蟒河橋?qū)拥婪篮橛绊懛治?/h1>
2021-11-11 06:16:40吳歡歡范濤
河南水利與南水北調(diào) 2021年9期 關(guān)鍵詞：工程設(shè)計(jì)
吳歡歡,范濤
(1.濟(jì)源市水土保持監(jiān)測站，河南 濟(jì)源 459000；2.濟(jì)源市自然資源建設(shè)發(fā)展有限公司，河南 濟(jì)源 459000)
1 項(xiàng)目概況
1.1 項(xiàng)目區(qū)概況
濟(jì)源因濟(jì)水發(fā)源地而得名，位于河南省西北部，屬大陸性季風(fēng)氣候，四季分明。多年平均降雨量為600.30 mm，降雨多集中在6-9月份，約占年總降水量的68%。
該工程位于濟(jì)源市軹城鎮(zhèn)。軹城鎮(zhèn)位于濟(jì)源市區(qū)南部，東與梨林鎮(zhèn)和孟州市趙和鄉(xiāng)、槐樹鄉(xiāng)接壤，西與承留鎮(zhèn)搭界，南與坡頭鎮(zhèn)和孟州市石莊鄉(xiāng)毗鄰，北與市區(qū)相連。
1.2 河道概況
該工程所在區(qū)域的河流屬黃河流域蟒河。蟒河系黃河的一級(jí)支流。蟒河流域位于黃河北岸，蟒河在該工程位置以上控制流域面積517 km2，河長84.30 km。
北蟒河是蟒河的主要支流之一，又稱為蟒河的源頭，發(fā)源于山西省陽城縣東山鄉(xiāng)境內(nèi)的指柱山，河道全長58.50 km，流域面積168 km2。南蟒河又稱湨河，發(fā)源于濟(jì)源市承留鎮(zhèn)，在濟(jì)源市區(qū)河合村北與蟒河匯合。
1.3 工程規(guī)模
蟒河橋工程的技術(shù)指標(biāo)為：防洪標(biāo)準(zhǔn),100年一遇；設(shè)計(jì)荷載為公路-Ⅰ級(jí)；橋面寬度,該工程采用分幅設(shè)計(jì)。其中機(jī)動(dòng)車道橋梁橋面寬23.50 m=0.50 m(防撞護(hù)欄)+22.50 m(機(jī)動(dòng)車道)+0.50 m(防撞護(hù)欄)；非機(jī)動(dòng)車道及人行道分為左右幅，橋梁寬為16.75 m=0.50 m(護(hù)欄)+5.50 m(人行道)+10.25 m(非機(jī)動(dòng)車道)+0.5 m(防撞護(hù)欄)；橋面橫坡1.50%,人行道橫坡1.50%；水路交角45°；橋梁設(shè)計(jì)安全等級(jí)二級(jí)。
橋梁設(shè)計(jì)上部采用分幅8 m×20 m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，下部結(jié)構(gòu)橋臺(tái)采用樁基接蓋梁式橋臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；橋墩采用樁柱式橋墩，橋墩直徑1.20 m，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；橋面簡易連續(xù)，橋梁全長165.06 m。
2 洪水影響計(jì)算
根據(jù)蟒河橋所在河段的具體情況、河段的現(xiàn)狀坡降，橋位河槽橫斷面詳見圖1。
圖1 橋位河槽橫斷面圖
2.1 設(shè)計(jì)洪水位
根據(jù)河道流量計(jì)算公式及曼寧公式推求評(píng)價(jià)河段的平均流速。
流量計(jì)算公式：Q=A×V
(1)
(2)
式(1)(2)中：A—過水面積(m2)；V—流速，(m/s)；n—河床糙率；i—河道比降；R—水力半徑(m)；R=A/L；L——濕周(m)；
根據(jù)上述公式，經(jīng)過試算，得出擬建蟒河橋位處百年一遇洪峰的設(shè)計(jì)水位。分析計(jì)算中所采用的有關(guān)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果見表1。
表1 設(shè)計(jì)水位、計(jì)算參數(shù)一覽表
2.2 壅水計(jì)算
考慮到該工程在100年一遇洪水情況下對(duì)河槽壅水的影響，分別對(duì)壅水高度、壅水長度進(jìn)行計(jì)算。采用《公路橋位勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》中的相應(yīng)計(jì)算公式：
橋前最大壅水高度：
(3)
橋址壅水對(duì)河道影響長度：
(4)
分別計(jì)算得出蟒河橋的壅水高度為0.13 m，壅水長度為72.20 m。
2.3 波浪高度計(jì)算
波浪高度計(jì)算公式：
(5)
計(jì)算得出蟒河橋橋位處河道的波浪高度為0.66 m。
2.4 沖刷計(jì)算
一般沖刷計(jì)算和局部沖刷計(jì)算均采用《公路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》中相應(yīng)公式計(jì)算：
一般沖刷計(jì)算：
(6)
局部沖刷計(jì)算
(7)
經(jīng)計(jì)算得出蟒河橋在100年一遇設(shè)計(jì)洪水位為136.00 m時(shí)，最大沖坑深4.24 m。河槽沖刷完成后，墩前在一般沖刷的基礎(chǔ)上局部沖坑深hb的計(jì)算結(jié)果為0.36 m。
3 對(duì)防洪安全的影響分析
3.1 運(yùn)行期對(duì)行洪安全的影響分析
蟒河橋百年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量2 190 m3/s，相應(yīng)洪水位136.00 m；該工程的橋墩影響設(shè)計(jì)洪水，橋墩直徑1.20 m，占用河道橫斷面過水面積，引起所在斷面橋前最大壅水高度0.13 m，上游影響范圍72.20 m；計(jì)算橋位波浪高度為0.66 m，橋梁梁底復(fù)核的最低高度為137.29 m；蟒河橋設(shè)計(jì)洪水對(duì)應(yīng)的梁底最低高程為138.97 m。
橋位所在河段的防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，相應(yīng)的洪峰流量1 030 m3/s，洪峰水位133.78 m。該水位遠(yuǎn)低于蟒河橋的設(shè)計(jì)水位。故該工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)高于所在河段的防洪標(biāo)準(zhǔn)。
因此認(rèn)為，蟒河橋?qū)λ诤佣蔚男泻榘踩珶o影響。
3.2 對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定的影響分析
評(píng)價(jià)橋位所在處為濟(jì)源市區(qū)東南部，該河段為單一斷面，無分叉河道，故不存在河道分流問題。
由于項(xiàng)目所在地系郊區(qū)，多為農(nóng)田，耕地占據(jù)大部面積，另有少量林地，河槽中稍高的地方均已種植為農(nóng)作物。根據(jù)地質(zhì)狀況和調(diào)查得知，其流域產(chǎn)生的洪水雖然有較強(qiáng)的沖刷作用，但由于受漲沖落淤等綜合因素的影響，河槽很難有下切，更無漫溢、改道。故河槽能夠處于穩(wěn)定狀態(tài)。
蟒河橋修建后，壓縮了河道的過流斷面，改變了橋位處的斷面形態(tài)和天然河道的水流結(jié)構(gòu)，會(huì)產(chǎn)生橋墩處的局部沖刷，并加大了河道的一般沖刷，對(duì)河道沖淤也將產(chǎn)生一定影響，但其影響河道沖淤的程度輕微，不會(huì)改變現(xiàn)有的河道岸線。
根據(jù)該工程的設(shè)計(jì)資料分析，其橋墩均設(shè)置在河槽中，水流流速改變引起的局部河床沖淤微弱，因此，蟒河橋?qū)λ诤佣嗡髁鲬B(tài)、河勢(shì)穩(wěn)定影響輕微。
3.3 對(duì)堤防、護(hù)岸和其它水利工程的影響分析
蟒河橋所在河段現(xiàn)狀兩岸均為自然形態(tài)，無堤防，河槽兩岸的高程在137.50 m左右，蟒河橋梁底最低高程138.97 m。該工程實(shí)施時(shí)對(duì)橋位所在河段進(jìn)行護(hù)砌，因此蟒河橋?qū)λ诤佣蔚贪稛o負(fù)面影響。項(xiàng)目所在河段及其影響范圍內(nèi)沒有其它水利工程。
3.4 對(duì)防汛搶險(xiǎn)的影響分析
該工程位于黃河大道東段，地處較為偏僻。所在河段兩岸無防汛任務(wù)，亦無防汛設(shè)施或防汛搶險(xiǎn)道路。因此，不存在對(duì)當(dāng)?shù)卦械姆姥磽岆U(xiǎn)工作產(chǎn)生不良影響。
4 結(jié)論
該橋梁的建設(shè)不會(huì)對(duì)所在河段的行洪安全、河勢(shì)穩(wěn)定、堤防、護(hù)岸和其它水利工程、防汛搶險(xiǎn)等造成影響，而且工程實(shí)施時(shí)對(duì)橋位所在河段進(jìn)行護(hù)砌，減少水流對(duì)河岸的沖擊，加強(qiáng)了河岸的穩(wěn)定性和安全性。
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1 項(xiàng)目概況
1.1 項(xiàng)目區(qū)概況
濟(jì)源因濟(jì)水發(fā)源地而得名，位于河南省西北部，屬大陸性季風(fēng)氣候，四季分明。多年平均降雨量為600.30 mm，降雨多集中在6-9月份，約占年總降水量的68%。
該工程位于濟(jì)源市軹城鎮(zhèn)。軹城鎮(zhèn)位于濟(jì)源市區(qū)南部，東與梨林鎮(zhèn)和孟州市趙和鄉(xiāng)、槐樹鄉(xiāng)接壤，西與承留鎮(zhèn)搭界，南與坡頭鎮(zhèn)和孟州市石莊鄉(xiāng)毗鄰，北與市區(qū)相連。
1.2 河道概況
該工程所在區(qū)域的河流屬黃河流域蟒河。蟒河系黃河的一級(jí)支流。蟒河流域位于黃河北岸，蟒河在該工程位置以上控制流域面積517 km2，河長84.30 km。
北蟒河是蟒河的主要支流之一，又稱為蟒河的源頭，發(fā)源于山西省陽城縣東山鄉(xiāng)境內(nèi)的指柱山，河道全長58.50 km，流域面積168 km2。南蟒河又稱湨河，發(fā)源于濟(jì)源市承留鎮(zhèn)，在濟(jì)源市區(qū)河合村北與蟒河匯合。
1.3 工程規(guī)模
蟒河橋工程的技術(shù)指標(biāo)為：防洪標(biāo)準(zhǔn),100年一遇；設(shè)計(jì)荷載為公路-Ⅰ級(jí)；橋面寬度,該工程采用分幅設(shè)計(jì)。其中機(jī)動(dòng)車道橋梁橋面寬23.50 m=0.50 m(防撞護(hù)欄)+22.50 m(機(jī)動(dòng)車道)+0.50 m(防撞護(hù)欄)；非機(jī)動(dòng)車道及人行道分為左右幅，橋梁寬為16.75 m=0.50 m(護(hù)欄)+5.50 m(人行道)+10.25 m(非機(jī)動(dòng)車道)+0.5 m(防撞護(hù)欄)；橋面橫坡1.50%,人行道橫坡1.50%；水路交角45°；橋梁設(shè)計(jì)安全等級(jí)二級(jí)。
橋梁設(shè)計(jì)上部采用分幅8 m×20 m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，下部結(jié)構(gòu)橋臺(tái)采用樁基接蓋梁式橋臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；橋墩采用樁柱式橋墩，橋墩直徑1.20 m，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；橋面簡易連續(xù)，橋梁全長165.06 m。
2 洪水影響計(jì)算
根據(jù)蟒河橋所在河段的具體情況、河段的現(xiàn)狀坡降，橋位河槽橫斷面詳見圖1。
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根據(jù)河道流量計(jì)算公式及曼寧公式推求評(píng)價(jià)河段的平均流速。
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(1)
(2)
式(1)(2)中：A—過水面積(m2)；V—流速，(m/s)；n—河床糙率；i—河道比降；R—水力半徑(m)；R=A/L；L——濕周(m)；
根據(jù)上述公式，經(jīng)過試算，得出擬建蟒河橋位處百年一遇洪峰的設(shè)計(jì)水位。分析計(jì)算中所采用的有關(guān)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果見表1。
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橋前最大壅水高度：
(3)
橋址壅水對(duì)河道影響長度：
(4)
分別計(jì)算得出蟒河橋的壅水高度為0.13 m，壅水長度為72.20 m。
2.3 波浪高度計(jì)算
波浪高度計(jì)算公式：
(5)
計(jì)算得出蟒河橋橋位處河道的波浪高度為0.66 m。
2.4 沖刷計(jì)算
一般沖刷計(jì)算和局部沖刷計(jì)算均采用《公路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》中相應(yīng)公式計(jì)算：
一般沖刷計(jì)算：
(6)
局部沖刷計(jì)算
(7)
經(jīng)計(jì)算得出蟒河橋在100年一遇設(shè)計(jì)洪水位為136.00 m時(shí)，最大沖坑深4.24 m。河槽沖刷完成后，墩前在一般沖刷的基礎(chǔ)上局部沖坑深hb的計(jì)算結(jié)果為0.36 m。
3 對(duì)防洪安全的影響分析
3.1 運(yùn)行期對(duì)行洪安全的影響分析
蟒河橋百年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量2 190 m3/s，相應(yīng)洪水位136.00 m；該工程的橋墩影響設(shè)計(jì)洪水，橋墩直徑1.20 m，占用河道橫斷面過水面積，引起所在斷面橋前最大壅水高度0.13 m，上游影響范圍72.20 m；計(jì)算橋位波浪高度為0.66 m，橋梁梁底復(fù)核的最低高度為137.29 m；蟒河橋設(shè)計(jì)洪水對(duì)應(yīng)的梁底最低高程為138.97 m。
橋位所在河段的防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，相應(yīng)的洪峰流量1 030 m3/s，洪峰水位133.78 m。該水位遠(yuǎn)低于蟒河橋的設(shè)計(jì)水位。故該工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)高于所在河段的防洪標(biāo)準(zhǔn)。
因此認(rèn)為，蟒河橋?qū)λ诤佣蔚男泻榘踩珶o影響。
3.2 對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定的影響分析
評(píng)價(jià)橋位所在處為濟(jì)源市區(qū)東南部，該河段為單一斷面，無分叉河道，故不存在河道分流問題。
由于項(xiàng)目所在地系郊區(qū)，多為農(nóng)田，耕地占據(jù)大部面積，另有少量林地，河槽中稍高的地方均已種植為農(nóng)作物。根據(jù)地質(zhì)狀況和調(diào)查得知，其流域產(chǎn)生的洪水雖然有較強(qiáng)的沖刷作用，但由于受漲沖落淤等綜合因素的影響，河槽很難有下切，更無漫溢、改道。故河槽能夠處于穩(wěn)定狀態(tài)。
蟒河橋修建后，壓縮了河道的過流斷面，改變了橋位處的斷面形態(tài)和天然河道的水流結(jié)構(gòu)，會(huì)產(chǎn)生橋墩處的局部沖刷，并加大了河道的一般沖刷，對(duì)河道沖淤也將產(chǎn)生一定影響，但其影響河道沖淤的程度輕微，不會(huì)改變現(xiàn)有的河道岸線。
根據(jù)該工程的設(shè)計(jì)資料分析，其橋墩均設(shè)置在河槽中，水流流速改變引起的局部河床沖淤微弱，因此，蟒河橋?qū)λ诤佣嗡髁鲬B(tài)、河勢(shì)穩(wěn)定影響輕微。
3.3 對(duì)堤防、護(hù)岸和其它水利工程的影響分析
蟒河橋所在河段現(xiàn)狀兩岸均為自然形態(tài)，無堤防，河槽兩岸的高程在137.50 m左右，蟒河橋梁底最低高程138.97 m。該工程實(shí)施時(shí)對(duì)橋位所在河段進(jìn)行護(hù)砌，因此蟒河橋?qū)λ诤佣蔚贪稛o負(fù)面影響。項(xiàng)目所在河段及其影響范圍內(nèi)沒有其它水利工程。
3.4 對(duì)防汛搶險(xiǎn)的影響分析
該工程位于黃河大道東段，地處較為偏僻。所在河段兩岸無防汛任務(wù)，亦無防汛設(shè)施或防汛搶險(xiǎn)道路。因此，不存在對(duì)當(dāng)?shù)卦械姆姥磽岆U(xiǎn)工作產(chǎn)生不良影響。
4 結(jié)論
該橋梁的建設(shè)不會(huì)對(duì)所在河段的行洪安全、河勢(shì)穩(wěn)定、堤防、護(hù)岸和其它水利工程、防汛搶險(xiǎn)等造成影響，而且工程實(shí)施時(shí)對(duì)橋位所在河段進(jìn)行護(hù)砌，減少水流對(duì)河岸的沖擊，加強(qiáng)了河岸的穩(wěn)定性和安全性。
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