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        橋梁設(shè)計中的水文問題探析

        2016-03-16 08:09:29沈孟營
        環(huán)球市場 2016年23期
        關(guān)鍵詞:橋位水文站工程地質(zhì)

        沈孟營

        湖北長大智聯(lián)工程咨詢有限公司

        橋梁設(shè)計中的水文問題探析

        沈孟營

        湖北長大智聯(lián)工程咨詢有限公司

        高速公路在完成橋梁設(shè)計過程中,水文問題是一個非常重要的影響因素,因此也是越來越受到重視。在高速公路橋梁設(shè)計工作開展時,需要根據(jù)相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范標準要求,能夠詳細準確地獲取水文資料,結(jié)合橋梁的實際情況,認真分析,對其所收集的資料進行反復核實和檢查,選取更加精確、真實的資料,采用適當?shù)姆绞胶拖鄳?yīng)的參數(shù)完成設(shè)計操作,從而保證推求結(jié)果的準確性和合理性?;诖吮疚姆治隽藰蛄涸O(shè)計中的水文問題。

        橋梁設(shè)計;水文;要點

        1 橋梁水毀原因分析

        分析橋梁水毀的原因,除了部分橋梁設(shè)計標準較低外,主要有如下幾個方面。(1)橋位選擇不當是主要原因,例如橋位位于河灣,凹岸沖刷嚴重,或橋位與洪水中泓線斜交,都可能沖毀橋頭引道。另外河灘橋孔分配不合理,橋位處于游蕩變遷性河段,或在水土流失和發(fā)生特大洪水時,主流擺動、侵蝕等影響河床逐漸擴寬,也能造成橋梁水毀。(2)水文計算中推求的設(shè)計流量偏小,以致橋孔設(shè)計偏小,排洪能力不足而水毀。(3)墩臺基礎(chǔ)埋深不夠,受到嚴重沖刷而倒塌,形成橋梁水毀,這主要是忽略了河流的自然沖淤變化,例如靠近與大河匯合的支流上的橋梁,當支流受大河洪水頂托時,常常會造成支流河口的淤積,但當支流發(fā)生大洪水而大河未發(fā)生洪水,這些河口段的淤積又會大部或全部被沖刷,造成河床因嚴重沖刷而下降。(4)橋孔設(shè)計缺乏必要的調(diào)治構(gòu)造物及防沖刷措施,沖毀橋臺或橋頭引道,進而使橋梁局部或全部遭到破壞。

        2 水文調(diào)查、勘測及工程地質(zhì)勘察

        2.1 水文調(diào)查與勘測的目的在于了解河流的水文情況,為橋位設(shè)計提供必要的水文資料。一般情況下,應(yīng)進行下列各項工作:(1)水文站觀測資料的收集;(2)形態(tài)調(diào)查;(3)水文觀測及其它。

        2.2 其中,橋梁設(shè)計對于所在位置的水文情況具有較高的要求,需要對附近的水文情況進行詳細的調(diào)查和測量,只有對附近的水文環(huán)境有一個詳細的了解才能夠進行橋梁建設(shè)。水文調(diào)查勘測主要包括以下幾個方面的工作:

        (1)第一,調(diào)查和收集現(xiàn)有的相關(guān)的水文資料,通過掌握現(xiàn)有水文資料能夠有效的了解當?shù)貧v史水文情況,可以提供有力的參考。第二,形態(tài)調(diào)查。第三,進行相應(yīng)的水文觀測,如果還有其它的要求,可以根據(jù)實際需要進行相應(yīng)的測量。

        (2)為了對當?shù)氐臍庀筚Y料有一個很好的了解,應(yīng)該向當?shù)氐臍庀蟛块T進行溝通,獲取當?shù)氐臍v史氣象情況。同時對橋位附近的現(xiàn)有橋梁和水工建筑物也應(yīng)進行必要的調(diào)查。

        (3)為了確保橋梁建設(shè)的穩(wěn)定性保證橋梁的安全,需要對橋梁位置進行工程地質(zhì)勘查,掌握當?shù)氐牡貙忧闆r。工程地質(zhì)勘察是為了查明橋位區(qū)域的地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象水文地質(zhì)等工程地質(zhì)條件,探明橋梁墩臺和構(gòu)造物處地基覆蓋層與基巖風化層的厚度、基巖的風化與構(gòu)造破碎程度、軟弱夾層的情況及地下水的狀態(tài),測試巖土的物理力學特性,提供地基的基本承載力數(shù)據(jù)或樁側(cè)摩阻力數(shù)據(jù),并對邊坡及地基的穩(wěn)定性,不良地質(zhì)的危害程度和地下水對地基的影響程度等作出評價。

        (4)工程地質(zhì)勘察主要進行橋位區(qū)域的地質(zhì)調(diào)查和測繪,地質(zhì)勘探和測試,天然建筑材料的調(diào)查和料場的測繪,以及必要的試驗工作。對于地質(zhì)情況復雜的地基,配合設(shè)計和施工,進行施工檢驗,鑒定巖土地基特性,并提出處理措施的建議。

        (5)最后,應(yīng)編寫工程地質(zhì)報告,闡明橋位區(qū)域的工程地質(zhì)條件,作出評價,提出合理建議。

        3 設(shè)計流量計算

        對于有流量監(jiān)測資料的情況下,完成洪峰流量推算時,可以利用附近的水文站來對橋梁的設(shè)計流量進行詳細的推算,得出比較準確的設(shè)計流量大小,通常要求選擇年份不低于20年的年最大流量值作為主要設(shè)計標準大小,利用水文統(tǒng)計法來完成推算過程,提升計算結(jié)果的準確性,保證設(shè)計的準確、有效。

        將年份最大流量資料按照大小順序進行排列觀察,準確計算出不同流量大小的發(fā)生頻率,同時能夠繪制經(jīng)驗頻率曲線圖,采用適線法來繪制相應(yīng)的理論頻率曲線圖,選定三個統(tǒng)計參數(shù),利用這選定的三個統(tǒng)計參數(shù),能夠準確計算出洪水設(shè)計頻率大小,計算相應(yīng)的設(shè)計流量,最后根據(jù)該地區(qū)的經(jīng)驗值大小來進行推算,得出相對比較準確的設(shè)計值大小。

        4 設(shè)計洪水位推求

        第一,流量—水位(Q-H)關(guān)系曲線法。在設(shè)計洪水位大小時,可以根據(jù)已經(jīng)獲取的資料和信息,在詳細分析和計算的基礎(chǔ)上,繪制出斷面的流量、水位曲線圖,能夠從曲線圖上獲取相應(yīng)流量的水位,也就是在對應(yīng)流量基礎(chǔ)上選擇適合的設(shè)計水位,同時結(jié)合上游、下游調(diào)查的歷史洪水位大小等相關(guān)資料和信息,能夠?qū)λ魄蟮脑O(shè)計水位進行詳細的核對,當然也可以利用水文基線、水文站斷面的流量、水位曲線圖來獲取相應(yīng)的洪水位大小,準確完成洪水坡度設(shè)計,采用比降法進行計算,準確推算出洪水斷面的設(shè)計水位大小。

        第二,水位相關(guān)法。當水文站離設(shè)計斷面很近,流域面積相差小于5%,且河道的水文條件又相差不大,設(shè)計斷面處有部分水位觀測資料時,則設(shè)計水位可利用設(shè)計斷面與水文站的水位相關(guān)曲線查得。即以設(shè)計流量作為水文站觀測流量,從水文站的Q-H曲線中,查得相應(yīng)水位,再以此水位從設(shè)計斷面與水文站的水位相關(guān)曲線查得設(shè)計斷面相應(yīng)設(shè)計水位。該水位應(yīng)以河床、水面比降等加以校核。若設(shè)計斷面與水文站的流域面積相差大于5%時,則用經(jīng)驗公式或其他辦法調(diào)整設(shè)計斷面的設(shè)計水位。

        總之,橋梁過短或者橋高過低會造成水毀,橋梁過長或者過高又會增加不必要的投資。因此應(yīng)該給予橋梁水文工作予以充分地重視,進一步加強對其研究非常有必要。

        [1]彭衛(wèi)國.山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計中幾個問題的探討[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2007,12:111-114.

        [2]劉一兵.橋梁設(shè)計中的問題及解決對策[J].科技經(jīng)濟市場,2015,08:99.

        [3]惠濤.公路橋梁設(shè)計中的水文計算與分析[J].河南科技,2005,08:60-61.

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