跨北街水道特大桥防洪评价物理模型试验分析

3.0 闻远设计 2024-05-02 61 4 169.35KB 4 页免费

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江珠高速北延线跨北街水道特大桥位于西江干流北街水道古猿洲下游 0.74km 处（拟建工程地

理位置如图 1 所示），拟建桥梁上游 1.2km 处为北街水道与江门水道分流口，下游 2.0km 处为

北街水道与西江干流汇入口。西江北街水道是珠江三角洲主要的泄洪通道，排洪流量大且流路

变化复杂，北街水道古猿洲右岸岸线转折处即为历史险段。江珠高速北延线跨北街水道特大桥

共有 4 个桥墩坐落于北街水道河段内（主墩 2 座、边墩 2 座），桥墩轴线与水流方向呈 30°夹

角。受桥墩绕流影响，桥墩阻水效应较为明显，桥墩对河道局部流态及河道动力轴的改变也较

为显着，桥墩对水流会造成挑流作用，将河道主流挑向岸边，造成河岸堤围的冲刷。此外，拟

建桥梁靠近左岸主墩与左岸堤脚的最近距离仅 45m ，靠近右岸边墩与右岸堤脚最近距离仅

5m，桥墩贴近河岸易挤压水流，使靠近桥墩附近的岸边流速急剧增加，引起堤脚的强烈淘

刷，直接威胁堤围安全。为了避免北街水道特大桥的建设对北街水道防洪安全、河势稳定及堤

围安全造成较大的不利影响，开展江珠高速北延线跨北街水道特大桥防洪评价物理模型试验研

究十分必要，以此评估拟建桥梁对河道防洪安全、河势稳定及堤围安全的影响，并提出相应的

补救工程措施，为水行政主管部门决策提供科学依据。【图 1】

1 河道河势及跨河桥梁概况

1.1 河道河势

拟建桥梁所在的河道属西江干流北街水道，工程所在的北街水道属弯曲河道，工程所在的北街

水道属弯曲河道，在古猿洲上游河段相对顺直，河宽约 950m ，主槽水深在 5m~8m 之间，左岸

滩地发育，滩面高程在 2.2m 左右，滩面宽达 150m ；古猿洲洲头处右岸为江门水道分流口，

古猿洲将河道分为两汊，其中右汊河道较窄，水深较大，河道右岸迎流顶冲形成险段，左汊河

宽约为 360m ，平均水深约为 7m，水流较为平顺，出古猿洲，河道放宽，进入向右弯曲河道，

主流偏于右岸，拟建北街特大桥即位于该河段，河宽约 640m ，主槽水深在 8m 左右；至江门

电厂河段，河道束窄，河宽仅 300m 左右，两岸凸起岸线形成卡口，河段右岸处深泓逼岸，水

深超过 15m ，河岸淘刷严重，出狭口河道顺直微弯，主槽水深超过 10m，右岸有一大型码头平

台，河段往下游汇入西江干流。

1.2 跨河桥梁概况

北街水道特大桥位于北街水道与江门水道分流口下游 1.5km 位置，北街特大桥线路基本为东北

— 西南走向，桥轴线与水流方向斜交，桥墩轴线与水流约成 30°夹角，桥址断面河宽约 530m-

620m 。主桥下部结构共有 4 个桥墩落于北街水道河道内，1#、2# 桥墩为主墩，3#、4# 桥墩为

边墩。主墩承台采用2 级承台设计，下级承台采用矩形设计，承台尺寸为31m×28m×5m，上承

台采用变截面矩形墩，承台高 4m 。下部截面尺寸为24m×22m ，上部截面尺寸为20m×18m。边

墩承台采用方形设计，承台尺寸为9.1m×9.1m×4m。

主墩下级承台出露河床约4m ，边墩承台位于河床高程以下。主墩桥墩下缘高程为 6.547m，高

于300 年一遇设计洪水水位。边墩桥墩为矩形设计，边墩尺寸为4.5 m×3.0m，边墩下缘埋于河

床面以下约 0.5m。

2 物理模型设计

根据试验研究的目的、内容和要求，以及模型试验的相似理论，按Froud 准则设计模型为变态

模型，考虑到模型的糙率易于满足相似条件，模型的变率不宜过大。此外，还需考虑到试验场

地、供水等条件 , 选取模型的平面比尺，垂直比尺，变率e=2 ，流速比尺，流量比尺，时间比

尺。

根据相关规程，研究河段上、下游的过渡段为河宽的 3~5 倍，大桥处河宽约 550m，由此确定

模型模拟范围为上边界截取至桥址上游约 3.7km 处，下游边界截取至桥址下游约 2km 处。

模型依实测地形图按几何相似制作，用水泥沙浆磨面。试验河段布置14 个主要测流断面，在

1#、2# 桥墩处分别布置8 个水位监测点（如图 2所示）。模型验证试验表明，在各级流量条件

下，通过糙率调整，模型实测水位误差均在 6% 以内 ;平面流速分布形态与原型相似，最大流

速误差在5% 以内。因此，模型率定结果较好，符合河工模型试验规程要求。【图 2】

3 工程对河道水位变化的影响

物理模型试验结果显示：兴建北街水道特大桥后，共有 4 个桥墩位于北街水道过流断面内，其

中2 个主墩和2 个边墩，且桥轴线与水流方向斜交，这些桥墩由于占用河道行洪过流面积，对

桥墩上游河道一定范围内产生阻水作用，减小了桥位断面河道的过水断面面积，使桥位上游的

局部区域内水位壅高，其下游水位则有所降低。不同水文条件下，上、下游水位的变化在定性

上是一致的，定量上则有所不同。

当上游洪水频率为300 年一遇时，工程上游 1.5km 处古猿洲已大部分被淹没，工程修建后桥墩

上游近区出现较为明显的阻水和绕流现象，表1为工程兴建前后桥墩上游壅水统计结果，结果

显示，桥位断面上游壅水最大值为0.12m ，位于 2# 桥墩墩前10m 处，1# 桥墩桥前近区最大壅

水值略小，为 0.11m （墩前10m 处），向上游壅水值逐渐降低，桥墩上游 100m、200m 处壅水

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跨北街水道特大桥防洪评价物理模型试验分析江珠高速北延线跨北街水道特大桥位于西江干流北街水道古猿洲下游0.74km处（拟建工程地理位置如图1所示），拟建桥梁上游1.2km处为北街水道与江门水道分流口，下游2.0km处为北街水道与西江干流汇入口。西江北街水道是珠江三角洲主要的泄洪通道，排洪流量大且流路变化复杂，北街水道古猿洲右岸岸线转折处即为历史险段。江珠高速北延线跨北街水道特大桥共有4个桥墩坐落于北街水道河段内（主墩2座、边墩2座），桥墩轴线与水流方向呈30°夹角。受桥墩绕流影响，桥墩阻水效应较为明显，桥墩对河道局部流态及河道动力轴的改变也较为显着，桥墩对水流会造成挑流作用，将河道主流挑向岸边，...

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