橋梁設計中的水文問題探析

沈孟營

湖北長大智聯工程咨詢有限公司

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，需要根據相應的技術規范標準要求，能夠詳細準確地獲取水文資料，結合橋梁的實際情況，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，采用適當的方式和相應的參數完成設計操作，從而保證推求結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，但當支流發生大洪水而大河未發生洪水，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治構造物及防沖刷措施，沖毀橋臺或橋頭引道，進而使橋梁局部或全部遭到破壞。

2 水文調查、勘測及工程地質勘察

2.1 水文調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)形態調查;(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查和測量，只有對附近的水文環境有一個詳細的了解才能夠進行橋梁建設。水文調查勘測主要包括以下幾個方面的工作：

(1)第一，調查和收集現有的相關的水文資料，通過掌握現有水文資料能夠有效的了解當地歷史水文情況，可以提供有力的參考。第二，形態調查。第三，進行相應的水文觀測，如果還有其它的要求，可以根據實際需要進行相應的測量。

(2)為了對當地的氣象資料有一個很好的了解，應該向當地的氣象部門進行溝通，獲取當地的歷史氣象情況。同時對橋位附近的現有橋梁和水工建筑物也應進行必要的調查。

(3)為了確保橋梁建設的穩定性保證橋梁的安全，需要對橋梁位置進行工程地質勘查，掌握當地的地層情況。工程地質勘察是為了查明橋位區域的地層、巖性、地質構造、不良地質現象水文地質等工程地質條件，探明橋梁墩臺和構造物處地基覆蓋層與基巖風化層的厚度、基巖的風化與構造破碎程度、軟弱夾層的情況及地下水的狀態，測試巖土的物理力學特性，提供地基的基本承載力數據或樁側摩阻力數據，并對邊坡及地基的穩定性，不良地質的危害程度和地下水對地基的影響程度等作出評價。

(4)工程地質勘察主要進行橋位區域的地質調查和測繪，地質勘探和測試，天然建筑材料的調查和料場的測繪，以及必要的試驗工作。對于地質情況復雜的地基，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，應編寫工程地質報告，闡明橋位區域的工程地質條件，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，利用水文統計法來完成推算過程，提升計算結果的準確性，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生頻率，同時能夠繪制經驗頻率曲線圖，采用適線法來繪制相應的理論頻率曲線圖，選定三個統計參數，利用這選定的三個統計參數，能夠準確計算出洪水設計頻率大小，計算相應的設計流量，最后根據該地區的經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)關系曲線法。在設計洪水位大小時，可以根據已經獲取的資料和信息，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，同時結合上游、下游調查的歷史洪水位大小等相關資料和信息，能夠對所推求的設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，則用經驗公式或其他辦法調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。

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