桥梁防洪评价与补救措施

谢静

摘要：本桥梁工程位于怀来县城内，三堡街与滨河东路交叉口处的东沙河上。通过对该桥梁进行防洪评价计算，总结桥梁防洪评价要点及补救措施，为类似工程提供借鉴。

关键词：桥梁；雍水高度；冲刷深度；补救措施

1建设项目基本情况

三堡街中桥位于怀来县城内，三堡街与滨河东路交叉口处的东沙河上；三堡街桥按城市主干路Ⅱ级标准建设，计算行车速度取40公里/小时，双向四车道，桥梁荷载标准采用城-A级，桥宽28米；三堡街桥桥梁按斜桥斜做，设计采用4-16m预应力混凝土简支空心板桥，桥梁全长69米。

2防洪评价

2.1水文分析

2.1.1设计洪峰流量

本次评价东沙河流域无实测流量资料，设计洪水通过暴雨途径推求，分别采用经验公式和推理公式两种方法进行洪峰流量计算。

本次两种方法计算成果相差很大。根据以往的工程经验，同时参考初设报告中计算成果，本次汇流计算最终采用推理公式法计算成果，其中20年一遇洪峰流量采用批复成果。

2.1.2河道洪水位計算

河道洪水位的推算采用河道恒定非均匀流水面线法，主要理论依据是能量守恒方程。经计算，桥梁位置20年一遇洪水位526.40m，100年一遇洪水位527.52m。

2.2桥梁雍水计算及分析

在河道中布设的桥墩压缩了天然河道行洪断面，将在交叉断面上游形成一定范围的壅水。为了分析拟建工程与河道行洪的相互影响，需计算桥前壅水高度和壅水影响长度，本次参考《铁路工程水文勘测设计规范》（TB10017-99）确定。

壅水高度按下式确定：

式中：△ZM——桥前最大壅水高度，m；

η——计算系数，根据阻断流量和设计流量的比值不同取0.05～0.15；

v——天然河道断面平均流速，m3/s；

■■——桥下平均流速，m3/s；根据规范求得。

壅水长度按下式确定：

式中：Ly——壅水曲线全长，m；

△ZM——桥前最大壅水高度，m；

I0——桥址河段天然水面坡度。

根据前述公式，本次计算了20年一遇、100年一遇两个标准的桥前最大壅水高度和壅水影响长度。计算成果见表3-2。

表2-2 三堡街桥壅水计算表

由上表可知，当发生20年一遇河道设计标准洪水时，拟建三堡街中桥的桥前最大壅水高度为0.17m，不满足冀水建管[2016]132号文中规定的“无堤防河道，最大壅水高度应控制在10cm以内，山区河道可控制在15cm以内”。拟建三堡街中桥桥前最大壅水高度不满足要求。

2.3允许最低梁底高程

为了分析确定跨河桥梁底板是否满足河道行洪及自身防洪安全的要求，需要分析跨河桥梁的允许最低梁底高程。本次评价跨东沙河桥梁梁底控制标高按20年一遇洪水进行控制，桥梁允许最低梁底高程由设计洪水位加相应净空确定，根据《城市桥梁设计规范》（CJJ 11-2011）相应净空为0.5m。其公式型式为：

式中：Hmin──桥梁底板最低高程（m）；

HS──设计最高洪水位（m）；

△hj──桥下净空，根据规范取0.5m。

经计算，三堡街桥设计最低梁底高程高于计算允许最低梁底高程526.90m，当发生20年一遇洪水时，桥梁梁底是基本安全的。

4防治与补救措施

4.1桥梁布置问题及建议

经本次复核，拟建三堡街中桥桥梁中心线与河道水流方向交角为60°，跨径垂直于水流方向为13.9m，桥墩阻水比为0.11，壅水高度为0.17m；桥面板交角、跨径、桥墩阻水比、壅水高度不满足冀水建管[2016]132号文要求。

建议建设单位对桥梁位置和布置进行优化，使桥梁轴线尽量与河道水流方向垂直，跨径不小于20m。

4.2桥梁安全问题及建议

本次评价三堡街中桥梁底控制标高按20年一遇洪水进行控制，桥梁结构按100年一遇设计进行控制。

本次设计系梁埋置太浅，没有考虑河道冲刷带来的影响；建议系梁应埋置在100年一遇河道地面冲刷线以下不少于0.5m。

4.3加剧河道冲刷问题及建议

桥梁建成后，整个桥梁相对原河道而言，由于桥梁桥墩的影响，水流受到了束缚和集中，使河道断面流速加大，由现状的3.51m/s提高至3.97m/s，桥墩周围流速、流向局部变化，引起漩涡和折冲水流及床面切力，造成局部冲刷，将对河道主槽和岸坡稳定产生一定影响。建议对桥梁投影及上游30m、下游80m范围内河道岸坡进行防护，护砌高度至设计堤顶，护砌基础埋深为河道设计标准20年一遇设计洪水冲刷线以下不小于0.5m。

5结语

本文对桥梁防洪评价计算理论进行了阐述，专家评审满足规范要求，为类似工程提供参考。

参考文献：

[1]《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-2006）[P].2006.

（作者单位：河北省水利水电勘测设计研究院）