公民建設(shè)畢業(yè)論文
摘要：以319國(guó)道某橋橋位設(shè)計(jì)為例，分析、探討了橋位選擇、水文計(jì)算及橋孔凈長(zhǎng)的確定時(shí)應(yīng)注意的一些問題。關(guān)鍵詞：橋位選擇 水文計(jì)算 橋孔凈長(zhǎng)的確定 探討
0 前言
橋梁是道路跨越河流的主要形式，路線工程中橋梁工程的造價(jià)占了較大的比重，有資料表明：根據(jù)工程造價(jià)歷史資料統(tǒng)計(jì)分析，一般橋梁工程的造價(jià)占整條線路工程。要降低橋梁工程造價(jià)，除了合理選擇橋梁結(jié)構(gòu)形式外，就是正確合理進(jìn)行橋位設(shè)計(jì)了，而橋位設(shè)計(jì)又是橋梁設(shè)計(jì)的主要任務(wù)。橋位設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：橋位選擇、水文計(jì)算、橋梁孔徑和墩臺(tái)基底埋置深度的確定以及調(diào)治構(gòu)造物的布設(shè)等「2」。本文僅以319國(guó)道某橋?yàn)槔龑?duì)橋位選擇、水文計(jì)算及橋孔凈長(zhǎng)的確定進(jìn)行探討。
1 新、老橋設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)的比較
廈門至成都的319國(guó)道我省境內(nèi)段以逐段按二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造，其中某橋老橋由上級(jí)主管部門鑒定屬危橋，為考慮該路段今后改造接線順暢、施工方便等原因，特另選橋位新建一座橋梁，現(xiàn)將其新、老橋主要技術(shù)參數(shù)比較如下：
主要技術(shù)參數(shù) 319國(guó)道某橋
新 老
橋面中心標(biāo)高(米) 121.17 121.05
設(shè)計(jì)洪水頻率 1/100 1/50
孔徑及結(jié)構(gòu)形式 4孔16米鋼筋砼t梁 5孔8米亂石拱
橋梁全長(zhǎng)(米) 84.42 53.2
相互位置 新橋位于老橋下游70米
以上比較可以看出：新老橋橋面中心標(biāo)高基本一致，新橋的結(jié)構(gòu)形式有所改進(jìn)，新橋的橋孔凈跨比老橋增大，新橋的橋梁全長(zhǎng)比老橋增長(zhǎng)。作為新建一座橋梁，由于公路等級(jí)的提高，相應(yīng)橋梁的各種技術(shù)參數(shù)均應(yīng)有所提高，但以上的比較結(jié)果中，似乎覺得新橋的橋孔凈長(zhǎng)比老橋增長(zhǎng)太多，何況同一跨徑的鋼筋砼t型梁橋的橋下有效過水面積要比石拱橋改善很多。從施工圖預(yù)算看，該鋼筋砼t型梁橋每延米建筑安裝工程的平均單價(jià)以達(dá)2.4萬元，試想如在滿足使用的前提下，橋梁全長(zhǎng)縮短10米，就是為國(guó)家節(jié)約投資二十余萬元。
2 正確合理進(jìn)行橋位設(shè)計(jì)
2.1合理選擇橋位
橋位設(shè)計(jì)首先就要合理選擇橋位，橋位應(yīng)選在符合水文、地形、地物、地貌及工程地質(zhì)等方面的要求處，對(duì)通航河道還應(yīng)符合通航方面的要求。水文方面橋位應(yīng)選在河道順直、穩(wěn)定、灘地校高、較窄，且河槽能通過大部分計(jì)算流量的河段上。從現(xiàn)場(chǎng)觀察，新橋橋位的河灘較寬，加上橋軸前進(jìn)方向河灘靠岸處有一條人工開挖的農(nóng)田灌溉水渠，經(jīng)洪水的沖刷，使河灘中有一堆較大沉積物，平常上面長(zhǎng)有雜草和灌木，新橋建成后需作必要的河床疏導(dǎo)、整治。總體看來新橋橋位沒有老橋橋位理想。
2.2合理進(jìn)行水文計(jì)算，經(jīng)濟(jì)布設(shè)橋孔長(zhǎng)度
水文計(jì)算的目的就是推求符合相應(yīng)頻率的設(shè)計(jì)洪水水位流量。在此之前還要正確劃分所設(shè)計(jì)的橋位屬于何種類型的河段，并在實(shí)地在形態(tài)斷面上合理劃分河槽、河灘，合理確定河槽與河灘的洪水糙率系數(shù)。
現(xiàn)該橋的設(shè)計(jì)流量與橋孔凈長(zhǎng)計(jì)算如下：
一、 基本情況
該橋址中心樁號(hào)為319國(guó)道k1037+959.6處，系山區(qū)河流，其上游約70米處有一座5孔8米的石拱橋，橋面標(biāo)高121.05米，河槽內(nèi)為砂礫，經(jīng)調(diào)查歷史最高洪水位標(biāo)高為119.00米，下游洪水位標(biāo)高為118.83米，推算出橋位處歷史最高洪水位標(biāo)高為118.93米，測(cè)得水面比降為1‰。
二、 形態(tài)斷面流量、流速計(jì)算
河灘、河槽的過水面積w和水面寬度b計(jì)算見附表：
因水面寬大于平均水深的10倍，所以計(jì)算灘、槽斷面的流速時(shí)水力半徑用灘、槽的平
均水深代替，濕周用水面寬代替
河灘部分：
ht=wt/bt=(126.45+75.84)/(87.60+47.60)=202.29/135.2=1.5m
vt=mht2/3 i1/2 =25×1.502/3×0.0011/2=1.04m/s
qt=wtvt=202.29×1.04=210.38m3/s
河槽部分：
hc=wc/bc=194.63/54.65=3.56m
vc=mhc2/3i1/2=40×3.562/3×0.0011/2=2.95m/s
qc=wcvc=194.63×2.95=574.16m3/s
全斷面總流量q總=qt+qc=210.38+574.16=784.54m3/s
全斷面平均流速vo=q總/w總=784.54/396.92=1.98m/s
取設(shè)計(jì)流量為：qs=790m3/s
三、橋孔凈長(zhǎng)計(jì)算
該河段屬穩(wěn)定河段，按河槽寬度公式：lj=k(qs/qc)nbc進(jìn)行計(jì)算
因穩(wěn)定河床k=0.84 n=0.90
則有 lj=0.84×(79574.16)0.9×54.65=61m
經(jīng)比較確定上部構(gòu)造采用4孔16米鋼筋砼簡(jiǎn)支梁橋，即實(shí)際橋孔凈長(zhǎng)為64.0米。
以上橋孔凈長(zhǎng)是根據(jù)河槽寬度公式計(jì)算而來。我們知道河槽是河流宣泄洪水和輸送泥沙的主要通道，河槽往往是常年流水，底沙處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，植物不易生長(zhǎng)。而河灘則只是在汛期才有流水，無明顯的底沙運(yùn)動(dòng)，通常有草類、樹木等植物生長(zhǎng)。從該橋的水文調(diào)查得知，其常年流水的河槽并沒有54.65米寬。根據(jù)《公路橋位勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》jtj062-91「3」的如下各條規(guī)范：
第7.1.2條 對(duì)水文計(jì)算的基本資料應(yīng)審核其可靠性、獨(dú)立性、一致性和系列代表性。
第7.1.3條 水文計(jì)算可根據(jù)資料情況及地區(qū)特點(diǎn)采用多種方法計(jì)算，經(jīng)分析論證后選
用其合理的計(jì)算成果。
第8.2.2條 影響橋孔凈長(zhǎng)的因素較多，除進(jìn)行必要的橋長(zhǎng)計(jì)算外，尚應(yīng)結(jié)合橋位地形、
斷面形態(tài)河床地質(zhì)、橋前雍水、沖刷深度、橋頭引道填土高度等綜合分析確定橋孔凈長(zhǎng)。
第8.3.5條 山區(qū)河段的橋孔布設(shè)。
開闊河段 橋孔布設(shè)允許壓縮河灘，但不能壓縮河槽。橋頭河灘路堤應(yīng)盡量與
洪水主流流向正交，否則應(yīng)增大橋孔。
又根據(jù)實(shí)際情況，在設(shè)計(jì)水位，河灘、河槽的洪水糙率系數(shù)，洪水比降參數(shù)都不改變的情況下，只將河槽河灘的劃分稍作調(diào)整，河灘的范圍為k1037+840~k1037+927.76與k1037+958~k1038+029.85，河槽的范圍為k1037+927.76~k1037+958，河灘、河槽的累計(jì)過水面積及寬度計(jì)算如下：
wt1=126.45m2 bt1=87.60m wt2=157.01m2 bt2=71.85m wc=113.46m2 bc=30.40m 然后計(jì)算出洪水流量為q總=673.99m3/s。計(jì)算橋孔凈長(zhǎng)時(shí)取設(shè)計(jì)流量為qs=700m3/s。
按河槽寬度公式計(jì)算得橋孔凈長(zhǎng)為：lj=48.25m
按單寬流量公式計(jì)算得橋孔凈長(zhǎng)為：lj=54.36m
通過以上兩種方法計(jì)算，綜合考慮可取橋孔凈長(zhǎng)為lj=54m
3 幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)
3.1橋位設(shè)計(jì)的合理與否直接影響橋梁的基本尺寸和布局，亦直接決定橋梁在修建和使用過程中是否達(dá)到最合理、最經(jīng)濟(jì)。應(yīng)正確理解、靈活運(yùn)用《公路橋梁勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》。
3.2應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地條件、河流平面外形和河流的穩(wěn)定程度等因素合理確定橋梁所處的河段是屬于哪一類型的河段。
3.3橋位應(yīng)選擇在河道順直、穩(wěn)定、灘地較高、較窄、河岸穩(wěn)固、工程地質(zhì)較好的河段上。
3.4河床的灘、槽劃分準(zhǔn)確與否，對(duì)橋孔長(zhǎng)度計(jì)算影響極大，應(yīng)根據(jù)河段平面形態(tài)、植被分布情況在橋位現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)真調(diào)查研究合理劃分河床灘、槽。
3.5為合理劃分河床灘、槽及真實(shí)地計(jì)算洪水流量，應(yīng)在河床縱斷面測(cè)量時(shí)根據(jù)河床斷面形狀變化點(diǎn)和一定距離中加設(shè)測(cè)點(diǎn)樁，并且斷面測(cè)量的縱、橫向偏差應(yīng)符合規(guī)定要求。
3.6河灘、河槽的洪水糙率系數(shù)、水面比降等均應(yīng)按規(guī)范規(guī)定合理確定。
3.7對(duì)橋位設(shè)計(jì)流量和橋孔凈長(zhǎng)的推算結(jié)果應(yīng)根據(jù)多種因素綜合分析論證確定。
參考文獻(xiàn)：
「1」、交通部公路工程定額站編 公路工程造價(jià)工程師培訓(xùn)教材《公路工程技術(shù)》 1998。
「2」、熊廣忠主編 《橋涵水力水文計(jì)算》北京 人民交通出版社出版 1983。
「3」、jtj062-91《公路橋位勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》 北京 人民交通出版社出版 1998.11。
「4」、張學(xué)齡主編《橋涵水文》北京 人民交通出版社出版 1990。
附：該橋過水面積計(jì)算表
樁 號(hào) 河床標(biāo)高(m) 水深(m) 平均水深(m) 水面寬度(m) 過水面積(m2) 累計(jì)過水面積(m2) 合計(jì)
k1037+840 118.93 0 0 河灘wt1：126.45m2bt1：87.60m
0.95 8.49 8.07
+848.49 117.03 1.9 8.07
1.9 16.28 30.93
+864.77 117.03 1.9 39
1.9 15.23 24.67
+880 117.03 1.9 63.67
1.62 19.97 26.76
+899.97 117.59 1.34 90.43
1.32 20.03 26.44
+920 117.62 1.31 116.45
1.26 7.6 9.58
+927.6 117.72 1.21 126.45
1.98 2.4 4.75 河槽wc：194.63m2bc：54.65m
+930 116.18 2.75 131.2
3.43 1 3.43
+931 114.82 4.11 134.63
4.01 14.5 58.15
+945.5 115.02 3.91 192.78
3.77 12.5 47.13
+958 115.31 3.62 239.91
3.56 19.6 69.78
+977.6 115.43 3.5 309.69
2.45 4.65 11.39
+982.25 117.54 1.39 321.08
1.72 14.75 25.37 河灘wt2：75.84m2bt2：47.60m
+997 116.88 2.05 346.45
2.48 3 7.44
k1083+000 116.02 2.91 353.89
2.05 10 20.5
+010 117.74 1.19 374.39
1.19 18 21.42
+028 117.74 1.19 395.81
0.06 1.85 1.11
+29.85 118.93 0 396.92
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