省道S202萧濉新河大桥防洪评价

杨保达, 范玉明

(1.宿州水文水资源局，安徽 宿州 234000；2.安徽水利水电职业技术学院，安徽 合肥 231603)



省道S202萧濉新河大桥防洪评价

杨保达1, 范玉明2

(1.宿州水文水资源局，安徽 宿州 234000；2.安徽水利水电职业技术学院，安徽 合肥 231603)

文章对改建萧濉新河大桥桥址河段进行不同频率水文计算、桥前壅水计算、桥下冲刷计算，根据计算结果分析评价桥梁改建后对防洪的影响以及洪水对桥梁自身安全影响，并提出相应的补救措施。

萧濉新河大桥；防洪评价；措施

桥梁上部连续板悬臂翼缘板底出现多处大面积混凝土剥落、钢筋外露、锈蚀，面积达0.8m×0.8m；整体板跨中底板出现横向裂缝，其中多数横向贯通；各跨整体板板底大量蜂窝麻面，后期经过修补；底板局部有钢筋外露、锈蚀；另外，车辆通过时，整体板振动较为严重；0号桥台右侧侧墙存在1条从整体板板端向台后斜向45°发展裂缝，长度在2.0m左右，宽度最宽达5mm；其余桥台外观尚好；混凝土桥面铺装外业期间经过修复，目前状况良好；伸缩缝为杂物堵塞，丧失伸缩功能；防撞护拦存在较多的竖向裂缝，局部表面钢筋外露、锈蚀。为保障交通及桥梁安全，拟对桥梁改建，即留用老桥(左幅)，拟建新桥(右幅桥)，新桥梁中心线与老桥(左幅桥)中心线平行，桥梁全长233.40m。

1 防洪评价计算

1.1 水文分析计算

萧濉新河桥桥址处河道水位、流量除受流域降水径流因素影响外，还受上、下游水利工程控制运用影响，水文情势复杂。本文设计流量根据《安徽省淮北地区除涝水文计算办法》推求，设计水位由《淮北市中小河流治理规划报告》中的有关分析成果推算。

(1)设计流量。桥址断面位于萧濉新河后黄里断面上游约2.5km，根据《安徽省淮北地区除涝水文计算办法》，采用100年1遇设计暴雨和经验公式Q=0.026RF0.75推求设计流量，修峰系数取0.75，经分析计算，桥址断面100年1遇设计流量为710m3/s，分析计算成果如表1所列。

表1 桥址断面100年/遇设计流量计算成果表

(2)设计水位。桥址处设计水位根据《淮北市中小河流治理规划报告》中萧濉新河后黄里断面设计水位上推算。根据后黄里断面设计水位和河道比降，求得桥址处5年、20年1遇设计洪水位分别为：32.19m、34.43m。

根据50年、100年1遇设计流量，由河段比降、河床糙率及河道断面资料，采用曼宁公式推求，中泓糙率采用0.025，滩地糙率采用0.0325，河道比降采用0.01%。

经计算，桥位处50年、100年1遇设计洪水位为35.07m、35.92m。不同频率设计洪水分析计算成果表2所列。

注：表中50年、100年设计水位按照两岸堤防向上延伸、认为洪水堤内行洪推算。

1.2 壅水分析计算

(1)桥下过水面积计算。根据《桥渡水文》，桥下过水面积计算公式为：

(1)

(2)

(3)

其中，wx为桥下需要过水面积，等于天然河道设计水位下过水断面面积m2，wg为桥下供给面积，为设计水位以下河床以上扣除前端投影挡水部分的净过水面积(m2)；wd为桥墩阻水投影面积总和；Qp、Vp分别为设计流量，m3/s、设计流速(m/s)；η为桥墩水流侧向压缩系数，取值范围为0.85～1.0，当桥孔跨径大于50m时，η=1；α为桥梁轴线的法线与水流方向的夹角；P为冲刷系数。桥下过水面积及冲刷系数的计算成果如表3所列。

从表3计算结果可知，大桥建成后遇不同频率洪水，桥下冲刷系数均小于允许冲刷系数1.4，说明本大桥桥墩设计布置符合相关技术规定要求。

表3 萧濉新河大桥桥下过水面积及冲刷系数计算表

(2)壅水计算。壅水高度采用经验公式计算：

(4)

(5)

经计算，萧濉新河大桥5年、20年、50年、100年1遇洪水条件下，桥前壅水高度分别为0.010m、0.014m、0.018m、0.019，壅水曲线长度分别为200.0m、280.0m、360.0m、384.0m。

萧濉新河大桥桥前壅水高度及长度计算结果如表4所列。

表4 萧濉新河大桥桥前壅水高度、壅水曲线长度计算成果表

1.3 冲刷分析计算

根据萧濉新河桥桥位处地质勘探资料，桥位处河床质组成为粘性土，根据《公路桥位勘测设计规范》(JTJ062-91)推荐的桥下一般冲刷和局部冲刷计算公式，对不同频率洪水条件下河道冲刷进行分析计算。

河槽部分一般冲刷计算公式为：

(6)

河滩部分一般冲刷计算公式为：

(7)

计算成果如表5所列。

局部冲刷计算，Kξ取1.0，局部冲刷计算成果如表6所列。

经分析计算，在5年、20年、50年、100年1遇设计洪水条件下，河槽一般冲刷深度分别为0.49m、1.02m、1.36m、1.45m，河滩一般冲刷深度分别为0m、0.17m、0.33m、0.47m，桥墩局部冲刷深度分别为0.73m、1.44m、1.67m、1.79m。

表5 萧濉新河大桥一般冲刷计算成果表

表6 萧濉新河桥桥墩局部冲刷计算成果表

2 防洪综合评价

2.1 对河道行洪能力的影响

建桥后，由于桥墩阻水减少了河道有效行洪断面面积，降低了河道行洪能力，并在桥前形成壅水。建桥后如果保持河道设计水位不变，以原设计流量与桥下通过的流量之差称作为减少行洪流量。不同频率洪水条件下，桥墩阻水减少行洪流量计算结果如表7所列。从计算结果看，桥梁建设对河道行洪能力有一定影响。

表7 萧濉新河大桥对河道行洪能力影响分析成果表

2.2 桥梁防洪标准以及与有关技术、管理要求的适应性分析

萧濉新河大桥所在河段防洪标准为20年1遇，桥梁设计洪水频率标准100年1遇，符合相关规范、标准要求。

桥址100年1遇设计洪水位35.92m，桥梁设计梁底高程在36.60m以上，符合《公路工程水文勘测设计规范》中规定的不通航河道桥下净空安全值不少于0.5m的要求。

工程所在河段防洪标准为20年1遇，考虑萧濉新河中长期防洪规划要求，河段防洪安全水位按50年1遇洪水位(35.07m)控制，桥梁设计梁底高程符合《安徽省实施<中华人民共和国河道管理条例>办法》中跨越河道(包括干堤外滩圩)的桥梁、栈桥等建筑物，其梁底应高出河道设计洪水位1m以上的规定。

2.3 对河势稳定的影响分析

建桥后，水流形态更为复杂，冲刷加重，一般冲刷坑深度在0.49m～1.36m之间，局部冲刷坑深度为0.73m～1.67m。因此，建桥对河势稳定有一定影响，并威胁桥梁自身安全。

2.4 与堤防连接方式评价

(1)桥墩布置。根据萧濉新河大桥设计方案，新建桥(右幅桥)2～10号桥墩布置在河槽内，其余桥墩布置在河滩上(萧濉新河桥右幅桥桥墩布置图略，下同)。

桥梁设计桥墩轴线与水流方向斜交，且新桥(右幅桥)设计桥墩和老桥(左幅桥)桥墩错位布置，将增大桥墩阻水面积，对桥位处水流流态影响较大，会加重对岸坡及河势稳定的影响。

(2)与堤防连接方式评价。萧濉新河大桥设计过堤方式为平交，桥梁与河堤连接处严格按有关规范要求施工，过渡段处理较好，不影响堤防安全，满足交通、防汛抢险、管理维修等方面的要求。桥墩设计第0号、14号桥墩布置在堤防迎水坡堤脚附近，可能对堤防安全产生一定的影响。

2.5 对防汛抢险的影响评价

桥梁设计桥面与大堤平交，为不影响堤顶作为防汛道路使用，参照《堤防工程设计规范》(GB50186-98)和《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)中的有关规定内容，应对桥位附近堤防做加高处理，使桥梁左右两端与原有河道大堤渐变平顺连接，连接长度按纵坡不大于5%计算，以满足交通、防汛抢险、管理维修等方面的要求。

3 防洪影响补救措施

3.1 对河道行洪能力影响补救措施

针对桥位断面实际情况，结合桥位河段地质资料，为了最大限度地降低建桥对河道行洪及排涝能力的影响，建议采取断面补偿措施。结合河道规划情况，横断面补偿面积按20年1遇洪水桥墩阻水面积(54.0m2)的1.2倍进行设计，开挖河槽横断面面积为64.8m2；纵向开挖长度宜为大桥中心线上游100m、下游150m范围。开挖面采用渐变线与上下游滩唇平顺连接(断面补偿立面图、平面示意图略)。具体工程补偿方案，应委托有相应资质的单位进行设计，并纳入桥梁总体设计方案中。

3.2 对堤防、滩前岸坡及河底稳定影响的防治措施

鉴于桥梁建设对岸坡造成冲刷影响，建议采取工程防治措施。具体为对大桥中心线上、下游各50m范围的堤防迎水坡及滩前岸坡进行浆砌石护砌，对河底采用干砌块石护砌，护砌宽度为桥梁中心线上下游各20m。

3.3 拟建工程与堤防衔接部分防护措施

桥梁设计第0、14号墩临近左岸堤防两侧布设，桥梁建设可能会引起堤防滑坡、渗漏，影响堤防防洪安全及桥梁自身安全。建议建设部门委托相关资质部门，在下阶段桥梁设计阶段对拟建工程与堤防衔接部位做专项设计，报水行政主管部门审批。并将该专项设计方案及工程量纳入桥梁设计与建设中。

4 结束语

通过对大桥桥址河段不同频率水文计算、桥前壅水计算、桥下冲刷计算，根据计算结果分析评价桥梁改建后对防洪的影响以及洪水对桥梁自身安全影响，并提出相应的补救措施，有一定实际意义。

[1] JTJ021-89，公路桥涵设计通用规范[S]．

[2] GB50186-98, 堤防工程设计规范[S]．

[3] 安徽省.实施<中华人民共和国河道管理条例>办法[Z]．

(责任编辑 胡 进)

Flood control evaluation of Xiaosui New River bridge of provincial highway S202

YANG Bao-da1, FAN Yu-ming2

(1.Suzhou hydrology and water resources bureau, Suzhou, 234000，China; 2.Anhui Technical College of Water Resources and Hydroelectric Power,Hefei 231603,China)

Different frequency hydrological calculation, bridge front backwater calculation, under the bridge scour calculation of the reconstruction of Xiaosui River Bridge site reach are given, according to the calculation results.The influence of bridge reconstruction on flood control and the influence of flood on the bridge themselves are analyzed, and puts forward corresponding remedial measures.

Xiaosui New River Bridge;flood control evaluation;measures

2015-06-25；

2015-09-14

杨保达(1969-)，男，安徽宿州人，工程师，从事水文水资源工作。

10.3969/j.issn.1671-6221.2015.04.006

TV8

A

1671-6221(2015)04-0017-05