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1、桥梁抗洪能力检算成果及应用【论文摘要】：既有桥梁的抗洪能力检算是指桥梁孔径与冲刷检算，苏0的是确定洪水期既奋结 构的泄洪能力，查清水害隐患，制定防火减火措施确保运输安全。桥梁抗洪能力检算成果主耍应用在桥梁建造、搭设前的勘测设计、施工中的施工 设计以及建成后的管理与维护，本文以洛阳工务段管内桥涵为例阐述既有桥梁抗 洪能力的检算成果在铁路局桥梁的管理与维护上的应用。一、桥梁抗洪能力表述1.1国家防洪标准桥梁抗洪能力系指桥梁抗洪孔径在净高、桥长和基础埋入深度这三个方面共同提 供的过洪能力（洪水通过能力），并经合理的布设，与环境协调而使桥渡从整体 上具备的安全的洪水通过能力。抗洪能力习惯上是以安全通过
2、的洪水频率大小來 表示的。表1-1所示为国家防洪标准：表1-1-1桥梁洪水频率标准铁路等级设计洪水频率检算洪水频率桥梁涵洞特大桥（或大桥）属于技术复杂，修复困难或重要者I、n1/1001/501/300in1/501/501/100表1-1-2国家标准轨距铁路各类建筑物、构筑物的等级和防洪标准等级重要程度通过能力io4t/年防洪标准重现期（年）设计校核路基涵洞桥梁技术复杂、修复困难或重要的大桥和特大桥I骨干铁路和准高速铁路彡 150010050100300n次要骨干铁路和联络铁路750150010050100300HI地区（包括地方）铁路彡7505050501001.2 桥梁通过能力为了更好的
3、阐述桥梁孔径在净高、桥长和埋入深度三方而的过洪能力，常常把过 洪能力分界为两层意思：一是将洪水通过时桥孔的高、长两个方面提供的能力称 为过洪能力；另一方面在桥下河床断面一定过水深度条件下桥基础埋深能够抵抗 洪水的能力称为抗洪能力，也即在此埋深条件下可以安全通过洪水的能力。因此, 所谓的抗洪能力实际上也是指桥梁具备通过设计洪水及其以下频率的洪水的过 洪能力。1.2.1桥梁过洪能力对桥下净空高度的要求 铁路桥梁检定规范和铁路桥涵设计规范都作了明确的规定，不通航亦无 流筏的桥孔对其桥下净空高度的要求见表1-2-1。表1-2-1-1 桥下 净空高度顺号梁的部位设计检定高出“设计频率水位+ Ah”后的最
4、小局度高出“检算频率水位+ Ah”后的最小高度高出检定水位的最小高度高出校核水位的最小高度钢梁混凝土梁钢梁混凝土梁1梁底0. 500.250. 250.2502梁底（洪水期有大漂流物）1.501.001.501.250.750.503梁底（有泥石流时）1.001.001.004支承垫石顶0.2505拱肋和拱圈的拱脚0.200注：表中的Ah，铁路桥涵设计规范系表示根据河流具体情况，分别考虑壅水、浪高、河湾超高、河床淤积、局部股流涌高等影响的高度。表1-2-1-2涵洞净空高度涵洞类型涵洞浄高圆涵拱涵矩形涵彡3彡 11/411/4彡 11/63彡0. 75m彡0. 75m0. 5m1.2.2桥梁长度
5、过洪能力及桥梁冲刷的组成 在既有铁路上有不少桥梁就因桥梁长度过洪能力不足，造成桥台背后路堤被冲毁 （有时认为扒开路堤放水保桥），事后不得不进行扩孔以满足过洪要求。桥梁长 度过洪能力，一般以冲刷系数间接地反映出来，铁路桥涵设计规范规定的容 许冲刷系数见表1-2-2。表1-2-2 容许冲刷系数河流类型冲刷系数附注山区峡谷区彡1.2无滩开阔区彡1.4有滩山前区稳定段1.4变迁性河段按地区经验确定平原区1.4注：宽浅河流平均水深彡1.0m时，容许冲刷系数按地区经验决定。一般来说，在容许冲刷系数范围内，桥梁长度虽能满足过洪能力的要求，但冲刷仍不可避免要发生，还必须从抗冲刷的角度确定埋置深度。这里所说的冲
6、 刷是广义的，不仅包括桥墩或桥台阻水产生在其周围的局部冲刷和因全部桥渡建 筑物压束水流而在桥孔范围内产牛.的一般冲刷，还应括河流木身的天然冲刷 （河流侵蚀及洪峰下切、溯源冲刷、集中冲刷等）以及桥址上游水利设施带来的 冲刷，如水库下游的清水冲刷、溃坝冲刷等。对某一具体桥渡工程而言，是其中 几类冲刷综合形成的最人冲刷深度。桥渡冲刷组成见表1-2-3表1-2-3 桥渡冲刷组成（单位：m）冲刷分类成因建桥冲刷桥墩或桥台局部冲刷桥墩或桥台阻水桥墩一被冲刷桥墩、桥台与河滩路堤压束水流天然冲刷河河流侵蚀及洪峰下切河流本身发育溯源冲刷河口位移下游栽弯取直下游决堤下游溃坝傍岸集中冲刷弯道位移河道曲率增大斜冲水流
7、河中集中冲刷交汇水流归槽水流主槽游荡单宽流量集中（重分配）人类活动影响的冲刷清水冲刷上游水库下泄清水或低含沙水流溃坝水流上游水库溃坝水流溯源水流桥址下游采沙二桥梁抗洪能力检算成果及其应用桥渡抗洪能力检算的目的就是以W家制定的防洪标准，按铁道部的要求检查 桥涵抵抗洪水的能力，査清水害原因，既为制定防洪铁路防洪预案（如制定防灾、 减灾措施、洪水期桥涵运营条件、科学管理桥涵设备等）提供依据，又可对失格 桥涵提出大修方案与防护措施。以我段管内陇海线上的桥涵（中小桥涵）重点介绍介绍以下计算方法和防护措施。过洪能力检算过洪能力检算主要是检算桥涵孔径的大小，桥下与涵内净空，桥头路肩标高是否 满足检定流量通过
8、桥涵吋的要求，主要是针对中小桥涵。1、检算桥涵孔径（净桥涵孔长与涵内过水宽）1）用洪水流量衡量由于小桥涵的抗洪能力较强，且水毁后易修复，可用超载倍数来衡量，即 1. 8当1.8吋，认为孔径足够，当1.8认为孔径不足，这一方法己广泛应用与 哈尔滨铁路局的水文检算中。一般情况下，桥涵的超载倍数应为1.5,但考虑到 H前计算精度不够，可增加20%的系数，以免造成不必耍的扩建，所以值可用 到0.8。但桥涵应否扩建不能单纯按超载倍数来决定，还要看既有桥涵是否出现 过水害，据水害的严重程度聚顶。如桥涵历史上有过水害或被冲毁后对运输有重 大影响，值可用1.5;如桥涵为发生过水害或冲毁后对运输无大影响，值可用
9、 到 1.8。2）用冲刷系数衡量冲刷系数是衡量桥孔大小的重要标志之一。水文勘测规范规定，河床容 许冲刷时，桥梁的实有冲刷系数不宜超过规定。既有桥的实有冲刷系数可按下 列公式计算：式中一一检定水位下的桥下未冲刷前供给的过水断面，当桥址上下游有阻 水山包或其他挡水建筑物时，桥下供给的过水面积应扣除其阴影部分；检定流量时，桥小需要的过水而积一一检定流量时的桥下设计流速，对河滩较小、压缩不多的河段，采用 通过检定流量吋河槽（包括河滩）的天然平均流速（可用谢才公式算出）， 当河滩很大时，可按经验确定；一一水流方向与桥梁轴线之法线间夹角。需要说明的是，铁路桥梁检定规范并没有说明要用冲刷系数检算，估计是检定
10、流量时桥下设计流量难以择取。再有，建国初期时桥孔压缩现象较为普遍, 冲刷系数从20实际50年代的3到20实际70年代的1. 8,以至现今规范的1. 4, 也能说明这个问题。2. 检算桥下与涵内净空既有线上的桥涵，不论大、中桥与小桥涵，其梁底标高、涵内净高（或） 均己确定。2-1 桥下净空（1）对于小桥小桥净空高度在通过检定洪水频率时，应满足：小巧过水状态绝大多数情况为临界流，个别情况为淹没出流，的计算如下: 当1.3吋，（为自由流，即临界流）若桥下断面为矩形时，则当1.3时（为淹没出流，规范成缓流）（可以调查或以谢才公式试算求得）如不满足上述要求，则应用试算法，求出符合规定净空高度要求的流量和
11、相应洪 水频率，这实际上是求桥梁的泄洪流量 （2）对于涵洞要求涵洞按无压状态检定，故洞内需满足净空，同时涵前积水不能没过洞门。 净空要求式中 涵内浄空高；涵内允许净空高度；一一检定洪水时涵内正常水深。 积水要求a. 对于无提高节的涵洞入口，要求当涵内为矩形断面时，当涵内不是矩形断而时，用试算。b. 对于有提高节的涵洞入口，要求：以上是依照规范要求按无压状态进行检定的。但铁路桥梁检定规范又规定： 对运营上的涵洞，在洪水期间常被淹没，经过多年洪水考研，上下游防护坚固， 洞内管节严密，技术状态良好者，可按有压涵洞进行检定；有压涵洞的检定水位 不能搞出路肩卜* 0. 25m;如检定水位影响上游农田、村
12、镇安全时，以不影响农田、 村镇安全的控制水位进行检定。按有压状态检算，就是要求由涵洞处路肩标高往下返0.25m,使涵洞的积水（即 -0.25m）淹没洞口，涵洞成半压（圆）和有压（拱、板涵）状态，此时的流量可 按半压和有压公式计算：上述流量实际上就是有压状态吋涵洞的最大泄洪流量，通常要求检定流量小于 此流量就可以了。此时的按检定路堤高度的频率检定。3. 检算路基标高（1）对于大、中桥桥头路肩标高已经给定，即，大、中桥桥头路肩标高应高出检定水位至少0. 25m, 还应根据河流具体情况，计入可能产生的壅水高和由路堤挡水而产生的波浪侵 袭爬高以及等，其公式为（2）对于小桥涵小桥及涵洞的路肩标高检定水位
13、（包括壅水）至少0.25m，即总结我段管内陇海线桥涵一共473座，共计11123米，小桥涵在汛期经常受到淤积、 等病害困扰而过洪能力不够，大、中桥过洪能力基本可以满足，主要是抗洪能力 问题，即基础及桥墩抗冲刷能力问题，还有小桥涵，每年解决桥涵淤积等维修问 题所需费用在260万元左右，在汛期到来之前，对所有的小桥涵进行清淤，以保 证在汛期到来之际平稳度汛，每年在桥梁墩台加固中投入的资金也不小，却还是 不能避免，制定09年防洪危险地点中就有K838+909、K642+330K642+620黑石 关桥桥墩冲刷W处浅基问题。正像本文概述中所说，本文由于参考资料和笔者经验与阅历的限制，重点在于讲 述铁路桥梁的抗洪能力，希望说的还算是完整、通俗与明了，在讲述桥梁抗洪能 力检算成果的应用的同吋，也为工务部门在铁路桥梁养护和维修管理中提供一些 有用的理论经验，如有不当之处请读者见谅！参考文献1. 中国铁道出版社铁路工务技术手册防洪；2. 由郑州铁路局编制的铁道工务；
