桥渡设计17：《桥渡设计》中各种建筑高程的确定方法

《桥渡设计》课程涉及桥面高程、路基高程、导流堤高程等多种建筑高度的确定，计算方法相似，但又有区别，学习过程中易混淆。现对比总结《桥渡设计》课程中各种建筑高程确定方法如下，供读者参考。

1. 不通航河流的桥面设计高程

①按设计水位计算桥面最低高程时（见图1），应按下式计算：

（1）

式中  H _min ——桥面最低高程（m）；

图1  不通航河流桥面标高示意图

②按设计最高流冰水位计算桥面最低高程时，应按下式计算：

（2）

式中  H _SB ——设计最高流冰水位（m），应考虑床面淤高。

不同于公式(1)，由于河面结冰，因此公式(2)中没有考虑各类引起桥下水位超高的因素，而是采用设计最高流冰水位作为起算高度。

③桥面设计高程不应低于式（1）和式（2）的计算值。

2. 通航河流的桥面设计高程

通航河流的桥面设计高程除应满足不通航河流的要求外，同时还应满足下式要求（图2）：

（3）

式中  H _th ——设计最高通航水位（m）；

对于通航河段，通常还需按不通航河段进行验算。因此，桥面高程的最终取值应取公式(1)、(2)、(3)的最大值。

图2 通航河流桥面标高示意图

3. 河滩路堤的设计高程

① 公路桥梁

河滩路堤除了应满足现行公路规范规定的最小填土高度外，其设计高程也应在河滩设计水位之上外加考虑壅水高度或水位降低值、波浪爬高、局部冲高、河湾超高、床面淤高等因素的总和，并留有0.5m的安全高度。河滩路堤最小设计高程可按下式计算

（4）

式中 H _min ——路基边缘最低高程（m）；

对于桥下壅水高度， 当桥头无导流堤或有梨形导流堤时，应按下式计算，这是因为桥下雍水一般低于桥前最高雍水，故采用河段天然洪水比降进行折减计算：

（5）

式中 ?Z——桥前最大雍水高度（m）；

② 铁路桥梁

1）桥头路堤的路肩最低高程，应满足桥下净空高度要求，取以下两式计算结果中的较大值。

（6）

式中  H _Id ——根据通航、排洪邀请的梁底高程；

2）桥头河滩路堤双侧筑有不没水的护道时，上游侧护道顶面的最低标高应按上述有关公式计算，下游侧应按下式计算确定：

（7）

式中  H ' _min ——河滩路堤下游护道顶面的最低高程；

对有封闭式导流堤的河滩路堤，当导流堤设计标准低于设计洪水频率时，桥头河滩路堤按上式考虑壅水高度计算最低高程；当导流堤足以抵抗设计频率的洪水时，可按上游有非封闭式导流堤计算确定下游侧水位降低作为壅水高度。

3）大中桥桥头河滩路堤高程应根据不同形式导流堤布设，路堤任意点处路肩最低高程可按下式计算：

3.1 上游无导流堤或有梨形导流堤时，路堤任意点处路肩最低高程可按下式计算：

（8）              

式中：H _min ——路堤路肩最低高程(m)；

3.2上游有非封闭式导流堤时，路堤任意点处路肩的最低高程作为同一高度，可按下式计算：

（9）

式中：L _a ——由桥头路堤起点至同一端岸边的距离(m)。

3.3上游有封闭式导流堤时，桥头河滩路堤高程受下游水位控制，对封闭式导流堤的坚固程度，应分析其遭受洪水破坏的可能性。必要时应按上游有非封闭式导流堤的有关公式计算确定。

4. 导流堤的设计高程

① 封闭式导流堤

桥轴线上游侧堤面最低高程需要考虑各种水位提高因素、桥前最大壅水、水面坡度的影响，计算如下：

（10）

下游侧堤面最低高程不考虑桥前壅水，忽略水面坡度带来的水位降低，仅考虑各种水位提高因素的影响，计算如下：

（11）

式中  H _ds ——上游距离桥台中线L _ds 处导流堤的堤顶最低高程（m）；

② 非封闭式导流堤

非封闭式导流堤下游堤顶最低高程计算与封闭式下游堤顶一致，而上游堤顶最低高程则考虑河滩路堤最大壅水高度的影响、各种水位提高因素、水面坡度的影响。L _a 为桥台前缘至同侧岸边间的路基长度，L _sh 为桥台前缘前缘到河滩路堤最大高度壅水的距离。当L _sh

（12）

当L _sh >L _a ，即河滩路堤计算最大壅水高度发生在路堤长度范围外时，上游堤顶最低高程计算如下：

（13）

式中?Lsh 、?Lsh'分别为两种情况下河滩路堤的最大壅水高度。

5. 小桥涵洞和路基高程计算

设计时，考虑建桥压缩河床后引起桥前壅水对路基和桥面高度的影响，所以要对路基和桥面最低标高进行计算，以判断是否满足要求。

（14）

（15）

式中  H——桥前水深（m），不同于大中桥梁的桥前雍水高度需要折减，此桥前水深不作折减；

对于涵洞设计，实际多数按照标准图的水力计算资料确定。使用时，在确定涵洞类型和材料后，由设计流量在表中查出使用孔径，然后即可确定该孔径的涵前水深、临界水深、临界流速、临界坡度等参数，检查路基高度要求不低于涵前水深H+0.5 m，并应满足涵洞结构要求的最小路堤高度，若不满足，则调整孔径。

6. 泥石流地区桥面高程计算

泥石流地区桥梁的桥面设计最低高程需要计入泥石流深度、淤积高度、河湾超高等因素，根据下公进行计算：

(16)

式中： H _min ——桥面最低高程；

7. 大型跨海桥梁通航孔道桥面高程计算

大型跨海桥梁通航孔道的桥面高程计算应该按照公式3进行计算，即：

（17）

式中  H _th ——设计最高通航水位（m）；

对于设计最高通航水位，根据《海轮航道通航标准（JTS 180-3-2018）》：在潮汐作用为主的水域，跨越航道建筑物、构筑物的设计最高通航水位应采用当地历史最高潮位，必要时经论证可采用年最高潮位频率分析5%的水位，该水位宜采用耿贝尔Ⅰ型极值分布律进行计算。在确定历史最高潮位和采用年最高潮位或年最高洪水位进行频率分析时，其样本系列应不少于20年。非感潮河段通航海轮航道的桥梁设计最高通航水位，应依据批准的远期内河航道等级确定。跨越感潮河段通航海轮航道的桥梁设计最高通航水位分两种情况确定：

①当桥梁所处河段的多年月平均水位的年变幅大于或等于多年平均潮差时，设计最高通航水位采用年最高洪水位频率分析5%的水位，该水位宜采用皮尔逊Ⅲ型分布律进行计算。

②当桥梁所处河段的多年月平均水位的年变幅小于多年平均潮差时，设计最高通航水位应采用当地历史最高潮位；必要时经论证可采用年最高潮位频率分析5%的水位，该水位宜采用耿贝尔I型极值分布律进行计算。

桥梁通航净空高度，是指代表船型的船舶或船队安全通过桥孔的最小高度，起算面为设计最高通航水位。通航净空高度数值为代表船型空载水线以上至最高固定点高度与富余高度之和。富裕高度是为保障桥下船舶行驶安全而设置的富裕量，可采用以下标准：

①在通航海轮的内河水域或有掩护作用的海域，取2m。

②在波浪较大的开敞海域且建在重要航道上的桥梁，宜取4m。

③当桥位所在地区的平均海面有上升趋势时，其上升的量应另计入富余高度。平均海面上升的预测年限不应少于50年。

④当桥位地区有地面下沉或河床抬高趋势等其他因素影响时，其量值应经专门论证后，另计入富余高度。

8. 水上临时施工平台 高程计算

水上临时施工平台的布设需要满足桥梁总体施工的需要，考虑周围水域的环境条件、通航需要、基础条件、建造条件、供应和集输方式。平台平面尺寸由生产、生活需要的空间确定，如设备作业空间、堆载空间、人员行动及生活空间，应注意各设备间留有必要的净空和间距。平台方位应考虑波浪、水流、冰凌的方向和施工现场的操作要求。平台高程一般由顶层高程控制，顶层必须要比施工期最高水位高出一定安全距离。若存在涨落潮或波浪，则须考虑波高。若平台结构存在底层甲板，则平台高程由底层甲板控制。若甲板下有设备，应考虑设备的影响。平台高程P应按下式确定：

  (18)

式中H为施工期最高水位，H _b 为施工期最高水位的最大波高，h ₀ 为安全距离，取0.2~1.0m。

参考文献

[1] JTG C30—2015，公路工程水文勘测设计规范: [S].人民交通出版社,2015.

[2] TB 10017-2021，铁路工程水文勘测设计规范[S]. 国家铁路局，2021.

[3] JTGB01-2020，公路工程技术标准[S]. 中华人民共和国住房和城乡建设部,2020.

[4] JTS 180-3-2018，海轮航道通航标准[S]. 中华人民共和国交通部,2018.