南宁城市桥梁建设气候适宜性评估*

2017-04-17广西壮族自治区气象服务中心广西壮族自治区气候中心罗红磊1苏志1周绍毅1何如1

海峡科学 2017年2期

1.广西壮族自治区气象服务中心 2.广西壮族自治区气候中心罗红磊1,2 苏志1,2 周绍毅1,2 何如1,2

南宁城市桥梁建设气候适宜性评估*

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在桥梁建造设计时，对造型、材料以及技术的要求无不渗透着对当地天气、气候的适应性。该文对影响大桥建设的主要气候因子（温度、降水和风速）进行分析，评估南宁城市桥梁建设的气候适宜性，以期为减轻气候条件对桥梁施工进度、工程质量及大桥建成后运营管理方式的影响提供科学依据，提高桥梁防灾减灾能力。

桥梁建设气候适宜性评估南宁市

1 概述

“十二五”期间，南宁桥梁建设迅速发展，南宁市区内建成的凌铁大桥、五象大桥、英华大桥、罗文大桥等跨江大桥连接江南与江北两大片区，全面改善了邕江两岸的交通，为实现南宁市的交通顺畅、快捷做出了重大贡献。南宁属南亚热带季风气候区，冬季受东北季风影响，夏季受东南季风和西南季风影响，气候独特。

在桥梁建造设计时，对造型、材料以及技术的要求无不渗透着对当地天气、气候的适应性[1-2]，南宁所建的桥梁大多为混凝土桥梁，气候对桥梁的设计和施工建设有一定影响，主要气候影响因子有温度、降水和风速。

1.1 温度条件决定了大桥伸缩缝大小和数量，是大桥结构平衡设计的关键参数

《城市桥梁设计规范》(CJJ 11-2011)规定，当设计伸缩装置时，应考虑其安装的时间，伸缩量应根据温度变化及混凝土收缩、徐变、受荷转角、梁体纵坡及伸缩装置更换所需的间歇量等因素确定[3]。因此，温度是大桥具有“高温稳定性、低温抗裂性”性能的重要设计参数。此外，温度条件还决定了工程工期的安排，《混凝土结构工程施工规范》（GB50666-2011）规定，室外日平均气温连续5d稳定低于5℃即进入冬期施工，当室外日平均气温连续5d稳定高于5℃时解除冬期施工。当日平均气温达到30℃及以上时即进入高温施工[4]。因此，当室外温度在5～30℃时才适宜进行混凝土施工期的安排，温度过低、过高均影响工程质量的稳定。

1.2 降水强度是桥面防水排水必须考虑的重要气象因素

《城市桥梁设计规范》(CJJ 11-2011)提到，桥面防水是桥梁耐久性的一个重要方面，对延长桥梁寿命起到关键性的作用，而桥面防水还必须和桥面排水配合，做到“防排结合”。排水管直径和桥面设置排水管的截面积应根据暴雨强度公式进行设计[5]。《混凝土结构工程施工规范》（GB50666-2011）规定，“小雨、中雨天气不宜进行混凝土露天浇筑，且不应开始大面积作业面的混凝土露天浇筑；大雨、暴雨天气不应进行混凝土露天浇筑”[2]。大桥在施工时，应格外重视天气变化，根据降水预报，合理安排施工时间。

1.3 风是空气的流动，有重量也有速度，会对大桥产生一定的压力

从1818年有桥梁风毁记录资料以来，全世界已有近20座大跨桥梁毁于强风，因此，大桥的抗风设计是很重要的工作。《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/T D60-01-2004）要求计算桥位的基本风速、阵风系数等工程气象参数，为大桥抗风设计提供依据[6]。

因此，本文对影响大桥建设的上述主要气候因子进行分析，评估南宁城市桥梁建设的气候适宜性，为减轻气候条件对桥梁施工进度、工程质量及大桥建成后运营管理方式的影响提供科学依据，提高桥梁防灾减灾能力。

2 资料来源

本文所使用的气象资料为南宁国家基本气象站的观测资料。气温、降水、风速等气象资料的累年平均值统计年限为1986—2015年，极端值的统计年限为1951—2015年。季节划分按照3～5月为春季，6～8月为夏季，9～11月为秋季，12月～翌年2月为冬季。

3 温度适宜性分析

3.1 气温和地表温度（0cm）的基本特征

南宁的年平均气温为21.8℃，极端最高气温为40.4℃（1958年5月9日），极端最低气温为-2.1℃（1955年1月12日）。南宁年平均地表温度（0cm）为24.2℃，最热月7月、8月平均地温31.6℃，最冷月1月平均地温14.1℃。极端最高地温为71.3℃（1965年8月）；极端最低地温为-5.0℃（1974年1月）。

3.2 冬期施工气温分析

统计分析结果表明，南宁日最低气温＜5℃的日数平均每年7.8d，集中出现在11月至翌年的3月，其中1月出现的日数最多，为3.3d。南宁日最低气温＜5℃的日数最多年份出现在2014年，达23d。南宁日最低气温＜5℃的日数最少年份出现在1979年和1997年，日数为0d，即在这两年没有出现最低气温小于5℃的天气。见表1。

3.3 高温施工期气温分析

据统计，南宁年平均日最高气温≥30℃的日数为147.3d，主要出现在5月～10月，其中7月最多，平均日数达27.3d，12月～1月鲜有日最高气温≥30℃的天气出现，见表1。

表1 南宁各气温日数统计（d）

3.4 影响大桥结构伸缩的温度日较差分析

南宁市气温最大日较差在14.2～22.2℃之间，见表2，其中夏季较小，在16.0℃以下。11月至翌年3月气温最大日较差较大，在20.0℃以上，1月最大，为22.2℃，该值出现在1974年1月1日，当天日最高气温为21.5℃，日最低气温为-0.7℃。南宁市地温（0cm）最大日较差在39.0～49.2℃之间，最大值为49.2℃，该值出现在1969年4月9日，当天日最高地温为54.2℃，日最低地温为5.0℃。

表2 南宁市各月最大温度日较差（℃）

4 降水适宜性分析

4.1 降水的基本特征

南宁年降水量为1285.2mm，降水量的逐月变化趋势较明显，年内雨水主要集中在4～9月，期间降水量为1013.0mm，占全年总降水量的78.8%；10月至翌年3月降水只占全年的21.2%。

4.2 影响大桥施工的降雨日数分析

根据《降水量等级》（GB/T28592-2012）的标准进行统计[7]，南宁年平均小雨日数为102.9d，全年1月～12月均有小雨，以3月的12.1d最多，此时正是南宁市低温阴雨天气的时节。南宁年平均中雨日数为20.6d，全年1月～12月均有中雨，以7月的3.4d最多。南宁年平均大雨日数为9.6d，全年1月～12月均有大雨，以7月的2.1d最多。南宁年平均暴雨日数为4.8d，暴雨主要出现在5月～9月，其中以6、7月最多。