河流治理中漫水橋的結構設計

□周志平　□楊書統　□趙一新（河南省水利勘測設計研究有限公司）

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河流治理中漫水橋的結構設計

□周志平□楊書統□趙一新（河南省水利勘測設計研究有限公司）

摘要：漫水橋是在低等級公路上，出現河流洪水位漫過橋面，在交通允許有限度中斷時，修建的連接兩岸交通的構筑物。漫水橋的橋下凈空應根據容許阻斷交通的時間長短和河床的淤高及河流的設計洪水頻率等因素確定。文章以賈魯河干流尉氏縣下游河段治理工程中后馬立廂漫水橋的結構設計為例，淺析其設計的基本思路，為以后河流治理中漫水橋的結構設計提供參考。

關鍵詞：河流治理；漫水橋；結構設計

1　引言

賈魯河是沙潁河的主要支流，也是河南省中部地區的一條骨干排水河道，流域北靠黃河，西與伊洛河接壤，東鄰渦河流域，跨越鄭州、開封、許昌、周口四地（市）13個縣（市），流域面積5.90×105hm2，流域內人口460萬，耕地面積34.67萬hm2，是河南省工業、煤炭及糧棉生產的重要基地和交通要道。

賈魯河干流全長255.80 km，自鄭州市南陽壩以上屬山區深谷河床，南陽壩以下至周口市（長約205.30 km）屬平原河道，河道斷面寬淺，兩岸地形平坦，洪水期水面寬度達3 km，地表土質多為輕粉質壤土和砂壤土，且上游段局部存在沙崗，水土流失嚴重，加之上世紀50年代為了引黃灌溉在河道上修建的攔河閘設計標準低，年久失修，阻水嚴重，因此造成河道嚴重淤積。80年代以來，隨著河道兩岸地區農業生產的不斷發展，當地政府已陸續對賈魯河干流進行了治理，擴挖河槽、裁彎取直、修筑堤防。

尉氏縣位于賈魯河中下游平原區內，是產糧大縣，也是國家糧食安全工程的重要基地，賈魯河干流穿越該縣長度達50 多km，由于河道一直未進行系統治理，堤防殘缺不全，河槽淤積嚴重，跨河橋梁阻水，穿堤建筑物破損，河道防洪除澇能力逐年降低，致使兩岸洪澇災害頻發，嚴重影響了當地經濟社會的發展。依據《防洪標準》及《堤防工程設計規范》，該段河道治理設計流量采用：5 a一遇除澇流量為406 m3/s，20 a一遇防洪流量為828 m3/s；設計河槽底寬70 m，邊坡系數1:3。

2　工程概況

后馬立廂漫水橋位于河南省開封市尉氏縣小陳鄉前馬立廂村西約500 m處的賈魯河河道上，橋位處設計樁號為1+900，原河道河槽寬約30 m，深約4 m，河道上現有一座漫水橋跨現狀河槽，橋長50 m，寬3.50 m，為鋼筋混凝土板式橋梁。2011年11月，在賈魯河干流尉氏縣下游河段治理工程項目中，對該段河道進行了治理，治理后河道河槽底寬70 m，河槽深約5 m，河槽底高程58.62 m，5 a一遇除澇水位62.75 m，堤頂高程65.99 m。由于治理后的河槽寬度及深度均遠大于原河槽設計參數，原橋已不能滿足交通要求，需拆除重建。

考慮河道兩岸群眾“村村通”的生產、生活要求，規劃將該橋改建成漫水公路橋。按照《公路工程技術標準》（JTGB01-2014）表6.0.2的規定，確定橋梁荷載等級為：公路-Ⅱ級。橋面凈寬7m。橋上設警示柱，以保證洪水時行人能安全通過；橋板采用鋼筋混凝土空心板，跨徑10 m，下部結構采用雙柱式鋼筋混凝土灌注樁。橋型布置見圖1。

圖1　橋型布置圖

3　工程布置

工程處河道主槽開口寬為98.90 m，河槽灘地高程63.65～62.68 m。該河道無通航要求，根據《公路橋涵設計通用規范》要求，橋下凈空應根據5 a除澇水位加安全高度確定。橋面高程在滿足橋下凈空及兩岸的灘地高程條件下，設計橋面標高為64.08 m。該橋采用跨徑10 m的預制鋼筋混凝土空心板結構，共10跨，全橋長100 m。橋梁斜度按0°設計。

由于現狀道路的交通量比較大，為滿足當地群眾生產生活需要，確定橋梁總寬7.60 m，其中行車道凈寬7 m，兩側各設0.30 m寬的護欄，橋面雙向橫坡為1.50%。橋頭兩端按5%的縱度與河道灘地平順連接。考慮漫水橋不能設置欄桿，在護欄上設混凝土警示柱。

漫水橋上部采用預制混凝土空心板結構，該結構施工方法簡單，可以采用工廠化、標準化生產，工期較短，投資較省。該橋單孔跨徑10 m，共10跨，全橋長100 m。板梁頂面鋪設0.13 m（最薄處）厚的防水混凝土。下部墩（臺）均采用兩柱式排架結構和鉆孔灌注樁基礎。

4　結構設計

4.1上部結構

主要依據交通部標準《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》的有關規定進行設計。本規范采用極限狀態設計，主要結構應進行承載能力極限狀態和正常使用極限狀態的計算。承載能力極限狀態計算以塑性理論為基礎，正常使用極限狀態以彈性理論或彈塑性理論為基礎。

按照以上理論，該橋上部結構荷載計算，需考慮橫向分布的影響，各塊板間按橫向鉸接考慮。參照交通部專家委員會編制的公路橋梁通用圖《裝配式鋼筋混凝土簡支板梁上部構造（1 m板寬）》進行結構設計。

4.2下部結構設計

下部結構包括墩體和基礎，墩體采用結構力學和材料力學方法進行計算，按極限狀態和裂縫控制進行強度驗算和配筋設計。樁基礎按摩擦樁設計，采用“m”法進行內力計算，按極限狀態進行配筋設計。

根據《公路橋涵地基與基礎設計規范》的要求，在計算樁承載力時不考慮其撓曲的影響。該橋鉆孔灌注樁按摩擦樁公式計算。通過擬定的鉆孔灌注樁樁徑、樁長，根據單樁承載力設計值，來滿足上部結構傳遞的荷載的要求。參數采用值和計算樁長見表1。

表1　樁長計算表

4.3沖刷計算

由于治理為河道疏浚，對河道斷面沒有采取襯砌防滲措施，因此后馬立廂漫水橋需進行橋下河槽的一般沖刷計算和橋墩的局部沖刷深度計算，沖刷計算洪水頻率為20 a一遇。橋臺局部考慮采用漿砌石護坡，不進行橋臺沖刷計算。

橋位處河底位于第②層重粉質壤土，按《公路工程水文勘測設計規范》第7.3.2條粘性土河床的一般沖刷計算、第7.4.2條粘性土河床橋墩局部沖刷計算，河道20 a一遇設計流量828 m3/s，相應洪水位64.49 m。

經計算，不存在一般沖刷計算，局部沖刷深度為0.90 m。故總的沖刷深度為0.90 m，考慮一定的安全因素，取沖刷深度為2 m。

4.4橋面附屬設計

因為漫水橋允許河流洪水位時漫過橋面，在橋面附屬設計中要考慮一定的工程措施既便于水流通過，也要保證橋梁結構及交通的安全。橋面兩側的警示柱一方面要引導車輛及行人安全通過，一方面又不能阻礙水流中的漂浮物，以免漂浮物在橋梁處擁堵對結構產生不利影響，在設計中考慮間隔2 m設置警示柱，警示柱中預埋錨筋并懸掛鐵鏈，在正常情況下起到防護作用，在洪水漫過橋面時，即將鐵鏈取掉以方便水流通過；同時為保證橋梁結構在河流洪水漫過橋面的整體穩定性，在橋墩（臺）處設置抗震錨栓，通過錨栓將橋墩（臺）蓋梁與橋面板連接起來，增加整體的牢靠性。

5　結　語

河流治理中漫水橋的結構設計與常規橋梁相比，因其在汛期洪水位時要考慮車輛和行人能安全通過，且在洪水漫過橋面時要考慮橋梁的結構安全及整體的穩定性，需要在結構設計時采取一定的工程措施，以減少汛期水流對橋梁結構的影響，使漫水橋在河流治理工程中發揮其經濟效益。

參考文獻

［1］陳昌武，周康靜.漫水橋的設計［J］.交通科技，2010（6）.

（責任編輯：劉長垠韋詩佳）

中圖分類號：TV663

文獻標識碼：B

文章編號：1673-8853（2016）04-0074-02

收稿日期：2016-02-11