桥梁设计中的水文问题探析

沈孟营

湖北长大智联工程咨询有限公司

桥梁设计中的水文问题探析

沈孟营

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高速公路在完成桥梁设计过程中，水文问题是一个非常重要的影响因素，因此也是越来越受到重视。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。基于此本文分析了桥梁设计中的水文问题。

桥梁设计；水文；要点

1 桥梁水毁原因分析

分析桥梁水毁的原因，除了部分桥梁设计标准较低外，主要有如下几个方面。(1)桥位选择不当是主要原因，例如桥位位于河湾，凹岸冲刷严重，或桥位与洪水中泓线斜交，都可能冲毁桥头引道。另外河滩桥孔分配不合理，桥位处于游荡变迁性河段，或在水土流失和发生特大洪水时，主流摆动、侵蚀等影响河床逐渐扩宽，也能造成桥梁水毁。(2)水文计算中推求的设计流量偏小，以致桥孔设计偏小，排洪能力不足而水毁。(3)墩台基础埋深不够，受到严重冲刷而倒塌，形成桥梁水毁，这主要是忽略了河流的自然冲淤变化，例如靠近与大河汇合的支流上的桥梁，当支流受大河洪水顶托时，常常会造成支流河口的淤积，但当支流发生大洪水而大河未发生洪水，这些河口段的淤积又会大部或全部被冲刷，造成河床因严重冲刷而下降。(4)桥孔设计缺乏必要的调治构造物及防冲刷措施，冲毁桥台或桥头引道，进而使桥梁局部或全部遭到破坏。

2 水文调查、勘测及工程地质勘察

2.1 水文调查与勘测的目的在于了解河流的水文情况，为桥位设计提供必要的水文资料。一般情况下，应进行下列各项工作：(1)水文站观测资料的收集;(2)形态调查;(3)水文观测及其它。

2.2 其中，桥梁设计对于所在位置的水文情况具有较高的要求，需要对附近的水文情况进行详细的调查和测量，只有对附近的水文环境有一个详细的了解才能够进行桥梁建设。水文调查勘测主要包括以下几个方面的工作：

(1)第一，调查和收集现有的相关的水文资料，通过掌握现有水文资料能够有效的了解当地历史水文情况，可以提供有力的参考。第二，形态调查。第三，进行相应的水文观测，如果还有其它的要求，可以根据实际需要进行相应的测量。

(2)为了对当地的气象资料有一个很好的了解，应该向当地的气象部门进行沟通，获取当地的历史气象情况。同时对桥位附近的现有桥梁和水工建筑物也应进行必要的调查。

(3)为了确保桥梁建设的稳定性保证桥梁的安全，需要对桥梁位置进行工程地质勘查，掌握当地的地层情况。工程地质勘察是为了查明桥位区域的地层、岩性、地质构造、不良地质现象水文地质等工程地质条件，探明桥梁墩台和构造物处地基覆盖层与基岩风化层的厚度、基岩的风化与构造破碎程度、软弱夹层的情况及地下水的状态，测试岩土的物理力学特性，提供地基的基本承载力数据或桩侧摩阻力数据，并对边坡及地基的稳定性，不良地质的危害程度和地下水对地基的影响程度等作出评价。

(4)工程地质勘察主要进行桥位区域的地质调查和测绘，地质勘探和测试，天然建筑材料的调查和料场的测绘，以及必要的试验工作。对于地质情况复杂的地基，配合设计和施工，进行施工检验，鉴定岩土地基特性，并提出处理措施的建议。

(5)最后，应编写工程地质报告，阐明桥位区域的工程地质条件，作出评价，提出合理建议。

3 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。

4 设计洪水位推求

第一，流量—水位(Q-H)关系曲线法。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。当水文站离设计断面很近，流域面积相差小于5%，且河道的水文条件又相差不大，设计断面处有部分水位观测资料时，则设计水位可利用设计断面与水文站的水位相关曲线查得。即以设计流量作为水文站观测流量，从水文站的Q-H曲线中，查得相应水位，再以此水位从设计断面与水文站的水位相关曲线查得设计断面相应设计水位。该水位应以河床、水面比降等加以校核。若设计断面与水文站的流域面积相差大于5%时，则用经验公式或其他办法调整设计断面的设计水位。

总之，桥梁过短或者桥高过低会造成水毁，桥梁过长或者过高又会增加不必要的投资。因此应该给予桥梁水文工作予以充分地重视，进一步加强对其研究非常有必要。

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