河流治理中漫水桥的结构设计

□周志平　□杨书统　□赵一新（河南省水利勘测设计研究有限公司）



河流治理中漫水桥的结构设计

□周志平□杨书统□赵一新（河南省水利勘测设计研究有限公司）

摘要：漫水桥是在低等级公路上，出现河流洪水位漫过桥面，在交通允许有限度中断时，修建的连接两岸交通的构筑物。漫水桥的桥下净空应根据容许阻断交通的时间长短和河床的淤高及河流的设计洪水频率等因素确定。文章以贾鲁河干流尉氏县下游河段治理工程中后马立厢漫水桥的结构设计为例，浅析其设计的基本思路，为以后河流治理中漫水桥的结构设计提供参考。

关键词：河流治理；漫水桥；结构设计

1　引言

贾鲁河是沙颍河的主要支流，也是河南省中部地区的一条骨干排水河道，流域北靠黄河，西与伊洛河接壤，东邻涡河流域，跨越郑州、开封、许昌、周口四地（市）13个县（市），流域面积5.90×105hm2，流域内人口460万，耕地面积34.67万hm2，是河南省工业、煤炭及粮棉生产的重要基地和交通要道。

贾鲁河干流全长255.80 km，自郑州市南阳坝以上属山区深谷河床，南阳坝以下至周口市（长约205.30 km）属平原河道，河道断面宽浅，两岸地形平坦，洪水期水面宽度达3 km，地表土质多为轻粉质壤土和砂壤土，且上游段局部存在沙岗，水土流失严重，加之上世纪50年代为了引黄灌溉在河道上修建的拦河闸设计标准低，年久失修，阻水严重，因此造成河道严重淤积。80年代以来，随着河道两岸地区农业生产的不断发展，当地政府已陆续对贾鲁河干流进行了治理，扩挖河槽、裁弯取直、修筑堤防。

尉氏县位于贾鲁河中下游平原区内，是产粮大县，也是国家粮食安全工程的重要基地，贾鲁河干流穿越该县长度达50 多km，由于河道一直未进行系统治理，堤防残缺不全，河槽淤积严重，跨河桥梁阻水，穿堤建筑物破损，河道防洪除涝能力逐年降低，致使两岸洪涝灾害频发，严重影响了当地经济社会的发展。依据《防洪标准》及《堤防工程设计规范》，该段河道治理设计流量采用：5 a一遇除涝流量为406 m3/s，20 a一遇防洪流量为828 m3/s；设计河槽底宽70 m，边坡系数1:3。

2　工程概况

后马立厢漫水桥位于河南省开封市尉氏县小陈乡前马立厢村西约500 m处的贾鲁河河道上，桥位处设计桩号为1+900，原河道河槽宽约30 m，深约4 m，河道上现有一座漫水桥跨现状河槽，桥长50 m，宽3.50 m，为钢筋混凝土板式桥梁。2011年11月，在贾鲁河干流尉氏县下游河段治理工程项目中，对该段河道进行了治理，治理后河道河槽底宽70 m，河槽深约5 m，河槽底高程58.62 m，5 a一遇除涝水位62.75 m，堤顶高程65.99 m。由于治理后的河槽宽度及深度均远大于原河槽设计参数，原桥已不能满足交通要求，需拆除重建。

考虑河道两岸群众“村村通”的生产、生活要求，规划将该桥改建成漫水公路桥。按照《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）表6.0.2的规定，确定桥梁荷载等级为：公路-Ⅱ级。桥面净宽7m。桥上设警示柱，以保证洪水时行人能安全通过；桥板采用钢筋混凝土空心板，跨径10 m，下部结构采用双柱式钢筋混凝土灌注桩。桥型布置见图1。

图1　桥型布置图

3　工程布置

工程处河道主槽开口宽为98.90 m，河槽滩地高程63.65～62.68 m。该河道无通航要求，根据《公路桥涵设计通用规范》要求，桥下净空应根据5 a除涝水位加安全高度确定。桥面高程在满足桥下净空及两岸的滩地高程条件下，设计桥面标高为64.08 m。该桥采用跨径10 m的预制钢筋混凝土空心板结构，共10跨，全桥长100 m。桥梁斜度按0°设计。

由于现状道路的交通量比较大，为满足当地群众生产生活需要，确定桥梁总宽7.60 m，其中行车道净宽7 m，两侧各设0.30 m宽的护栏，桥面双向横坡为1.50%。桥头两端按5%的纵度与河道滩地平顺连接。考虑漫水桥不能设置栏杆，在护栏上设混凝土警示柱。

漫水桥上部采用预制混凝土空心板结构，该结构施工方法简单，可以采用工厂化、标准化生产，工期较短，投资较省。该桥单孔跨径10 m，共10跨，全桥长100 m。板梁顶面铺设0.13 m（最薄处）厚的防水混凝土。下部墩（台）均采用两柱式排架结构和钻孔灌注桩基础。

4　结构设计

4.1上部结构

主要依据交通部标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的有关规定进行设计。本规范采用极限状态设计，主要结构应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算。承载能力极限状态计算以塑性理论为基础，正常使用极限状态以弹性理论或弹塑性理论为基础。

按照以上理论，该桥上部结构荷载计算，需考虑横向分布的影响，各块板间按横向铰接考虑。参照交通部专家委员会编制的公路桥梁通用图《装配式钢筋混凝土简支板梁上部构造（1 m板宽）》进行结构设计。

4.2下部结构设计

下部结构包括墩体和基础，墩体采用结构力学和材料力学方法进行计算，按极限状态和裂缝控制进行强度验算和配筋设计。桩基础按摩擦桩设计，采用“m”法进行内力计算，按极限状态进行配筋设计。

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》的要求，在计算桩承载力时不考虑其挠曲的影响。该桥钻孔灌注桩按摩擦桩公式计算。通过拟定的钻孔灌注桩桩径、桩长，根据单桩承载力设计值，来满足上部结构传递的荷载的要求。参数采用值和计算桩长见表1。

表1　桩长计算表

4.3冲刷计算

由于治理为河道疏浚，对河道断面没有采取衬砌防渗措施，因此后马立厢漫水桥需进行桥下河槽的一般冲刷计算和桥墩的局部冲刷深度计算，冲刷计算洪水频率为20 a一遇。桥台局部考虑采用浆砌石护坡，不进行桥台冲刷计算。

桥位处河底位于第②层重粉质壤土，按《公路工程水文勘测设计规范》第7.3.2条粘性土河床的一般冲刷计算、第7.4.2条粘性土河床桥墩局部冲刷计算，河道20 a一遇设计流量828 m3/s，相应洪水位64.49 m。

经计算，不存在一般冲刷计算，局部冲刷深度为0.90 m。故总的冲刷深度为0.90 m，考虑一定的安全因素，取冲刷深度为2 m。

4.4桥面附属设计

因为漫水桥允许河流洪水位时漫过桥面，在桥面附属设计中要考虑一定的工程措施既便于水流通过，也要保证桥梁结构及交通的安全。桥面两侧的警示柱一方面要引导车辆及行人安全通过，一方面又不能阻碍水流中的漂浮物，以免漂浮物在桥梁处拥堵对结构产生不利影响，在设计中考虑间隔2 m设置警示柱，警示柱中预埋锚筋并悬挂铁链，在正常情况下起到防护作用，在洪水漫过桥面时，即将铁链取掉以方便水流通过；同时为保证桥梁结构在河流洪水漫过桥面的整体稳定性，在桥墩（台）处设置抗震锚栓，通过锚栓将桥墩（台）盖梁与桥面板连接起来，增加整体的牢靠性。

5　结　语

河流治理中漫水桥的结构设计与常规桥梁相比，因其在汛期洪水位时要考虑车辆和行人能安全通过，且在洪水漫过桥面时要考虑桥梁的结构安全及整体的稳定性，需要在结构设计时采取一定的工程措施，以减少汛期水流对桥梁结构的影响，使漫水桥在河流治理工程中发挥其经济效益。

参考文献

［1］陈昌武，周康静.漫水桥的设计［J］.交通科技，2010（6）.

（责任编辑：刘长垠韦诗佳）

中图分类号：TV663

文献标识码：B

文章编号：1673-8853（2016）04-0074-02

收稿日期：2016-02-11