试析高速公路的桥梁水文计算

摘 要：在高速公路建设中，桥梁是其通过河流的主要途径，公路和桥梁在工程建设中所占的比重较大，相关水文计算和调查在其中发挥着重要作用，水文计算的内容较多，主要涉及洪水位、流量、桥孔冲刷等。文章在分析高速公路桥梁沿线水文情况的基础上，对水文计算情况进行了介绍，以供相关人士交流和借鉴。

关键词：高速公路 桥梁水文 计算

引 言

随着经济的发展，交通事业的进步，人们对高速公路和桥梁建设的需求也越来越多，桥梁水文计算在高速公路建设中发挥着重要作用，为了使高速公路建设工程更好的进行，文章从以下两方面进行了研究。

一、高速公路桥梁沿线水文情况

此次研究项目涉及桥梁水文的计算和调查工作，在桥梁的设计中发挥着重要作用，另外桥梁水文计算的精度也会影响桥梁建设的安全性和可靠性，同时也可以作为考量桥梁是否经济、适用的依据。在此次研究中桥梁水文计算主要涉及流量、桥位、桥梁孔径、墩台底部所埋深度等相关情况。

此次研究以甘肃省境内的桥梁为研究对象。该高速公路沿线两侧均为山体，同时这里降雨相对较少，道路呈纵横分布趋势，桥梁附近河流的流向为自西向东。该地区农业种植户较多，在桥梁计算的过程中应明确桥梁的具体位置，对桥梁孔径进行合理选择[1]。

二、水文计算情况

（一）流量计算

桥涵流量计算法，在全国使用水文分区经验公式的过程中对河流的流域面积进行了确定，即F（流域面积）小于5万平方千米的河流才可以使用，其中该公式的组合方法为：分区流量Q2%=KFn'，在计算Q2%的过程中应先求出K数值和n'数值，同时根据相关表格中Q1%/ Q2%的数值得出Q1%数值。该项目中研究的是甘肃地区，该地区的水文编号为36，通过查找相关数据表格得出K=0.82～1.52 n'=0.8

同时知道Q1%/ Q2%的数值为 1.17。

在此基础上可以知道Q1%=1.78F0.8

根据该地区的公路桥涵的水文参数可以知道其水文分区编号为：44-1区。

同时查找到该地区的K=4.35 n'=0.64。

此外根据Q1%/ Q2%的数值为1.25

可以得到Q1%=5.44F0.64

由以上的参数值可以计算出需要的设计流量。

根据上面的公式可以了解到每条河流的总流量，而分布到每座桥梁时，可以根据河流的河床大小和已知水库的泄洪位置对流量加以分配，在分配的过程中设计合理的方案。

（二）桥梁水力计算方法

首先有关设计流速和流量的计算公式为：V=（1）

Q=W×V（2）

该公式中的W表示过水断面面积，Q表示流量，R表示水力半径，V表示流速，n表示河床糙率，I表示水面的比降。

其次对桥面最低标高的计算公式为：

Hmin=HS+∑Δh+Δh0+ΔhJ

在该公式中HS表示設计洪水位，∑Δh表示河流的具体位置情况，在计算的过程中需要根据水拱、浪高等形式加以计算，Δh0表示连同桥面铺装高度在内的桥梁上部结构的高度，ΔhJ表示桥下净空的安全数值，Hmin表示桥面的最低高度。

再次在冲刷计算的过程中，首先需要了解河槽的一般冲刷情况，根据公路桥位设计的相关规范可以看出主要的计算方式为：

Q2=×Qp （3）

（三）有关暴雨的计算

首先需要计算暴雨量，不同时间段暴雨量的大小可根据相关参数等值位线图加以统计，了解其不同时间段暴雨的平均数值。

其次可根据相关手册表了解有关皮尔逊曲线，对不同时间段暴雨的量有所了解。比如在计算P=1%不同时间段的降雨量时可根据公式Htp=Ktp×平均Ht。

在有关面暴雨量计算的过程中可根据暴雨高区点面了解系数αt和汇水面积F及时间t之间的关系，对于P=1%不同时间段的暴雨量Htp面积可根据公式Htp×αt得出。

（四）洪峰流量的计算方式

对于产流系数的计算可根据有关表中的数据得出出损率f=4mm/hr，f3天=2.7mm/hr。在此基础上根据地形图纸和相关的推理公式了解汇流参数m和θ之间的关系，从而得出m=1.5。

之后对洪峰流量Qm加以确定，在计算的过程中可先假设Qm=7900 m3/s、7960 m3/s，之后借助公式t=0.278θ/mQm1/4得出汇流的历时。绘出Qm和t之间的关系。另外根据该关系图也可以得出横纵坐标的相关数值，比如Qm=7950m3/s，知道t=2.40hr，当确定t的时间段在1到6小时之间后可判断np、sp是否正确，进而计算出洪峰流量。

（五）桥墩局部冲刷计算公式

局部冲刷主要是指当较大水流进入桥孔时，在桥墩、前缘两侧部位会出现绕流，进而发生漩涡，在此过程中不断向下流延伸，将床面的泥沙等物质冲走，在桥墩上面、桥台前缘两侧部位会出现冲刷坑，这样便出现了局部冲刷[4]。

三、结束语

综上所述，桥梁水文在计算的过程中具有很多不确定因素，使其变得更为复杂和特殊，文章在分析高速公路桥梁水文情况的基础上，从流量、桥墩局部冲刷计算方式等进行了简单分析，希望对高速公路桥梁建设工作有所帮助。

参考文献：

[1] 王良成.高速公路桥梁集中排水系统计算分析[J].工程质量，2016，34（3）：87-89.

[2] 胡勇. 试析高速公路桥梁高墩施工技术[J]. 城市建设理论研究（电子版）， 2017（33）.78-79.

[3] 邹琼芳.试析高速公路桥梁施工注浆技术的具体应用[J].建筑工程技术与设计，2017（9）.

[4] 张石宝.试析高速公路桥梁高墩施工技术[J].江西建材，2017（19）：157-157.

作者简介：郑博（1990—） ，性别：男，民族：汉族，籍贯：甘肃平凉 职称：助理工程师，研究方向：桥涵设计，单位：甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司。