秦淮河彎曲航道跨河橋梁凈寬尺度探討

摘 要：隨著水運網絡與道路網絡的交織越來越頻繁，需要充分協調好兩種交通網絡，最大限度地發揮兩者的效益。對于航道而言，重點是要解決航道彎道段跨河橋梁凈寬的選定問題，以便船舶快速、安全地通航，本文基于現有的橋梁凈寬計算方法，結合實際情況，以秦淮河為例，選定較為科學合理的橋梁通航凈寬值，供航道和橋梁設計參考。

關鍵詞：彎曲航道；橋梁凈寬；過河建筑物；航道寬度

中圖分類號：U612.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2016）11-0056-02

近年來，隨著航運事業的快速發展，內河航運作為一種相對經濟、環保節約的運輸方式在貨物運輸領域占據相當大的比例。橋梁凈寬尺度對內河航運的運輸效率和安全性有著重要影響，尤其是彎道處的橋梁凈寬尺度，因為彎道處地形復雜、水流流態變化多端，對船舶安全航行影響較大。另一方面，橋梁建設是一項關系到防洪、航運、路網接線等的系統工程，必須堅持“統籌兼顧、遠近結合、水路并舉、確保航道通暢”的原則。因此，交通運輸部發布了《跨越國家航道橋梁通航凈空尺度和技術要求的審批辦法》的通知，規定了橋梁建設必須符合國家有關通航標準的規定和要求。

《內河通航標準》中規定水上過河建筑物布置于彎道時，應加大通航孔跨度。具體加大多少合適，目前還沒有確切的規定。為保障秦淮河航道暢通、保證船舶的航行安全，有必要對秦淮河Ⅳ級航道彎道處的橋梁凈寬尺度進行論證。本文研究分析現有規范標準及相關研究成果，從實際情況出發，以秦淮河為例對橋梁凈寬尺度給出了較為科學實用的計算方法。

1 航道概況

秦淮河航道上游起自蕪申運河，自南向北依次流經高淳區、溧水區、江寧區、雨花臺區、建鄴區，經秦淮河船閘入長江，由塘溝河、石臼湖湖區航道、石湫新河、一干河、溧水河、秦淮河河定橋南段及秦淮新河組成。秦淮河是《江蘇省干線航道網規劃》“兩縱四橫”干線航道網中的“四橫”蕪申線的組成部分，規劃等級為四級。為了適應江蘇省生產力布局的變化和南京經濟的發展，也為了與江蘇省內河航道網建設和發展相匹配，以及與南京綜合運輸方式的協調發展相適應，秦淮河即將按照四級航道標準進行整治，整治后航道里程97.1km，航寬50m，最小彎曲半徑320m。

2 彎道處橋梁凈寬尺度的確定

2.1 彎道處橋梁加寬機理

彎道處航道水流常伴隨著水面橫比降、橫向環流等特征。彎道處凹岸一側相比凸岸一側水深較大，凸岸側常淤積形成邊灘，上行船舶（隊）航行時如不慎易吸淺。受彎曲段航道寬度、深度、彎曲半徑以及水流流速、流向、流態的制約，船體周圍流場發生變化，改變了船舶（隊）對水運動的要素，影響船舶（隊）操縱性能，船舶（隊）在彎道航行時，基本處于一種偏離過灣、左右搖晃、首尾難兼顧且船舶（隊）愈長愈難操縱的困難局面。且受橫向水流和彎道離心力作用，船舶（隊）產生橫向偏移，很難沿規定的航線運行，基本以不同的偏轉量偏離航線，沖向河岸，導致船舶（隊）航行的不安全性。

因此，我國內河航道會對彎道進行加寬，一般采用不對稱的內側拓寬，基于此，當橋梁不得不布置于彎道處時，需加大通航凈寬或一跨過河，使船舶安全通過橋區。

2.2 彎道處橋梁通航凈寬確定方法

現行橋梁凈寬尺度主要是根據《內河通航標準》中規定的水上過河建筑物通航凈空的尺度最小值和計算公式確定，而彎道處橋梁通航凈寬為給出明確的規定。

船舶（隊）在彎道段航行，受船型、彎道邊界條件、人為因素、水流條件等影響，影響因素十分復雜。對于秦淮河等平原河網地區限制性航道而言，其航行船舶基本采用標準化推薦船型，相比自然及山區航道，水流條件總體較好，且航道定期疏浚維護，因此，在確定限制性航道彎道處橋梁凈寬時，可簡化凈寬影響因素，取其主要因素，即主要考慮船舶（隊）尺度、彎道曲率半徑和航道寬度等三大要素，它也影響船舶（隊）的航行漂角和偏航距。

本文在現有規范標準中規定的相關通航凈寬、航道寬度計算方法的基礎上，基于影響通航凈寬的三大主要因素，研究提出彎道處橋梁通航凈寬按照直線段橋梁通航凈寬與彎道處通航凈寬加寬值之和確定。

2.3 彎道處橋梁通航凈寬計算

2.3.1 代表船型

設計船型選擇根據運輸貨種、起訖點，滿足標準化、適應性、經濟性及通達性要求，擬采用多種混合設計船型，見表1所示。

2.3.2 彎道處橋梁通航凈寬

經各國學者的試驗研究，在各種運行條件下，提出了彎道加寬值的經驗公式，經比較，彎道處橋梁通航凈寬建議采用下列公式進行加寬值計算：

Bm=ΔB+Bm

式中：ΔB——彎曲段凈寬增加值（m）；

L——設計貨船或船隊（頂推船隊）長度（m）；

R——彎曲半徑（m）；

B——直線段設計航道寬度（m）；

Bm——直線段通航凈寬（m），根據《運河通航標準》（JTS 180-2-2011）第4.5.1條：四級航道直線段雙線通航孔凈寬Bm為55m。

其中，直線段航道設計寬度B根據下列公式計算：

B= BFd + BFu + d1+ d2+C

BFd = Bsd + Ld sinβ

BFu = Bsu+ Lu sinβ

式中：B——直線段雙線航道寬度（m）；

BFd——下行船舶或船隊航跡帶寬度（m）；

BFu——上行船舶或船隊航跡帶寬度（m）；

d1——下行船舶或船隊外舷至航道邊緣的安全距離（m）；

d1——上行船舶或船隊外舷至航道邊緣的安全距離（m）；

D——船舶或船隊會船時的安全距離（m）；

Bsd——下行船舶或船隊寬度（m）；

Ld——下行頂推船隊長度或貨船長度（m）；

β——船舶或船隊航行漂角（°），Ι～Ⅴ級航道可取3°；

Bsu——上行船舶或船隊寬度（m）；

Lu——上行頂推船隊長度或貨船長度（m）；

d1+ d2+C——各項安全距離之和（m），船隊可取（0.5～0.6）倍上行和下 行航跡帶寬度，貨船可取（0.67～0.8）倍上行和下行航跡帶寬度。

2.4 秦淮河航道彎道處橋梁凈寬尺度的選定

秦淮河是長江下游的支流，是南京水運入江的主要通道，也是連接長江與蕪申運河的一條重要航道，秦淮河航道位于經濟發達的南京市，自古以來就是重要的溝通城鄉物資交流的運輸通道，隨著蕪申線航道條件的改善，秦淮河航道的運量必將大幅度提高，根據預測，2035年秦淮河的貨運量上、下行合計為2200萬噸，單向最大貨流密度為1490萬噸（秦淮新河上行貨運量）。

因此，考慮到秦淮河船舶密度增大，參考計算所得彎道處橋梁通航凈寬值，建議擬建橋梁加大通航孔凈寬到75m比較合理。建議下一階段橋梁設計時，橋梁設計單位，根據凈空尺度的調整，選擇合理可行的橋梁型式。

參考文獻：

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