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        橋梁通航安全評(píng)估問題的研究

        2010-08-15 00:49:58趙德斌
        黑龍江水利科技 2010年3期
        關(guān)鍵詞:船舶橋梁研究

        趙德斌

        (黑龍江海事局,哈爾濱 150010)

        水路、公路、鐵路是交通運(yùn)輸體系的主要組成要素,它們是相互聯(lián)系、相互作用的有機(jī)整體。隨著公路建設(shè)的快速發(fā)展,跨越通航河流的橋梁建設(shè)也日益增多,對(duì)船舶通航安全產(chǎn)生較大的影響,橋梁建設(shè)與航運(yùn)的矛盾日益突出,稍有不慎就會(huì)造成建成一座橋梁限制了一條航道發(fā)展的被動(dòng)局面,給國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成重大損失。橋梁建設(shè)與航運(yùn)之間的聯(lián)系和作用,要從整體出發(fā),充分研究?jī)烧咧g關(guān)系,避免惡化通航條件,增加船舶的航行難度。

        1 橋梁通航論證的主要內(nèi)容及橋梁布設(shè)原則

        通航河流上興建橋梁應(yīng)充分論證橋址的選擇和比較、設(shè)計(jì)洪水的分析計(jì)算、設(shè)計(jì)通航標(biāo)準(zhǔn)的確定、橋軸線布置、橋墩的結(jié)構(gòu)型式與布置、建橋后的壅水分析、船舶撞擊方式與撞擊力計(jì)算、河道的沖刷計(jì)算、導(dǎo)航、助航設(shè)施布置以及施工通航等方面的問題。

        1.1 橋位選擇

        橋位一般選在河道順直、水流穩(wěn)定、江面較窄、地質(zhì)良好、沖刷較小的穩(wěn)定河道上,盡可能地避開在分汊河道、游蕩河段和匯合河段建橋。

        1.2 橋梁布設(shè)

        橋梁軸線應(yīng)盡量與水流主流向正交,這樣可減少和避開橫向水流的影響,利于船舶的操作,減少航跡帶寬度,避免增加橋梁跨度,降低工程造價(jià)和施工的技術(shù)難度。

        1.3 橋跨布置

        在水流平穩(wěn),流速較小的河段上,橋梁主跨度不小于《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》(GB50139-2004)規(guī)定的最小航寬的要求且位于固定航道上,橋墩的布置不能惡化通航水流條件。

        2 橋區(qū)通航條件研究

        目前對(duì)橋區(qū)通航條件的研究主要是通過水工模型試驗(yàn)、數(shù)學(xué)模型分析計(jì)算等,對(duì)大橋修建后的橋區(qū)航行水流條件、橋址斷面水面比降等方面進(jìn)行預(yù)測(cè),并對(duì)可能出現(xiàn)的問題提出解決方案,以供設(shè)計(jì)、施工和管理等部門參考。

        2.1 分析橋區(qū)河段水工模型試驗(yàn)資料

        通過對(duì)大橋修建前后橋位處的通航凈空尺度、整個(gè)橋區(qū)河段上、下行水流條件及航道尺度的影響,分析大橋修建后對(duì)通航環(huán)境的影響。

        2.2 建立水流數(shù)學(xué)模型

        對(duì)大橋施工期的水位及比降變化、橋區(qū)河段流速分布變化進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)計(jì)算結(jié)果,提出大橋施工期應(yīng)注意的安全措施。

        2.3 分析大橋設(shè)計(jì)方案

        對(duì)橋址處設(shè)計(jì)最高通航水位及橋址斷面設(shè)計(jì)水位及橋址斷面水面比降進(jìn)行推算,對(duì)比大橋橋位、通航孔設(shè)置、通航孔凈空尺度,得出橋址比選結(jié)論。

        3 跨河橋梁礙航原因

        近年來,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)橋梁的礙航原因進(jìn)行了研究,一般來說不同河段和位置的橋梁具有不同的礙航原因,但主要可歸納為以下3類:

        3.1 橋位選址不當(dāng)

        從橋位選址不當(dāng),造成橋梁礙航的情況看,橋軸線法線方向與水流主流流線方向夾角過大,且橋墩布置不合理,是造成橋梁礙航的主要原因。

        3.2 礙航橋梁通航凈空不足

        有些橋梁其通航孔凈空高度和寬度不能滿足航道規(guī)劃的要求,成為人為礙航物。如南京長(zhǎng)江大橋的凈空高度不能滿足長(zhǎng)江航道等級(jí)提高的要求,成為影響長(zhǎng)江航道等級(jí)提高的控制性工程。

        3.3 橋梁沒有設(shè)助航標(biāo)志或設(shè)置不規(guī)范

        在航道上建設(shè)了橋梁,一般會(huì)給船舶航行帶來一定的影響,如果不按規(guī)范的要求布置助航標(biāo)志,就有可能成為礙航建筑物,威脅船舶安全航行。

        從各種礙航原因看,如能在建橋之前就把橋梁建設(shè)和航道建設(shè)緊密地結(jié)合起來,進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃,協(xié)調(diào)好二者之間的相互關(guān)系,橋梁礙航問題是完全可以避免的。

        4 橋梁礙航問題的處理

        橋梁礙航問題的處理問題的研究一般從實(shí)際的礙航情況出發(fā),收集對(duì)通航帶來影響的橋梁有關(guān)橋位、橋區(qū)河段航道水文情況,分析了解礙航原因,對(duì)橋區(qū)河段進(jìn)行原型觀測(cè),收集洪、中、枯水位流向、流速資料及船舶航行跡線,進(jìn)行水力計(jì)算或水力特性分析,提出解決礙航問題的初步設(shè)計(jì)方案,再經(jīng)過數(shù)模驗(yàn)證,優(yōu)化設(shè)計(jì),在施工后進(jìn)行效果觀測(cè),總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

        4.1 整治建筑物和疏浚相結(jié)合

        對(duì)橋區(qū)航道整治進(jìn)行整治,局部改變河床形態(tài),調(diào)整水流流向,解決橋軸線法線與流向交角過大的問題,從而達(dá)到改善橋區(qū)水流結(jié)構(gòu)、調(diào)整水流流向目的,保證船舶安全過橋。

        4.2 設(shè)立導(dǎo)航助航標(biāo)志和研究合理有效的駕駛技術(shù)

        對(duì)橋區(qū)的導(dǎo)航設(shè)施和駕駛技術(shù)進(jìn)行研究,設(shè)立導(dǎo)航助航標(biāo)志和有效的駕駛技術(shù),從理論分析入手,通過分析航道、水文相關(guān)變量關(guān)系,推導(dǎo)確定航線、航向、轉(zhuǎn)向點(diǎn)等駕駛引航技術(shù)參數(shù),擬定便于駕駛員操作的安全過橋引航方法,以此提高船舶安全過橋可靠度,根據(jù)《內(nèi)河助航標(biāo)志》和《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定及江陰大橋有關(guān)技術(shù)資料,利用橋區(qū)流向、流速和水下地形圖等資料,在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上,提出了橋區(qū)航道最佳航標(biāo)布置方案。

        4.3 加強(qiáng)橋區(qū)交通管理

        有關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)船舶過橋通航能力課題的研究,規(guī)劃橋區(qū)交通管理系統(tǒng)以引導(dǎo)船舶安全通過橋區(qū)。

        5 結(jié)論

        從目前國(guó)內(nèi)的研究成果來看,研究工作還處在就事論事階段,主要針對(duì)通航河流中橋位方案的比選和橋址選擇等方面應(yīng)注意的一些問題進(jìn)行分析和總結(jié),還沒有形成系統(tǒng)的大橋建設(shè)規(guī)劃與航道建設(shè)規(guī)劃綜合考慮的原則、程序和方法;沒有對(duì)橋區(qū)航道整治技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)地研究和對(duì)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié);跨河橋梁通航孔跨度確定的計(jì)算公式中,沒有考慮航道與橋墩間的安全距離。今后的通航論證工作中,可以從以下4個(gè)方面加強(qiáng)研究:

        1)運(yùn)用概化模型系統(tǒng)地研究橋墩對(duì)河道水流的影響,研究水流繞橋墩運(yùn)動(dòng)時(shí)橋墩周圍的紊流區(qū)寬度,從而確定橋墩與航道的安全距離。

        2)運(yùn)用實(shí)船實(shí)驗(yàn)、理論分析、船模實(shí)驗(yàn)等研究方法,研究通航河流上橋梁通航孔凈寬的確定,找出通航橋梁凈寬在不同條件下的計(jì)算方法。

        3)系統(tǒng)地研究橋區(qū)河段航道整治的原則及措施。

        4)研究近距離多座橋梁間距、通航孔布置和通航孔凈寬。

        [1]蔣忠綏.通航河流橋梁設(shè)計(jì)的幾個(gè)問題[J].湖南交通科技,1996(4):27-29.

        [2]胡旭躍.橋區(qū)通航問題及對(duì)策研究綜述[J].水道港口,2005(3):167-170.

        [3]裘伯永.橋梁工程[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2001.

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