汪 洋

(贵州筑恒检测服务有限公司，贵州 贵阳 550002)

1 小型水库交通桥存在的问题

小型水库由于兼顾交通的原因，需要在刚性坝(重力坝、拱坝等)的溢流坝段、柔性坝(土石坝)的泄水建筑物和取放水建筑物布置交通桥。现行的水利行业设计规范，如《混凝土重力坝设计规范》(SL 319-2018)第8.1.3 条、《溢洪道设计规范》(SL 253-2018)第3.3.8 条，都要求桥下应有足够的净空，以满足泄洪、排漂及排凌要求。但上述规范并未给出具体的净空尺寸设计，而根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)第3.4.3 条5 款规定:在不通航和无流筏的水库区域内，梁底面或无铰拱拱顶底面离开水面的高度不应小于计算浪高的0.75 倍加上0.25 m。通常小型水库交通桥的桥面高程在设计时，都是与坝顶高程保持一致，由此会导致小型水库交通桥很难有足够的净空。

2 工程实例一

贵州省黔西南州某水库总库容241 万m3，工程规模属小(1)型，工程等别为Ⅳ等，正常蓄水位为1182.80 m，设计洪水位为1184.10 m，校核设计洪水位为1184.50 m。挡水建筑物为混凝土重力坝，坝顶宽度6.0 m，最大坝高40.0 m。泄水建筑物为无闸控制开敞式溢洪道，共设2 孔，净宽14 m，中墩宽1.5 m。由于坝顶连接左右岸乡村道路，需设置交通桥便于当地百姓出行。

2.1 坝顶高程计算

根据《重力坝设计规范》(SL 319-2018)条规定:坝顶高程应高于水库最高静水位。坝顶上游防浪墙顶的高程应高于波浪顶高程，其与正常蓄水位或校核洪水位的高差，应按下式计算，并选择两者中防浪墙顶高程的高者作为最低高程。

式中:h1%%为波高，m;hz为波浪中心线至正常蓄水位或校核洪水位的高差，m;hc为安全超高，m。本工程重力坝级别为4 级，安全超高参照3 级取值:正常蓄水位，hc=0.4 m;校核洪水位，hc=0.3 m。

式中:h为当gD/V02=20～250 时，为累积频率5%的波高h5%，当gD/V02=250～1000 时，为累积频率10%的波高h10%，Lm为平均波长，m。

波浪中心线至水库静水位的高程hz按下式计算:

计算结果见表1。

表1 计算结果表

根据计算结果，坝顶不设防浪墙时，坝顶高程取1185.5 m。

2.2 交通桥桥面高程计算

交通桥为简支梁桥，在满足桥下有足够的净空时，梁底面离开水面的高度h3不应小于计算浪高的0.75 倍加上0.25 m，故h3=0.75×0.71 m+0.25 m=0.78 m(正常情况)，h3=0.75×0.426 m+0.25 m=0.56 m(校核情况)，梁底面高程应大于1182.80 m+0.78 m=1183.58 m(正常情况)、1184.50 m+0.56 m=1185.06 m(校核情况)两者中最大值1185.06 m。

普通钢筋混凝土桥主梁高跨比的经济范围为1/11～1/16，计算跨度取两支座中心线距离L0=7.61 m，故梁高经济范围为0.48 m～0.69 m，确定主梁截面为0.4 m×0.8 m(宽×高)。梁的挠度验算采用以下公式:

经计算f=14.7mm ＜挠度限值[flim]=L0/400=7610 mm/400=19.03 mm，主梁截面尺寸满足要求。

交通桥桥面板厚度0.25 m， 同时梁底橡胶支座厚度为5.0 cm，桥面铺5.0 cm 厚C40 混凝土铺装层。考虑上述计算的梁下净空要求，计算桥面高程=1185.06 m+0.8 m+0.05 m+0.05m=1185.96 m，桥面高程取1186.0 m 合适。

2.3 坝顶高程与桥面高程不一致的解决方案

由上述计算可知，计算桥面高程高于计算坝顶高程0.5 m，差距比较大，对此有三种方案可解决此类冲突。

方案①:非溢流坝段抬高坝顶高程0.5 m，桥面高程一致，均为1186.0 m。方案②:非溢流坝段坝顶高程取1185.5 m，桥面高程取1186.06 m，从交通桥向两边1∶20 放坡的型式，具体见图1。

图1 方案②示意图

方案③:坝顶高程和桥面高程一致，均为1185.5 m，将交通桥宽度6.0 m 减小至4.8 m，将主梁根数由3 根减少至2 根，优化交通桥梁、板布置结构，具体结构见图2。

图2 方案③示意图

方案优缺点:方案①坝顶整体结构规整协调，但增加约320 m3坝体混凝土填筑量;方案②坝顶整体结构不协调，存在坡度，但增加坝体混凝土填筑量小(约40 m3);方案③坝顶整体结构不协调，从非溢流坝段至溢流坝段坝顶宽度由6.0 m 变为4.0 m，但不需要增加坝体混凝土填筑量，投资最省。

综合考虑下来，选择方案①为最终推荐方案，主要原因有:方案①虽然增加投资约16 万元，但对整个工程投资影响甚微(不到千分之一)，方案②和方案③虽然节省投资，但不利于当地百姓交通出行，脱离工程建设“以人为本”的初衷。

3 工程实例二

六盘水市某水库总库容111 万m3，工程规模属小(1)型，工程等别为Ⅳ等，正常蓄水位为1416.0 m，设计洪水位为1417.08 m，校核设计洪水位为1417.48 m。挡水建筑物为钢筋混凝土面板堆石坝，坝顶宽度7.0 m(含防浪墙)，最大坝高46.0 m。泄水建筑物为无闸控制开敞式溢洪道，溢洪道位于大坝右岸，单孔，净宽8.0 m。由于坝顶连接左右岸乡村道路，需设置交通桥便于当地百姓出行。

3.1 坝顶高程计算

坝顶高程根据《碾压式土石坝设计规范》(SL 274-2020)第5.3.1 条规定:坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和计算，计算结果见表2。

表2 计算结果表 单位:m

由计算结果可知，坝顶高程由设计洪水位控制，取坝顶高程1418.00 m，防浪墙顶高程1419.20 m，满足规范要求:当坝顶上游侧设有防浪墙时，坝顶超高可改为对防浪墙顶的要求;在正常运用条件下，坝顶应高出静水位0.5 m;在非常运用条件下，坝顶应不低于静水位。

3.2 交通桥桥面高程确定

交通桥在满足构造、荷载和挠度等要求下，确定主梁截面为0.4 m×0.9 m(宽×高)，若此时桥面高程采用坝顶高程时，梁底高程=1418.0 m(坝顶高程)-0.9 m(梁高)-0.05 m(支座厚度)-0.05 m(桥面铺装层)=1417.0 m，此时梁底已在校核、设计水位以下，不利于交通桥的长期安全运行。

最终在满足梁下净空要求情况下，交通桥桥面高程取为1419.0 m。

3.3 坝顶高程与桥面高程不一致的解决方案

由于溢洪道离大坝32.0 m，通过放坡(1∶32)即可解决坝顶高程与桥面高程不一致问题，且坡度较缓，不会对百姓出行造成不便。

4 结语

上面两个工程实例是小型水库刚性坝、柔性坝(土石坝)设计中常见问题， 但因为现行水利规范暂未针对此类交通桥进行明确的净空要求， 在实际设计过程中设计人员会忽略桥下净空要求， 导致交通桥桥下净空不满足规范要求， 甚至会出现交通桥主梁梁底在校核、设计水位以下的情况， 不利于小型水库建筑物的长期安全运行。建议设计人员在确定坝顶高程时， 充分考虑桥下净空要求这一因素。