或其他辦法調(diào)整設計斷面的設計水位。

總之，橋梁過短或者橋高過低會造成水毀，橋梁過長或者過高又會增加不必要的投資。因此應該給予橋梁水文工作予以充分地重視，進一步加強對其研究非常有必要。

[1]彭衛(wèi)國.山區(qū)高速公路橋梁設計中幾個問題的探討[J].公路交通科技(應用技術(shù)版)，2007，12：111-114.

[2]劉一兵.橋梁設計中的問題及解決對策[J].科技經(jīng)濟市場，2015，08：99.

[3]惠濤.公路橋梁設計中的水文計算與分析[J].河南科技，2005，08：60-61.