長(zhǎng)山堡井柱橋設(shè)計(jì)例證分析

摘 要：該文闡述了橋梁的設(shè)計(jì)原理，水文資料的利用和洪水洪峰流量的計(jì)算、推求，匯流歷時(shí)的計(jì)算等，供有關(guān)設(shè)計(jì)人員參考。

關(guān)鍵詞：洪水標(biāo)準(zhǔn) 匯流歷時(shí) 洪峰流量 承載力

中圖分類號(hào)：TV22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）05（b）-0096-01

1 工程簡(jiǎn)介

長(zhǎng)山堡交通橋位于四平市小寬鎮(zhèn)境內(nèi)的東遼河支流上。結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土砼雙井柱支撐，橋面板采用鋼筋混凝土砼T型梁，全長(zhǎng)30 m，分六跨，每跨長(zhǎng)5 m。橋面凈寬6.2 m，井柱直徑為0.8 m。設(shè)計(jì)通過(guò)洪峰流量為357.6 m3/s，水深5 m。

2 水力計(jì)算

長(zhǎng)山堡交通橋設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)采用5%，即20年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 基本資料及設(shè)計(jì)參數(shù)

由萬(wàn)分之一的地形圖上量得：

流域的集水面積 F=94.04 km2

坡面坡度 JS=2.97%

坡面長(zhǎng)度 Lp=3236 m

河道長(zhǎng)度 Lh=27.9 m2

河道坡度 Jπ=057%

根據(jù)《澇區(qū)設(shè)計(jì)手冊(cè)》查的暴雨不均勻系數(shù)β=0.85

土壤系數(shù)ξ=0.36（壤土）

坡面糙率系數(shù)Ψ=0.34（部分有草地皮）

暴雨遞減系數(shù)n=0.7

2.2 根據(jù)羅氏法計(jì)算洪峰流量

2.2.1 設(shè)計(jì)暴雨的推求（如表1）

2.2.2 參數(shù)計(jì)算

暴雨雨力 S=0.113H24=27.29 mm/min；

坡面特征參數(shù) b=1/Ψ*（L/JS0.6ξ）-2；；

河道特征參數(shù) C=L/0.222（ξFβ）0.2 Jπ（0.24+1.6 Jπ）=165；

計(jì)算匯流歷時(shí)采用試算法

假設(shè)T=487′，i=S/Tn=0.25；

d=[（i+0.1）0.345iT0.15]-1=2.65；

求得 T=bd0.5+cd0.2=487.4′；

證明假設(shè)T=487′正確。

2.2.3 計(jì)算洪峰流量

當(dāng)集水面積小于200km2，采用羅斯托莫夫公式Qmax=16.67αβiF

其中：α=ξ（i+0.1）0.345T0.15=0.67

β=1-0.28（F/T）0.4=0.89

計(jì)算得Qmax=89.4 m3/s

驗(yàn)算T T=ts+tπ

其中 ts=L坡/Vs Vs=ψ（Js0.6αiL）1/2

河道匯流歷時(shí)tπ=1000L河/60VL

VL=2.1QJπ（0.24+1.6 Jπ）

經(jīng)計(jì)算T=ts+tπ=487′與假設(shè)一致，故計(jì)算正確。

2.3 設(shè)計(jì)水深的推求

根據(jù)《水力學(xué)》的明渠均勻流公式

Q=ωC*R1/2i1/2計(jì)算

式中：邊坡系數(shù)m=2.0，糙率n=0.04，

解得水深h=3.50 m，底寬b=32 m

2.4 地質(zhì)勘察資料

該橋地質(zhì)勘察資料如下：從地面至地面以下1.0 m為粉質(zhì)粘土；1.0～2.9 m為中砂；2.9～4.1 m為粗砂；4.1～4.6 m為卵石層；4.6 m以下至9.5 m為泥巖層。

2.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范，按四級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。

荷載設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)汽—10T，校核拖—50T。

2.5.1 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

橋面采用定型鋼筋砼T型梁，橋面總寬7800 mm，由6根T型梁拼裝，規(guī)格為長(zhǎng)5000 mm，T型梁翼緣寬為1250 mm；即橋面外緣的寬度7500 mm，橋的兩側(cè)各設(shè)650 mm寬人行橋臺(tái)，橋面凈寬為6200 mm。

2.5.2 帽梁的計(jì)算

（1）帽梁按雙懸臂鋼筋砼簡(jiǎn)支梁計(jì)算。

截面為矩形斷面，尺寸為500 mm× 600 mm；調(diào)整兩根井柱的距離，兩根井柱之間的最小間距L不應(yīng)小于3.5倍的井柱直徑。即L≥2100 mm，由本橋?qū)?500 mm，取L=4200 mm。

（2）帽梁內(nèi)力及配筋計(jì)算

按最不利荷載位置確定，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

2.5.3 井柱設(shè)計(jì)

（1）外力計(jì)算

垂直力：設(shè)計(jì)情況下 P=38.11 t

校核情況下 P=62.56 t

（2）井柱承載力驗(yàn)算

井柱按摩擦樁計(jì)算，其容許承載力[P]：

[P]={U∑fsiLi+A[бR]}/Fs =73.89t

在設(shè)計(jì)荷載作用下：P=38.11t<[P]

在校核荷載情況下：P=62.56t<[P]

所以井柱的總長(zhǎng)度：L總=L明柱+L沖刷+L有效+L富余

即L總=3.7 m+1.0 m+10.5 m+1.0 m=14.0 m

（3）井柱的凍拔力計(jì)算

在北方地區(qū)，井柱基礎(chǔ)應(yīng)能夠承受季節(jié)性凍土作用，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮凍拔穩(wěn)定。即應(yīng)滿足：N+W+Qt≥mT。

計(jì)算的N+W+Qt=152.26 t；取安全系數(shù)m=1.2

MT=1.2×76.37 t=91.70 t

滿足凍拔要求。

（4）井柱配筋計(jì)算

經(jīng)注安受壓柱考慮。計(jì)算結(jié)果如表3。

3 結(jié)語(yǔ)

該工程于1998年，經(jīng)吉林省水利廳批復(fù)。并于當(dāng)年建設(shè)竣工，現(xiàn)運(yùn)行良好，方便了當(dāng)?shù)厝罕姷纳a(chǎn)和生活，對(duì)推動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了積極的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]湖南省水利學(xué)校主編.水工建筑特[M].北京：水利出版社，1980.

[2]毛鶴琴.建設(shè)工程進(jìn)度控制[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

[3]華東水利學(xué)院測(cè)量教研組編.水利工程測(cè)量[M].北京：水利出版社，1980.