論橋渡設計的影響因素摘要：橋渡是跨越河流的橋涵建筑物和為了引導水流順暢通過橋涵而修建的導治建筑物以及與橋涵一起受水流沖擊的河灘路堤，不僅在國民經濟生活中發揮著積極的交通功能，在防洪、搶險與救災的緊要關頭也顯示強大的支撐作用。在跨河橋梁的工程設計、維護、管理中，需要研究橋梁結構與河流的相互作用關系，以保證橋梁設計的經濟性和運用的安全性。在另外各種情況下也有各種情況對于橋渡設計產生了很多不能忽略的影響。橋渡設計內容：橋位選擇,計算橋位河段的設計流量,最合理的橋梁孔徑和分跨布設,墩臺最小埋置深度,布設橋位上下游合理的導治建筑物。橋渡設計的必要性：水害事故的發生不僅使橋渡本身遭受到直接的損失，而且由于道路中斷停運，是國家在政治經濟各方面所蒙受的損失往往更為驚人。對這些水害事故的分析，不難看出，若能充分重視并處理好橋渡設計的各個環節，一些事故可以避免，或可以減輕災情。因此，從事道路及橋梁設計施工養護的技術人員都應具備有關橋渡設計的基本知識，在設計施工養護過程中，充分重視河流及洪水的變化規律，做到精心設計施工養護維修，使橋梁始終在正常狀態下工作。首先橋位選擇可從以下三方面考慮橋位選擇和線路設計的關系。一般橋梁的橋位應服從線路的走向，使線路順直，節省運營費用。但由于重大橋梁的工程數量、造價、工期以及建成后是否易遭水害等，往往同橋位有關，所以在選線設計中必須選擇良好橋位。為此，往往要為不同橋位編制不同的選線方案，進行技術經濟比較，從中選擇最佳方案。河流水文及地形條件。橋位應選擇在河岸、河灘、主槽位置較為穩定的地段，使橋在建成后少受水害。在作決定前應充分聽取各方意見。對于通航河流，橋位應選在上下游均有稍長的直段航道處，且洪水位和常水位流向要基本一致;在有鄰橋處，須使兩橋不要太靠近,且橋墩位置須彼此對齊；在有流冰、流木或可能有飄浮物的河流中，不可在河灣處設橋，以免堵積壅水，將橋推倒;在兩河交會處，流向易變，沖淤難料，不宜設橋;在河中有沙洲處，河水總流量在各河叉內的分配常有變化，每河叉均需按可能分配到的最大流量設置橋梁孔徑，與無分叉河段相比，設計孔徑加大；在水庫區內設橋，將因水過深過大而增加造價，在水庫下游不遠處設橋，應注意清水所造成的沖刷，有時還應考慮潰壩可能造成的災害。為降低造價，避免水害，橋位應選在河道較順直，主槽水深變化不大而位置穩定，河灘較窄較高（使引線或引橋工程量較省），河岸較高，且較平坦（使橋的總長不致加大，線路工程較省，施工場地容易安排，且不受汛期洪水威脅）之處；橋軸和河的主要流向應成正交。地質條件。在滿足最大沖刷深度的前提下，若在離地表不深處就有可靠的持力層，則可使墩臺基礎工程數量較省，且使橋抗御洪水沖刷的潛力較大。應盡量避免在各種不良地質如斷層、滑坡、泥石流、軟土、溶洞等處設橋；在地震區，橋位應選在地基土不易液化處。孔徑計算為避免橋梁被汛期洪水沖毀，需要對橋位處的洪水流量、流速、水流斷面積等進行推算，以確定橋梁孔徑。按照中國通例，重要線路上的橋梁孔徑，一般按百年一遇的洪水流量作為設計流量來計算。這需要搜集橋位所在河段的水文資料，進行水文計算，先將設計流量和主槽相應的平均流速算出。假定在橋建成后的橋下水流斷面內的平均流速，能等于河流天然狀態時的主槽平均流速，則可以從設計流量推算出所需要的橋下水流斷面積。如果允許河床稍有沖刷以擴大水流斷面積，或允許橋下平均流速稍大于天然狀態主槽平均流速，則所需的（在沖刷之前）橋下水流斷面積小于上述推算值。所謂橋下水流斷面積，是指沿橋軸線的天然河道斷面水流面積中,扣除被橋頭引線、橋墩臺所占的部分后所余留的面積。按此面積沿著設計洪水位的長度就是橋梁孔徑。在橋渡設計中,在按上述原理將泄洪所需的水流斷面積算出后,將橋墩臺等所擋的面積考慮進去，即可從天然河道斷面圖上將所需的孔徑算出。進行橋式方案設計時，應使橋梁實際提供的孔徑不小于這一數值。確定通航凈空及橋面高程 在通航的河流上設橋,橋下應具有一定的高度和寬度（即所謂橋下凈空）以利通航，按河流通航級別的不同，橋下必須按航運主管部門的規定，選定一較高的水位做為通航水位，并應使橋梁在航道上的橋跨跨度不小于航運部門對凈空寬度的規定；從通航水位到橋梁上部結構底緣的凈高度應不小于航運部門對凈空高度的規定。此外，橋下凈空還應考慮木筏、船隊通過的要求。橋梁的通航水位及凈空高度確定后再將橋梁的建筑高度加上，即可確定橋面高程。對于非通航河流的橋面高程，或由設計洪水位，或由流冰水位各加規定的余量。此外，由于橋頭引線的路肩高程是和橋面高程緊密相連，一般還需在橋面高程確定后,將相應的路肩高程算出,并要求路肩高程高出設計洪水位一規定值。上述推算中，對河流因設橋而引起的壅水，以及風浪等高度，都應考慮。河流對于橋渡設計的影響極大：河流對橋渡的影響主要表現在以下三方面：指定頻率的洪水大小、河型及河床演變的幅度和速度。由于流域內降雨或融雪，短時間內大量徑流匯入河道，導致流量激增、水位上漲的水文現象，稱為洪水。洪水多發生在每年的夏秋季，常以洪峰流量表示洪水的大小，它是年序列中的一個隨機變量，年際間變化很大。例如，長江中游的宜昌水文站過流斷面，2003年最大洪峰流量為2999m3/s，而歷史上的1870年為105000m3/s。每條河流的各斷面流量在年內也是變化的，例如宜昌水文站年內最小流量為20003000m3/s，而汛期流量可達數萬立方米每秒。洪水的大小對橋渡的影響完全不同，大洪水的動力作用強，在橋墩、橋臺等結構周圍形成很強的繞流阻力，引起周圍河床的強烈沖刷，對橋梁基礎穩定性造成威脅。洪水對橋墩的沖刷作用由于橋梁及其附屬建筑改變了原有河道的局部形態，使橋梁所在河道局部變窄，河床由于橋梁建筑的修建開挖有所擾動。當遭遇洪水季節，大量洪水攜帶相當量的泥沙以較快的速度自上而下，在橋梁所在處由于河道的突然變窄，過水斷面的面積減小，一方面會在距橋址上游一定距離內發生整體橫段面的壅水，橋前壅水隨來流量的增大而增加，且流量越大，比降越陡，壅水的影響范圍就越小；不同的橋型在相同流量下，橋墩阻水面積比越大，水位變化就越大；在壅水的始發部位即臨界過渡區，由于水流速的減小一部分泥沙會在重力作用下沉降，而在橋墩部位水流速增大，形成漩渦對橋墩基礎造成很大沖刷，帶走基石，久而久之使橋墩基礎不穩固，有可能使橋墩受力不均或者下沉從而使橋梁橋面板受拉，由于鋼筋混凝土抗拉能力小，造成橋面有裂隙甚至開裂斷開造成嚴重危害。因此對于橋梁的維護就顯得至關重要，如武漢長江大橋，建成至今有五十多年，每年都需對橋墩的加固，向橋墩周圍拋填幾百噸的巖石。除此之外，洪水還會對鋼筋混凝土的產生氣蝕。當很大的水流流速通過橋墩時，在橋墩表面處會產生真空壓使水體有一部分汽化產生氣泡與橋墩粗糙面接觸時破裂巨大瞬間氣壓使表面水泥剝落，減弱了橋墩的抗滲性與抗侵蝕性，還會有一部分水體中有害物質進入橋墩與其內部的鋼筋反應，從而破壞橋墩。洪水漂浮物對橋梁的沖撞在有流水、漂木、泥石流等漂浮物的河流中，會增加橋墩額外的負擔，對橋梁產生不利影響。在設計橋孔和布置橋墩時應特別慎重，在橋墩上游端設破冰凌或其他防護設施，有時還應考慮小型水庫潰決造成的影響。河型橫跨河流的橋渡或者渡槽等過河建筑物，由于臺墩和引堤對水流的束狹作用，使河道中的水流情況發生變化促使河床發生相應的淤積變形。這種沖淤在許多情況下會嚴重影響橋渡的正常運轉，橋渡設計時，必須事先作出預測，對附近河段的自然演變特點以及建橋后可能發生的變化必須有明確的認識，并在經濟