预应力小箱梁水文计算分析

张 蕊

(河北省交通规划设计院，河北 石家庄 050011)

预应力小箱梁水文计算分析

张 蕊

(河北省交通规划设计院，河北 石家庄 050011)

结合滦河镇大桥工程概况，简述了桥梁截面形式及截面尺寸，根据设计流量进行了小箱梁水文计算，包括冲刷计算及桥孔长度计算，从而为确定桥梁跨径是否合理提供了参考。

小箱梁，水文计算，一般冲刷，局部冲刷

1 工程概况

滦河镇大桥中心桩号AK0+401，按正桥设计，上部结构为4-25 m预应力连续箱梁，下部结构为桩柱式桥台和肋板式桥台，双柱式墩，钻孔灌注桩基础。

京承公路滦河镇大桥百年一遇流量5 786 m3/sec，最高水位(考虑滦河水位倒灌)309.78 m，平均流速4.45 m/s，水文计算为4孔25 m，从路线考虑采用4孔25 m箱梁，全桥分1联，桥全长106.62 m。

桥面净宽为双幅12 m+2×0.5 m，由4片小箱梁组成断面，边梁2.55 m，中梁2.1 m。桥梁立面图见图1。

2 截面形式及截面尺寸的拟定

每幅桥面全宽为12 m。由于采用简支转连续的施工方法，主梁先预支再运输、吊装就位，因此横截面布置时应考虑到施工中的

吊运能力，将每幅桥做成四个单箱单室的组合截面。其中，预制中梁顶板宽210 cm，底板宽100 cm；预制边梁顶板宽255 cm，底板宽100 cm；预制主梁间采用90 cm的湿接缝，从而减少主梁的吊装质量。边、中梁均采用斜腹板，以减轻主梁自重。为满足顶板负弯矩钢束、普通钢筋的布置及伦载的局部作用，箱梁顶板取等厚度15 cm。同时为防止应力集中和便于脱模，在腹板与顶板交界处设置20 cm×10 cm的承托。

主梁横断构造如图2所示。

3 根据设计流量推算设计水位和流量

因桥位处在河岸稳定、冲淤不大，泛滥宽度较小，无死水和回流，断面比较规则的顺直河段上。故取桥位处断面为水文断面。根据当地提供的水文资料，设计流量取Qs=72 m3/s，河床比降取1/10 000。河槽处采用谢才—满宁公式：V=R2/3i1/2/n,试算水位和流速。河床断面为单式。糙率系数根据水文资料，河槽取0.025，试算结果见表1。由试算结果可知，当水位H=8.85 m时，Q=72.267 m3/s，与设计流量72 m3/s相近，故取H=8.85 m为设计水位，相应河槽设计流速Vc=0.7 m3/s。

3.1 冲刷计算

1)一般冲刷。

河槽：该河床为粘性土，一般冲刷计算公式采用式(1)：

(1)

其中，Hp为桥下一般冲刷后的最大水深，m；Ad为单宽流量集中系数，计算公式见式(2)，取1.0～1.2；

(2)

其中，Bz为造床流量下的河槽宽度，Bz=176 m；Hz为取平滩水位时河槽平均水深，Hz=1 071.8/176=6.09 m；Q2为桥下河槽部分通过的设计流量，Q2=83.446 3 m3/s(见表2);μ为桥墩水流侧向压缩系数,按JTG C30-2002中表7.3.1-1：取0.98；Bcj为河槽部分过水净宽，Bcj=175-6×1.5=166 m;Hcm为桥下河槽最大水深，Hcm=2.63 m；Hcq为桥下河槽平均水深，Hcq=6.09 m；IL为冲刷范围内的粘性土指数，0.73。

一般冲刷后最大水深Hp=3.157 m大于桥下河槽最大水深2.6 m。

2)局部冲刷。

河槽部分：

(3)

(4)

(5)

其中，Kξ为墩形系数，按JTG C30-2002附录中选用1.0(见表3)；B1为桥墩计算宽度，B1=1.5 m;V为一般冲刷后墩前行近流速，m/s，按JTG C30-2002中7.4.4中规定采用公式：

(6)

其中，IL为冲刷坑范围内粘性土液型指数，适用范围为0.16～1.48。

3.2 桥孔长度计算

因为本桥位于无滩河段，因此应采用JTG C30-2002中公式6.2.1-1计算：

Lj=Kq(Qs/Qc)N3Bc

(7)

其中，Kq，N3分别为系数和指数；Lj为桥孔最小净长度，m；Qs为设计流量，m3/s，Qs=83.138 4 m3/s；Qc为河滩流量，83.446 3 m3/s；Bc为河槽宽度，176 m;Lj=90.1 m，小于两堤之间距离99.8 m。

故桥孔长度应按两岸堤顶间距控制。

表1 水文计算

表2 一般冲刷计算

表3 局部冲刷计算

4 设计体会

本设计通过水文进行分析计算，桥梁长度控制因素可能是水量大小，也可能是岸堤长度，最终长度确定需要计算和现场测量情况比较，北方实际情况比较多的是通过岸堤控制长度。

[1] JTJ 021-89，公路桥涵设计通用规范[S].

[2] 姚玲森.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2002.

[3] 廖元裳.钢筋混凝土桥[M].北京：中国铁道出版社，1997.

[4] 李 俭.桥梁墩台与基础工程[D].石家庄：石家庄铁道学院，1993.

[5] 徐 岳，王亚君，万振江.预应力混凝土连续梁桥设计[M].北京：人民交通出版社，2000.

[6] JTG C30-2002，公路工程水文勘测设计规范[S].

[7] JTG B01-2003，公路工程技术标准[S].

Hydrologic calculation analysis of prestressed small box girder

ZHANG Rui

(HebeiTrafficPlanning&DesignInstitute,Shijiazhuang050011,China)

Combining with Luanhe town bridge engineering conditions, the paper describes bridge section forms and section size. According to design flow, it carries out the hydrologic calculation of the small box girder including scour calculation and bridge hole length calculation. As a result, it has provided some guidance for determine the rationality of bridge span.

small box girder, hydrologic calculation, general scour, local scour

1009-6825(2014)07-0184-02

2014-01-09

张 蕊(1980- )，女，工程师

U442

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