摘要：跨河桥梁由于存在一定的施工难度，施工周期较长，至少需要经历一个河流汛期的施工，为保证现浇支架施工的安全及汛期满足河道行洪泄洪的要求，依据有效的水力计算，制定切实可行的方案。
关键词：跨河桥梁 支架基础汛期计算 防护
1．工程概况
1.1项目概况
国道324复线（凤南七路-白云大道段）道路工程官浔溪大桥辅桥，地处福建省厦门市同安区境内，采用5×30m预应力混凝土连续箱梁，梁宽18.5m。梁体采用斜腹式预应力砼等截面连续箱梁，单箱三室截面，桥梁跨越官浔溪河道。现浇箱梁支架采用钢管贝雷梁结构，支架基础通过河流旱季临时改移河道，采用钢筋混凝土扩大基础结构，扩大基础以下2m-3m范围采用换填片块石处理。
1.2气象、水文资料
厦门同安区属于东南沿海亚热带海洋性气候，雨量充足，温和性气候，7-10月份受台风影响。同安区多年平均降水量1837mm。官浔溪流域多年平均降水量1366.2mm，由北向南逐步减少，降雨量年内汛期分配4-9月份占年降雨量的80%以上，10月至第二年3月份为少雨季节，占全年的20%以下，官浔溪泉厦高速公路桥以上设计洪峰流量为408m?/s（P=2%）、347m?/s（P=5%）。
1.3工程地质条件
依据地质勘查文件，官浔溪河床位置表层为0-30cm厚不等的粘性土，中间为500-600cm厚的粗砂，其下基本为全风化或强风化花岗岩。
1.4地基承载力要求
支架基础为条形扩大基础，基础以下底层必须满足上部结构传递的荷载，根据原方案计算文件，开挖换填后地基承载力必须满足195kpa，换填深度根据地基承载力要求进行处理。
2．汛期支架及扩大基础的相关水力计算
2.1扩大基础冲刷深度计算
官浔溪大桥左辅桥1#-3#墩位于河床内，根据现场实际施工进度，官浔溪大桥左辅桥跨河道施工时间与汛期时间相符。为确保汛期施工过程中处于河道中央的临时中支墩基础的安全可靠性，现对该基础进行冲刷深度计算。
2.1.1基本数据
该河道设计洪水位+13.260m，实测河床底标高+10.500m，根据设计洪水位标高及现场测量河床断面宽度，并结合官浔溪水文资料，该河道设计洪峰流量408m?/s（P=2%），相应过水面积2.76×80=220㎡（经简化，按照现场测量设计洪水位处的河槽按宽80米取估值进行计算），设计洪水位时的平均流速408/220=1.85m/s。
2.1.2计算公式
按照GB 50286-2013《堤防工程设计规范》D.2.2公式计算冲刷深度
④n取值0.2
⑤水流流速不均匀系数 根据GB 50286-2013《堤防工程设计规范》表D.2.2查询，扩大基础与水流方向垂直的一边取值为3.00，扩大基础与水流方向平行的一边取值为1.00；
2.1.5结论
由于现状支架扩大基础坐落在河床顶面，根据计算结果确定，在已施工的扩大基础迎水面前端设置嵌入河床0.9m深防冲刷块，在扩大基础与水流平行两侧设置嵌入河床0.6m深防冲刷块，可以保证汛期扩大基础安全稳定要求，进一步保证了钢管立柱及整体支架的安全稳定。
2.2汛期行洪过水面积占用计算
2.2.1、河道断面图绘制
根据现场实际测量河床断面，并结合设计洪水位高程，绘制左辅桥处河道断面图。
2.2.2、过水面积计算
（2）临时支墩占用过水面积计算
通过AutoCAD绘图查询面积得临时支墩占用过水面积为S临时占用= 19.1㎡。
（3）占用过水面积比例计算
根据（1）（2）计算所得S原有 =208.467㎡、S临时占用= 19.1㎡
临时支墩占用河道过水面积比例为
S临时占用/S原有×100%= 19.1/208.467×100% = 9.1%
2.2.3、结论
通过过水断面计算得出，临时支墩在设计洪水位时仅占用河道原有过水断面面积的9.1%，对行洪影响较小。
在汛期水流量较大时，加强河面漂浮物的打捞及堆积在钢管支架上的河道漂浮物，防止漂浮物堵塞钢管立柱见的行洪通道，减少过水面积，预防局部雍水的出现。
及时掌握天气资讯，当洪水来临前，可将河道临时扩宽，保证原有行洪过水断面。
2.3、钢管承受水流力计算
官浔溪大桥1#-3#墩位于当地一河道河槽部分，根据现场实际施工进度，官浔溪大桥左幅跨河道施工时间与汛期时间相符。为确保汛期施工过程中处于河道中央的承台顶面临时钢管支撑的安全可靠性，现对钢管受力进行计算。
2.3.1、基本数据
该河道设计洪水位+13.260，该河道设计洪峰流量408m?/s，相应过水面积2.76×80=220㎡，设计洪水位时的平均流速408/220=1.85m/s;
承台顶标高+11.000，钢管采用φ425×8，布置形式为钢管横向间距2.5m，纵向间距2.2m，共9排，钢管底部采用条形基础中预埋四根16mm钢筋与钢管立柱及地面钢板焊接，钢管间采用8#槽钢“Z”字型连接。
2.3.2、水流力计算
依据JTS 144-1-2010《港口工程荷载规范》，第13章，对钢管桩水流力进行计算：
作用于结构工程上的水流力标准值应按下式计算
水流力的作用方向与水流方向一致，合力作用点位置位于水面以下1/3水深处，即水面以下2.26×1/3=0.753m
2.3.3、钢管承受能力计算
采用4根直径为16mm的带肋钢筋将混凝土与钢管进行焊接。
单根16mm钢筋抗拉力
F=330×200.96=66.32KN＞1.42kN，
2.3.4、结论
根据上述计算过程，钢管在设计洪峰时，能够满足水流力的抗冲击要求。
3．汛期基础周边加固措施
3.1 河道内条形基础周边混凝土硬化处理
1)、河床硬化前，将硬化区域的现状河流进行临时改移河道。
2)、用推土机推掉现有河床表面层浮土，并场地平整，然后用20T压路机碾压。
3)、在现有河床底面浇筑10-20cm厚的C15混凝土。
4)、在河床硬化区域的四周边界处开挖50cm×50cm嵌入河床中的槽口，并浇筑C15混凝土，作为河道硬化边缘的加强处理，防止水流冲刷掏空硬化边缘。
3.2 条形基础上游端设置挑流消能坎
为减少汛期条形基础周边的冲刷深度，可通过降低河床泥沙起动流速的措施来控制，具体措施为：在距条形基础上游端头3m位置处设置一处4m（长）×1m（高）×0.5m（宽）C15混凝土挑流消能坎。
3.3 钢管立柱迎水面端设置弧形防冲击块
为防止水流漫过条形基础直接冲击钢立柱，在条形基础上方钢立柱四周浇筑高约160cm的弧形状混凝土，以减缓水流的冲击力。
3.4 条形基础周边设置防冲刷块
由于汛期水流较大，其流速超过了允许不冲流速，会对条形基础周边产生一定深度的冲刷，对此依据GB 50286-2013《堤防工程设计规范》及《水力计算手册》第二版的相关计算要求，针对一次洪峰对条形基础局部冲刷深度进行计算，确定条形基础周边冲刷深度后对其进行加固处理。
具体处理方案为：
在条形基础水流冲击前端设置嵌入河床深度90cm、厚50cm、C15混凝土防冲刷块。
在条形基础与水流平行两侧设置嵌入河床深度60cm、厚50cm、的C15混凝土防冲刷块。
具体详见下图：
4．结束语
由于汛期水流的流速和流量增加，必然对支架和基础造成结构安全方面的影响，通过计算基础周边冲刷深度、过水断面等相关数据，并根据结果设置相应的防护结构物，为水中支架结构满足汛期施工的安全要求提供保证。
参考文献
[1] JTS 144-1-2010港口工程荷载规范 北京：人民交通出版社 2010中华人民共和国行业标准
[2] GB 50286-2013堤防工程设计规范 北京：中国计划出版社 2013中华人民共和国国家标准
[3] GB/T50805-2012城市防洪工程设计规范 北京：中国计划出版社 2012中华人民共和国国家标准
论文作者:苗永茂,卢磊,温涛涛
论文发表刊物:《防护工程》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/17
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