試析高速公路的橋梁水文計算

摘 要：在高速公路建設中，橋梁是其通過河流的主要途徑，公路和橋梁在工程建設中所占的比重較大，相關水文計算和調查在其中發揮著重要作用，水文計算的內容較多，主要涉及洪水位、流量、橋孔沖刷等。文章在分析高速公路橋梁沿線水文情況的基礎上，對水文計算情況進行了介紹，以供相關人士交流和借鑒。

關鍵詞：高速公路 橋梁水文 計算

引 言

隨著經濟的發展，交通事業的進步，人們對高速公路和橋梁建設的需求也越來越多，橋梁水文計算在高速公路建設中發揮著重要作用，為了使高速公路建設工程更好的進行，文章從以下兩方面進行了研究。

一、高速公路橋梁沿線水文情況

此次研究項目涉及橋梁水文的計算和調查工作，在橋梁的設計中發揮著重要作用，另外橋梁水文計算的精度也會影響橋梁建設的安全性和可靠性，同時也可以作為考量橋梁是否經濟、適用的依據。在此次研究中橋梁水文計算主要涉及流量、橋位、橋梁孔徑、墩臺底部所埋深度等相關情況。

此次研究以甘肅省境內的橋梁為研究對象。該高速公路沿線兩側均為山體，同時這里降雨相對較少，道路呈縱橫分布趨勢，橋梁附近河流的流向為自西向東。該地區農業種植戶較多，在橋梁計算的過程中應明確橋梁的具體位置，對橋梁孔徑進行合理選擇[1]。

二、水文計算情況

（一）流量計算

橋涵流量計算法，在全國使用水文分區經驗公式的過程中對河流的流域面積進行了確定，即F（流域面積）小于5萬平方千米的河流才可以使用，其中該公式的組合方法為：分區流量Q2%=KFn'，在計算Q2%的過程中應先求出K數值和n'數值，同時根據相關表格中Q1%/ Q2%的數值得出Q1%數值。該項目中研究的是甘肅地區，該地區的水文編號為36，通過查找相關數據表格得出K=0.82～1.52 n'=0.8

同時知道Q1%/ Q2%的數值為 1.17。

在此基礎上可以知道Q1%=1.78F0.8

根據該地區的公路橋涵的水文參數可以知道其水文分區編號為：44-1區。

同時查找到該地區的K=4.35 n'=0.64。

此外根據Q1%/ Q2%的數值為1.25

可以得到Q1%=5.44F0.64

由以上的參數值可以計算出需要的設計流量。

根據上面的公式可以了解到每條河流的總流量，而分布到每座橋梁時，可以根據河流的河床大小和已知水庫的泄洪位置對流量加以分配，在分配的過程中設計合理的方案。

（二）橋梁水力計算方法

首先有關設計流速和流量的計算公式為：V=（1）

Q=W×V（2）

該公式中的W表示過水斷面面積，Q表示流量，R表示水力半徑，V表示流速，n表示河床糙率，I表示水面的比降。

其次對橋面最低標高的計算公式為：

Hmin=HS+∑Δh+Δh0+ΔhJ

在該公式中HS表示設計洪水位，∑Δh表示河流的具體位置情況，在計算的過程中需要根據水拱、浪高等形式加以計算，Δh0表示連同橋面鋪裝高度在內的橋梁上部結構的高度，ΔhJ表示橋下凈空的安全數值，Hmin表示橋面的最低高度。

再次在沖刷計算的過程中，首先需要了解河槽的一般沖刷情況，根據公路橋位設計的相關規范可以看出主要的計算方式為：

Q2=×Qp （3）

（三）有關暴雨的計算

首先需要計算暴雨量，不同時間段暴雨量的大小可根據相關參數等值位線圖加以統計，了解其不同時間段暴雨的平均數值。

其次可根據相關手冊表了解有關皮爾遜曲線，對不同時間段暴雨的量有所了解。比如在計算P=1%不同時間段的降雨量時可根據公式Htp=Ktp×平均Ht。

在有關面暴雨量計算的過程中可根據暴雨高區點面了解系數αt和匯水面積F及時間t之間的關系，對于P=1%不同時間段的暴雨量Htp面積可根據公式Htp×αt得出。

（四）洪峰流量的計算方式

對于產流系數的計算可根據有關表中的數據得出出損率f=4mm/hr，f3天=2.7mm/hr。在此基礎上根據地形圖紙和相關的推理公式了解匯流參數m和θ之間的關系，從而得出m=1.5。

之后對洪峰流量Qm加以確定，在計算的過程中可先假設Qm=7900 m3/s、7960 m3/s，之后借助公式t=0.278θ/mQm1/4得出匯流的歷時。繪出Qm和t之間的關系。另外根據該關系圖也可以得出橫縱坐標的相關數值，比如Qm=7950m3/s，知道t=2.40hr，當確定t的時間段在1到6小時之間后可判斷np、sp是否正確，進而計算出洪峰流量。

（五）橋墩局部沖刷計算公式

局部沖刷主要是指當較大水流進入橋孔時，在橋墩、前緣兩側部位會出現繞流，進而發生漩渦，在此過程中不斷向下流延伸，將床面的泥沙等物質沖走，在橋墩上面、橋臺前緣兩側部位會出現沖刷坑，這樣便出現了局部沖刷[4]。

三、結束語

綜上所述，橋梁水文在計算的過程中具有很多不確定因素，使其變得更為復雜和特殊，文章在分析高速公路橋梁水文情況的基礎上，從流量、橋墩局部沖刷計算方式等進行了簡單分析，希望對高速公路橋梁建設工作有所幫助。

參考文獻：

[1] 王良成.高速公路橋梁集中排水系統計算分析[J].工程質量，2016，34（3）：87-89.

[2] 胡勇. 試析高速公路橋梁高墩施工技術[J]. 城市建設理論研究（電子版）， 2017（33）.78-79.

[3] 鄒瓊芳.試析高速公路橋梁施工注漿技術的具體應用[J].建筑工程技術與設計，2017（9）.

[4] 張石寶.試析高速公路橋梁高墩施工技術[J].江西建材，2017（19）：157-157.

作者簡介：鄭博（1990—） ，性別：男，民族：漢族，籍貫：甘肅平涼 職稱：助理工程師，研究方向：橋涵設計，單位：甘肅省交通規劃勘察設計院股份有限公司。