橋梁防洪評價與補救措施

謝靜

摘要：本橋梁工程位于懷來縣城內，三堡街與濱河東路交叉口處的東沙河上。通過對該橋梁進行防洪評價計算，總結橋梁防洪評價要點及補救措施，為類似工程提供借鑒。

關鍵詞：橋梁；雍水高度；沖刷深度；補救措施

1建設項目基本情況

三堡街中橋位于懷來縣城內，三堡街與濱河東路交叉口處的東沙河上；三堡街橋按城市主干路Ⅱ級標準建設，計算行車速度取40公里/小時，雙向四車道，橋梁荷載標準采用城-A級，橋寬28米；三堡街橋橋梁按斜橋斜做，設計采用4-16m預應力混凝土簡支空心板橋，橋梁全長69米。

2防洪評價

2.1水文分析

2.1.1設計洪峰流量

本次評價東沙河流域無實測流量資料，設計洪水通過暴雨途徑推求，分別采用經驗公式和推理公式兩種方法進行洪峰流量計算。

本次兩種方法計算成果相差很大。根據以往的工程經驗，同時參考初設報告中計算成果，本次匯流計算最終采用推理公式法計算成果，其中20年一遇洪峰流量采用批復成果。

2.1.2河道洪水位計算

河道洪水位的推算采用河道恒定非均勻流水面線法，主要理論依據是能量守恒方程。經計算，橋梁位置20年一遇洪水位526.40m，100年一遇洪水位527.52m。

2.2橋梁雍水計算及分析

在河道中布設的橋墩壓縮了天然河道行洪斷面，將在交叉斷面上游形成一定范圍的壅水。為了分析擬建工程與河道行洪的相互影響，需計算橋前壅水高度和壅水影響長度，本次參考《鐵路工程水文勘測設計規范》（TB10017-99）確定。

壅水高度按下式確定：

式中：△ZM——橋前最大壅水高度，m；

η——計算系數，根據阻斷流量和設計流量的比值不同取0.05～0.15；

v——天然河道斷面平均流速，m3/s；

■■——橋下平均流速，m3/s；根據規范求得。

壅水長度按下式確定：

式中：Ly——壅水曲線全長，m；

△ZM——橋前最大壅水高度，m；

I0——橋址河段天然水面坡度。

根據前述公式，本次計算了20年一遇、100年一遇兩個標準的橋前最大壅水高度和壅水影響長度。計算成果見表3-2。

表2-2 三堡街橋壅水計算表

由上表可知，當發生20年一遇河道設計標準洪水時，擬建三堡街中橋的橋前最大壅水高度為0.17m，不滿足冀水建管[2016]132號文中規定的“無堤防河道，最大壅水高度應控制在10cm以內，山區河道可控制在15cm以內”。擬建三堡街中橋橋前最大壅水高度不滿足要求。

2.3允許最低梁底高程

為了分析確定跨河橋梁底板是否滿足河道行洪及自身防洪安全的要求，需要分析跨河橋梁的允許最低梁底高程。本次評價跨東沙河橋梁梁底控制標高按20年一遇洪水進行控制，橋梁允許最低梁底高程由設計洪水位加相應凈空確定，根據《城市橋梁設計規范》（CJJ 11-2011）相應凈空為0.5m。其公式型式為：

式中：Hmin──橋梁底板最低高程（m）；

HS──設計最高洪水位（m）；

△hj──橋下凈空，根據規范取0.5m。

經計算，三堡街橋設計最低梁底高程高于計算允許最低梁底高程526.90m，當發生20年一遇洪水時，橋梁梁底是基本安全的。

4防治與補救措施

4.1橋梁布置問題及建議

經本次復核，擬建三堡街中橋橋梁中心線與河道水流方向交角為60°，跨徑垂直于水流方向為13.9m，橋墩阻水比為0.11，壅水高度為0.17m；橋面板交角、跨徑、橋墩阻水比、壅水高度不滿足冀水建管[2016]132號文要求。

建議建設單位對橋梁位置和布置進行優化，使橋梁軸線盡量與河道水流方向垂直，跨徑不小于20m。

4.2橋梁安全問題及建議

本次評價三堡街中橋梁底控制標高按20年一遇洪水進行控制，橋梁結構按100年一遇設計進行控制。

本次設計系梁埋置太淺，沒有考慮河道沖刷帶來的影響；建議系梁應埋置在100年一遇河道地面沖刷線以下不少于0.5m。

4.3加劇河道沖刷問題及建議

橋梁建成后，整個橋梁相對原河道而言，由于橋梁橋墩的影響，水流受到了束縛和集中，使河道斷面流速加大，由現狀的3.51m/s提高至3.97m/s，橋墩周圍流速、流向局部變化，引起漩渦和折沖水流及床面切力，造成局部沖刷，將對河道主槽和岸坡穩定產生一定影響。建議對橋梁投影及上游30m、下游80m范圍內河道岸坡進行防護，護砌高度至設計堤頂，護砌基礎埋深為河道設計標準20年一遇設計洪水沖刷線以下不小于0.5m。

5結語

本文對橋梁防洪評價計算理論進行了闡述，專家評審滿足規范要求，為類似工程提供參考。

參考文獻：

[1]《水利水電工程設計洪水計算規范》（SL44-2006）[P].2006.

（作者單位：河北省水利水電勘測設計研究院）