嫩黑公路科洛河大橋設計方案簡述

高純禮

(黑河市嫩黑公路建設指揮部)

嫩黑公路科洛河大橋設計方案簡述

高純禮

(黑河市嫩黑公路建設指揮部)

省道嫩江至黑河公路(S301)是黑龍江省西北部地區公路網主骨架的重要組成部分，也是黑龍江省骨架公路網絡規劃的一條重要連接線，科洛河大橋在本項目中的地位至關重要，設計中本著安全、經濟、適用、美觀、施工養護方便的原則進行的。

嫩江至黑河公路;科洛河大橋;方案設計

1 概述

省道嫩江至黑河公路(S301)是黑龍江省西北部地區公路網主骨架的重要組成部分，也是黑龍江省骨架公路網絡規劃的一條重要連接線。嫩黑公路連接黑龍江省重要口岸城市黑河市、國家重點產糧縣嫩江縣及多個大型國營農場，在區域經濟發展中起著舉足輕重的作用。

本項目流域內徑流主要受降雨支配，多年平均降水量為490.9 mm，在黑龍江省屬中等降水區。夏季雨量較充沛，降雨多發生在7、8月份，夏秋兩季降水量占全年降水的80%以上，極易形成暴雨洪災，屬雨洪型河流，冬季枯水多雪，春季降水較少，約占全年的10%，故項目設計流量，采用暴雨洪水流量。項目除科洛河有水文觀測資料外，其他中、小河流均無水文觀測資料。

2 河流概況

科洛河大橋位于嫩黑公路44 km處，建于1997年10月。該橋上部結構為：11孔20 m鋼筋混凝土簡支T梁，下部結構為鋼筋混凝土肋式橋臺，重力式、雙柱式橋墩，擴大基礎。該橋設計洪水頻率為1/100，設計荷載為：汽超-20掛-120級，橋面寬度凈9.0+2×1.5 m人行道，橋梁全長224.84 m。經現場調查，橋面鋪裝混凝土麻面、裂縫、欄桿個別損壞、伸縮縫橡膠破損較嚴重，部分橫隔板接縫處產生裂縫，上部主梁混凝土局部麻面，錐坡片石局部缺失。綜上該橋現狀較好，設計標準較高，根據《公路橋涵養護規范》JTG H11-2004中相關規定，科洛河大橋橋梁技術狀況評定等級為一類。根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG D62-2004)、《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2004)、《公路橋梁承載能力檢測評定規程》(JTG/T J21-2011)，結合原橋設計文件利用“橋梁博士”軟件對該橋進行結構檢算。檢算結果表明，極限狀態下T梁的正、斜面的承載力均滿足，正常使用極限狀態下剛度、抗彎能力及裂縫寬度均能滿足其限值，故現橋滿足公路Ⅱ級荷載要求。

路線在K44+100處跨越科洛河，科洛河屬嫩江水系，發源于孫吳，德都縣小興安嶺西北坡，該河由東向西偏北流入嫩江，橋位上游匯水面積5 505 km2，流域長度163 km，流域坡度0.073%。流域內植被良好，中、上游山丘地帶生長茂密森林和次生林，平原區為耕地，流域內水系較發達，支流毛溝縱橫。上游段，支流匯入較多，地處中山、低山、丘陵區，地勢較高，海拔400～600 m，地面比降1.5‰～5‰，谷窄流急。中游段，屬丘陵及河谷平原區，高程在300～400 m，地面比降為0.15‰～1.0‰，河谷變寬，一般在1 km以上，最寬達3 km，水流變緩，河道彎曲，汛期洪水泛濫成災。下游段，屬平原區，地勢較低，高程200～300 m，地表平坦開闊，地面比降0.2‰～0.5‰，河谷較寬，一般2～5 km，水流緩慢，河道蜿蜒曲折且多串溝，河水常出槽泛濫成災。本項目路線經過之處位于河流下游，河道較順直穩定，砂質河床，黑岸為高崗，斷面壓縮，雖然河床比降較小，但流速較大，橋位處洪水泛濫寬度1 000 m左右。

3 橋位選擇情況

科洛河大橋由于建成年限較近，現狀較好，且設計標準較高，經檢算滿足公路-Ⅱ級荷載標準，擬維修利用，故不另選橋位。

(1)設計流量推算。

由于橋位下游10 km處有科后水文站，水文斷面上游積水面積F=7 196 km2，因此本橋位處設計流量利用該站1952～2004年的53年連續實測洪水流量及1908年歷史特大洪水調查流量，以“橋位設計計算系統”軟件進行頻率分析，然后再按面積比擬法推算大橋設計流量，并以經驗公式及形態法進行校核。

分別以頻率分析加面積比擬法、“橋規”JTJ 062—91附錄十二全國水文分區經驗公式、形態法計算得出

綜合以上，從大橋安全角度考慮，選取本橋百年一遇的設計流量為1 789 m3/s。利用“橋位設計計算系統”軟件計算在此流量下的設計水位及相應的各水力要素：設計水位H1%=258.06 m;設計流速V主=2.38 m/s。

(2)橋梁孔徑確定。

按按《公路工程水文勘測設計規范》中6.2.1-1公式計算橋孔最小凈長為Lj=169.2 m，舊橋孔為11孔20 m，Lj=203.2 m，滿足要求。

(3)橋高計算。

綜合考慮雍水、浪高及橋下凈高，確定橋梁高度

Hs=258.06 m;∑△h=0.44 m;△hj=0.50 m。

本河無通航要求，故：梁底標高Hmin=258.06+0.44+0.50=259.00 m。

現有橋梁梁底標高經現場實測為259.00 m，故舊橋標高滿足要求。

(4)沖刷計算。

一般沖刷按《公路工程水文勘測設計規范》中“一般沖刷64-1修正公式”計算。

一般沖深度為1.21 m;一般沖刷線高程為251.12 m。

河灘一般沖刷按《公路工程水文勘測設計規范》中“河灘沖刷公式”計算。

河灘一般沖刷深度為0.71 m;河灘一般沖刷線高程為254.20 m。

墩臺局部沖刷按《公路工程水文勘測設計規范》中65-2公式計算。

局部沖刷深度為2.06 m;局部沖刷線高程為249.06 m。

由于科洛河大橋現狀較好，修建年代較近，設計標準較高，且經過結構檢算滿足公路Ⅱ級荷載要求，故擬利用。科洛河大橋現橋面鋪裝混凝土麻面、裂縫、欄桿個別損壞、伸縮縫橡膠破損較嚴重，部分橫隔板接縫處產生裂縫，上部主梁混凝土局部麻面，錐坡片石局部缺失，且橋頭搭板過短，橋頭跳車較嚴重。針對以上病害本設計新建橋面鋪裝、修復破損欄桿、更換伸縮裝置、采用環氧砂漿修補橫隔板裂縫級主梁麻面、修復錐坡、導流壩、新建橋頭搭板。

［1］公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D62-2004)［S］.人民交通出版社.

［2］公路橋涵設計通用規范(JTG D60-2004)［S］.人民交通出版社.

U442

C

1008-3383(2012)11-0131-01

2012-06-15

高純禮(1964-)，男，從事公路建設管理工作。