桥梁设计中的水文问题探析

姜鹏

桥梁设计中的水文问题探析

姜鹏

Qiao liang she ji zhong de shui wen wen ti tan xi

桥梁是线路跨越河流的一个重要形式，桥梁规划设计过程中，需要对工程规模大小进行科学合理的确定，主要是对洪水量大小、水文计算来对桥梁河段设计进行评估，从而计算得出准确的数据，完成有效设计操作，正确合理地评估桥位设计非常关键，在桥位设计时，需要进行桥位选择、水位计算、桥梁孔径、墩台基底埋置深度确定和考虑，进一步获取准确的水文资料，对其洪水量大小、水位高低、流速等加以确定，保证桥梁设计的安全、高效。

一、桥梁水毁原因

第一，桥位选择不当，桥位位置在河湾处，凹岸冲刷比较严重，或者是其他方面的影响作用，都容易冲刷桥头引道，另外河滩桥孔分配不合理，桥位在游荡变迁性河段，主流摆动、侵蚀等，会使得河床逐渐变宽，从而引起桥梁水毁情况。

第二，水文计算时设计流量过小，造成桥孔设计过小，进一步排洪水能力降低，引起桥梁水毁。

第三，墩台不牢固，墩台长时间受到冲刷而发生了倒塌情况，造成水毁情况。

第四，桥孔设计没有设置相应的防冲刷装置。桥孔设计时，对桥台、桥头引道冲刷，从而使得桥梁结构局部遭到破坏，进一步造成桥梁水毁情况。

上述这些情况下都容易引起桥梁水毁情况，因此在实际桥梁设计和高速公路施工建设过程中，一定要对上述问题引起高度重视，提前做好预防控制措施，加强防护管理。除此之外，还需要对其他方面的影响因素加以正确认识，保证桥梁设计的稳定性、安全性，提升桥梁设计的抗洪能力，延长桥梁使用寿命，提高桥梁结构的耐久性和使用性能。

二、水文资料搜集、调查、审核

第一，当前我国公路、铁路设计洪水频率要求。当前我国在公路、铁路修建时，设定了相应的洪水频率标准范围，高速公路一级、二级汽车专用公路特大桥设计的洪水频率大小为三百分之一，大中型桥梁设计的洪水频率大小为百分之一，小桥梁设计的洪水频率大小为五十分之一，三级、四级公路桥梁设计的洪水频率大小也需要符合相应的具体规定和要求。

第二，水文资料搜集。搜集水文相关资料是开展水文分析计算工作的一个基础阶段，主要是通过水文手册、图集、年鉴、统计以及各个省市自己的水文图册、水文分布特征等加以分析和资料搜集。

第二，资料审查。水文资料收集后，需要对收集的资料进行严格的审查，这是确保整个成果质量的重要环节，

资料审查时，需要从多个方面加强认识和管理，对收集的水文资料严格进行审核，通过实地考察高速公路工程修建情况以及水流平衡情况、历年的水文资料显示情况等对照进行审核检查，对历史洪水数值加以详细调查和分析，采用各种相关的计算方式完成计算过程，得出准确的计算结果，同时需要尽可能的采用各种途径完成推算过程，将重点放在对设计洪水计算成果影响较大的年份资料研究和审核方面。

第三，外业调查。在外业调查时，主要从高速公路需要修建的桥址范围和河道特性、洪水情况、洪水频率、洪水比降等多个方面加以考察和分析，能够确定工程河段的类型，对其洪水频率以及洪水过后对河床的冲刷情况加以分析，对过往的洪水水位高低进行分析，能够对其形态断面准确确认，选择河床表层的土样进行筛选分析，准确确定河床表层的平均粒子直径大小，从而完成准确的外业调查，保证调查工作开展的准确、高效率。

同时对于河床变化较大的情况下，将其洪水痕迹尽量避开，加强水文计算工作开展和管理，计算并且完成准确的水文计算书，保证水文计算结果的准确性和有效性，能够采用多种计算方式来准确分析和加以实践论证，最后准确推算并且选出最终的计算值，提升计算结果的准确性和有效性。

三、设计流量计算

对于有流量监测资料的情况下，完成洪峰流量推算时，可以利用周围附近的水文站来对桥梁的设计流量进行详细的推算，得出比较准确的设计流量大小，通常要求选择年份不低于20年的年最大流量值作为主要设计标准大小，利用水文统计法来完成推算过程，提升计算结果的准确性，保证设计的准确、有效。

将年份最大流量资料按照大小顺序进行排列观察，准确计算出不同流量大小的发生频率，同时能够绘制经验频率曲线图，采用适线法来绘制相应的理论频率曲线图，选定三个统计参数，利用这选定的三个统计参数，能够准确计算出洪水设计频率大小，计算相应的设计流量，最后根据该地区的经验值大小来进行推算，得出相对比较准确的设计值大小。

对于缺乏历年流量资料的情况下，完成洪峰流量推算时，可以利用周围附近的水文站来对桥梁的设计流量进行详细的推算。当设计流域或者是设计断面上下游没有实测流量资料显示时，可以对历年的洪水资料以及相应的经验性资料进行统筹分析，结合地区经验曲线图等相关参数值大小来加以确定，准确计算设计流量。当然也可以选择水文比拟法进行设计流量推算，通常可以采用多种推算方式全部计算结果，之后对比分析的基础上，选择和历年洪水资料比较接近的一种设计流量大小。

四、设计洪水位推求

第一，流量、水位关系曲线图。在设计洪水位大小时，可以根据已经获取的资料和信息，在详细分析和计算的基础上，绘制出断面的流量、水位曲线图，能够从曲线图上获取相应流量的水位，也就是在对应流量基础上选择适合的设计水位，同时结合上游、下游调查的历史洪水位大小等相关资料和信息，能够对所推求的设计水位进行详细的核对，当然也可以利用水文基线、水文站断面的流量、水位曲线图来获取相应的洪水位大小，准确完成洪水坡度设计，采用比降法进行计算，准确推算出洪水断面的设计水位大小。

第二，水位相关法。当水文站距离设计断面距离较近时，流域面积相差不超过0.05，同时河道的水文条件差别较小，在断面设计时有部分水位观测资料的情况下，设计水位可以利用设计断面、水文站的水位相关曲线进行获取，以设计流量作为水文站观察流量，从而能够通过流量、水位关系曲线图来获取相应流量的水位，准确推算出洪水断面的设计水位大小。当设计断面、水文站流域面积大小相差超过0.05时，可以采用经验公式法或者是其他方式来进行流量水位大小推求，准确完成洪水坡度设计，采用比降法进行计算，准确推算出洪水断面的设计水位大小。

五、结语

高速公路在完成桥梁设计过程中，水文计算问题是一个非常重要的影响因素，水文计算过程是非常复杂的，同时其计算值大小是不确定的，这些都造成了其在桥梁设计过程中的重要作用和特殊地位。在高速公路桥梁设计工作开展时，需要根据相应的技术规范标准要求，能够详细准确地获取水文资料，结合桥梁的实际情况，认真分析，对其所收集的资料进行反复核实和检查，选取更加精确、真实的资料，采用适当的方式和相应的参数完成设计操作，从而保证推求结果的准确性和合理性，进一步在高速公路桥梁结构设计过程中加以充分利用，提升桥梁设计的高效性、稳定性和抗洪能力。

（作者单位：中国公路工程咨询集团有限公司 ）