金湖大桥初步设计中几个重大技术问题的研究_1

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1、金湖大桥初步设计中几个重大技术问题的研究摘　要：金湖大桥位于金湖县城的淮河入江水道，水文复杂，下部结构设计难度大。本文针对初步设计中必须解决的水文计算、合理的基础设计和经济桥型等重大技术问题进行了探讨和研究，并提出了具体的实施方案。关键词：桥梁　设计　技术　研究金湖大桥位于金湖县城的淮河入江水道，治理淮河时，将原三河改造南泄高邮湖，整个淮河流域16万km的洪水经此流入长江，属季节性行洪河道。盐金国防公路穿过此处进入太行山脉，该河是我省除长江以外的第二大水系，设计流量15000m/s，主河槽宽3100m，是典型的排洪河流。改造后的水流在桥址处，几乎与大堤成

2、80°交角，因此水文复杂，下部结构设计难度大，初步设计必须解决水文计算、合理的基础设计以及经济桥型等重大技术问题。　1、复杂的水文计算我省水系有两类河流，一是渠化河流，主要是通航和灌溉，它受上下水闸的严格控制和调节，河床稳定，水流缓慢，水位变化小，特别是两岸已有永久性加固河堤，故而这类河流的桥长不直接取决于流量的大小，桥高与水位的关系也不大，满足通航净空即可，基础的深度则略去冲刷的影响，设计时一般不作水文计算；另一类是泄洪河流，特别是瞬时洪峰流量大、速度快、冲刷严重，桥梁的长度、高度、基础的深度等均由水文条件决定。金湖大桥淮河入江水道正是后者，水文计算是

3、总体设计中的关键。由桥址处15000m/s流量时的速度等高线分布图可以看出，入江水道东堤是洪峰的迎峰面，洪峰撞击东大堤后，折向西大堤，东堤下的东偏泓水流紊乱，流速等高线密集，水头落差大，流速变化快，涡流现象十分显著。最大流速达/s，而上下游不远处流速不足/s，显然该区域应引起足够的重视，属最危险区。桥跨必须加大，必须避免由于桥梁跨度不足而进一步增大流速的现象。由东偏泓向西，大桥与漫水路斜交35°左右，该路与东偏泓水闸都高于河底，从而提高了上游的水位，增加了水深，因而洪峰经过时，提高了落差，增大了流速，故漫水公路下游的冲刷就不可忽视，该区域流速达～/s，

4、影响范围沿桥长约500m左右。第三个区域是西大堤段，洪峰流速已降低至～/s，属正常水流区。由此可知：①须分三个区域分别计算流量、流速与冲刷；②主河槽桥跨的布置可设计为40+3×70+40m为连续结构，因水深超过4m，推荐采用斜拉桁架连续梁；③在不压缩过水断面的前提下，单跨以30m较好，这样主河槽的桥长约3150m.第Ⅰ区域是东偏泓区，长约480m，过水面积3011m，最大流速/s，平均流速/s，设计最高洪峰时，通过区域的流量为4643m/s，桥长仅占全桥的%，而流量却占总流量的31%.也就是说，东偏泓1/的桥长，须通过近1/3的流量。最能表达这一特性的水

5、文参数是单宽流量qc，该区域的平均单宽流量高达/s，与其相对应的单孔桥跨应在60～100m之间，本桥设计为70m跨径，满足要求。　　根据《公路桥位勘测设计规范》在主流深泓线上不宜布设桥墩的规定，该段有两条水深超过的深泓线，且相距，故主河槽必须布设三跨70m主跨，方能跨越该深泓线，因此主桥中的主跨布置为40+3×70+40m斜拉桁架连续梁是适宜的。第Ⅱ区域，可称为漫水公路区域，这段桥长约1200m，最大流速/s，平均流速/s，流量7035m/s，占总流量的%，平均单宽流量为/s，与其对应的单孔跨度20～40m，本桥采用30m预应力简支T梁。　第Ⅲ区域为其

6、余1420m的桥跨区，流速/s，流量3322m3/s，占全部流量的%，平均单宽流量为/s，与其相对应的单孔跨度约20m，为不压缩水流，本桥仍用30mT梁，同Ⅱ区域。这样，位于两大堤之间的主桥即为2×20+89×30+40+3×70+40+3×20+3×10m，西大堤以外的引桥为9孔20m简支预应力空心板，全桥总长桥梁基础埋置深度的确定，须进行冲刷计算，由于三个区域的流速、跨度、下部结构均不同，故也应分别计算。冲刷计算有两部分内容，一是一般冲刷，二是局部冲刷。我国常用的是铁三院的推荐公式，地质钻探资料表明，河床是粘性土，因此按“公路桥位勘测设计规范”的规定

7、，一般冲刷公式为：式中：hp—为一般冲刷后的水深；hmax—桥下河槽最大水深；hc—桥下河槽平均水深；A—单宽流量集中系数，其中：B为平摊时河槽水面宽度，H为河槽平均水深；Q2—河槽部分通过的设计流量m/s，最高洪水位时Q2=OP，QP=15000m/s；μ—桥墩水流侧向压缩系数，μ=；B′C—桥下河槽部分桥孔过水净宽，m，IL—粘性土液性指数。局部冲刷公式为：hb=ξ式中：hb—局部冲刷深度；Kξ—墩形系数；B1—桥墩计算宽度；IC—粘性土液性指数；V—一般冲刷后墩前行近流速。式中：E—与汛期含沙量有关的系数；d—河床泥沙平均粒径。总体设计中桩底高程的

8、确定，实际是桩长的确定。　2、取消习惯的承台结构上述计算表明，冲刷深度几乎约占整