沱江特大桥桥位水文计算及成果分析

本文针对沱江特人桥施工图设计阶段进行的水文调查资料,对各类冲刷公式建立的依据及适用条件进行分析。考虑河床演变、一般冲刷、桥墩局部冲刷的影响,进行桥墩冲刷计算,并为桥梁结构计算分析提供依据。

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2 1年 0月 01 8

沱江特大桥桥位水文计算及成果分析高平 1吴伏清 z (. 1』东龙浩公路桥梁工程有限公司 2广东启源建筑工程设计院有限公司 ) .摘要：本文针对沱江特人桥施工图设计阶段进行的水文调查资料，对各类冲刷公式建立的依据及适用条件进行分析。考虑河床演变、一般冲刷、桥墩局部冲刷的影响，行桥墩冲刷计算，进并为桥梁结构计算分析提供依据。 关键词：沱江特大桥；水文特征；桥墩冲刷计算

非粘性土河床的桥下河槽一般冲刷公式进行计算验证。河槽部分般冲 跨越河谷的山区高速公路，墩周围河床的冲刷深度决定了桥墩基刷后水深：桥 09 0础的安全埋置深度。桥墩冲刷与众多因素有关，包括流速、水深、泥沙、河床情况，桥墩形状等，使得冲刷计算非常复杂，而在我国工程领域桥墩冲刷计算理念至今尚未行成统一的认识。本文基于沱江特大桥施工图设计根据以上两个公式试算的结果相差无几，为计算方便，最后采用 6— 4阶段的水文调查和理论计算成果，估了该桥位的桥墩水文情况，桥评为 1修正公式进行计算。 墩受力计算提供了基础数据。可为类似特大型桥梁水文计算提供参考。刚吾l 66】n

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【z化 ) 6简式 4一

1桥位河道水文情况、质特征地沱江特大桥位于沱江干流简阳壮溪~养马河电站河段，养马河电站旧水区内，下距养马河电站约 67 i。 . n桥梁轴线与沱江干流基本正交。桥 k区河段河道弯曲，右岸边滩发育，断面呈不对称的复式断面形态。由于下游养马河电站已基本建成，桥区河段枯水期水位壅高漫滩，全年河道宽均在 3 0以上，岸两侧大部分为林木和早地，被较密，位附近人 0m河植桥文活动较频繁。本桥桥位于三皇庙水文站和登瀛岩水文站之间，桥位处控制集水面积为 7 0 k,运用三皇庙水文站和登瀛岩水文站资料推求 6 2 m沱江特大桥设计洪水，偏于安全地取沱江特大桥的设计洪水成果见下表：表 1成安渝高速公路七里坝沱江特大桥设计洪水成果表项目洪水频率 P( O3 l%) -3

32桥墩局部冲刷计算公式 .

主河槽 (粘性土河床)墩局部冲刷采用《非桥公路工程水文勘

测设计规范》中 6— 5 2式计算，然后选用 6— 5 1修正式进行验算： 当 V≤V h K K: 0h”。 B .0 6当 V V 。V-

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= B V K K 0h .o 6-一

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所计算的冲刷深度代表洪水期间的连续冲深，际上，个洪水过实整程有冲有淤，实际冲深要较计算成果小’‘些。但为安全计，仍然取用计算的冲刷深度作为基础埋置深度的依据。

4桥位冲刷计算非岩石河床墩台基底埋深安全值，《路工程水文勘测设计规范》按公 JG 3— 02中表 762确定，石河床墩台基底最小埋置深度按《路 T C 0 20 ..岩公工程水文勘测设计规范》附录 c确定。 所计算的冲刷深度代表洪水期间的连续冲深，实际上，个洪水过整程有冲有淤，际冲深要较计算成果小一些。为安伞计，然取用计算 实但仍的冲刷深度作为基础埋置深度的依据。52 .8

设计洪水 ( ) m2 5

设计枯水位 ( ) m

l 2 3 9 9% 9% 0 0 3 0 5 8

设计流量 QP m3)1 3o9 8 4 07 2 5 05 4 8 02 5 63 (/ O o 10 84 4 0 6 8 6 04 6 3 0 .6 s

桥位 08 m水位 4 984 87 4 8 0 4 6 0 . 0 . 09 0 . 4 22 .k 0 . 0 . 0 4 7 0 4494 39 0 . 4 22 0 . 4

桥位水位

4 O3 0 .4 8 7 6 5 44 0 . 0 . 4 2 1. 4 93 0 .4 . 4 . 4 . 4 .4 1 4 2 0 . 60 6 0 5 0 4 0 6 2 2

桥位 1m水位 4 O54 954 88 0 . 0 . 0 . 0 . 21 0 . 4 22 k 1 . 0 . 0 .4 784 684 56446 0 . 422 0 4

对桥区河段河床演变的影响主要是桥位下游养马河水电站的修建， 电站建成后，区河段虽产生一定淤积，淤积量不大，会引起桥区河桥但不段河势条件的改变。桥址区覆盖层厚 0 2 .m;~ 48覆土厚薄不均， 0 1m;厚~2 强风化基岩层一般厚 1~ 64 . 1. 9 m,主河槽主桥墩处有厚 0 2 - m卵石土，下伏均为中风化或微风化基岩；边滩主桥墩处有厚 5 m的耕植土和粉质 . 0粘

土，下伏强风化基岩。桥位处工程地质条件一般。

41桥址河床断面 (部 )意图 .局示

2水文计算概况根据四川省交通厅《四川省航运发展规划》桥区所在沱江河段将达，图 1 到 V级航道标准。大桥设计洪水标准为 3 0年一遇，址处设计水位为 0桥 42沱江特大桥主河槽单宽流量集中系数 A计算 . 4 03m。故本次设计综合各方面的资料、 1. 2意见，过会审后，定本特大通确平滩水位标高：9 . m,河槽地面点数：O 3 82主 7 1。代入主河槽地面点数桥主桥桥跨采用 (8 2 8+ 8连续刚构， 4+x0 4)主河槽设主墩三个，余桥墩其据进行计算，可知集中系数 A d为 11 m。 .3 位于边滩上。设置了水中桥墩后，由于桥墩迎水面的阻水作用，致使河床 43沱江特大桥冲刷计算 .束狭，引起桥孔上下游附近流速增加，挟沙力也相应增加，破坏原有的输设计水位标高 4 03 m,量 1300 m3,速： . m/;河槽河 1.2流 00./流 0 s 31 s主 6沙平衡，河床发生冲刷，此时必须通过河床的冲深使水流挟沙力降低到床地质：石土、风化砂岩或中风化砂岩；含沙量有关系数 E:.6卵微与 O6。恢复原有的输沙平衡，冲刷才会终止。故须考虑河床演变、一般冲刷、桥代入 6— 4 1修正公式可得：…般冲刷深度：河槽 1 9右河滩 09 m。主 . m, 3 . 8墩局部冲刷的影响，以此作为考虑基础的埋置深度、并桩基等效刚度替 4沱江特大桥局部冲刷计算 . 4换、桥梁结构受力分析计算的依据。 2 8号桥墩局部冲刷计算原始数据：设计水位标高： 1.2 403m,流量： 3桥位冲刷计算公式选用 8 0 . m3, 900/流速：.6/, 7 s 31m s河床地质：非粘性土。代入公式 6— 5 2计算可 31桥下一般冲刷计算公式 .得局部冲刷深度：.6 20 m。本特大桥桥下主河槽 (非粘性土河床)桥墩一般冲刷采用《公路工程 5计算结果及冲刷取值水文勘测设计规范》 6—修正式计算：中 41 本次冲刷计算了河槽和河滩的一般冲刷和部分桥墩的局部冲刷。对冲刷进入岩石层的按《路工程水文勘测设计规范》公附录 c确定岩石地} A c ,基桥墩冲刷及摹底

埋深取值。 般冲刷后水深 h= (4 1正式) 6—修 2、 12、 3 2、5 2、7 2 O 2、2 2、4 2、6 2、9号桥墩计算结果及取值：一般冲刷进入岩石层，岩石地基极限抗压强度< MP,偏安全考虑冲刷总深度取 5 a然后再选用《公路工程水文勘测设计规范》 731的f4 2简化式) 30因施工枯水季平均水位至岩面距离 2<< 0所以基础埋深最小中 _. 6— . m, e r h 1 m,一

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