民营科技２０１５年第３期 工程科技 对公路桥涵设计中设计洪水频率的思考 杨玉芝 （黑龙江省公路勘察设计院，黑龙江哈尔滨１５００００） 摘要：我国是一个山水环绕的国家，河流虽然给我们的生活带来了便利，但却阻断了地区与地区之间的交流，所以我们必须建立 公路桥涵，来连接河流两岸的经济往来以及人员流动。可是理想是美好的，现实却存在一定的风险性，因为跨河的公路建筑难免会受到 洪水以及河流的侵蚀作用。所以要想解决这一因素对公路桥涵的不利影响就必须在设计之时考虑这一影响因素。因此从与时间相关的 三个基本概念出发，通过设计洪水频率与设计基准期、设计洪水频率与设计使用年限、设计洪水频率与区域防洪标准、设计洪水频率与 抗震设计标准四组对比这几个方面来简要的对公路桥涵设计中设计洪水频率的几点思考进行分析。 关键词：公路桥涵设计；洪水频率；思考 伴随着社会经济的不断发展，人们的生活水平以及生活质量也 得到了显著的提高。而这一切都要归功于交通运输业的发展，因为只 计洪水频率大小的规定仅与桥梁跨径与重要性有关，而不涉及到区域 的防洪标准，将防洪标准较低的区域与较高的地区等同对待，将使防 有发达的交通枢纽才可以保证地区之间的贸易往来以及＾、才的流动。 可见交通运输对于我们的经济发展以及人们的日常生活有着多大的 影响。所以，我们在进行公路桥涵设计的时候一定要考率不同的影响 素，这样就可以在一定程度之上保证公路的质量水平。下面就以设 计中的洪水频率因素为例，来展开对公路桥涵设计的分析。 １相关定义 １．１设计洪水频率。桥涵设计中的设计洪水频率是指在设计时采用 的某一洪水重现的概率，它的实质是一种累计频率。与之对应的是洪 水重现期，它表示在很长的一段时间内，该洪水频率对应的洪水平均 多少年发生一次。即若选定的洪水频率为１％，表示超过这样的洪水 每年 现的可能性为１％。由此可知，设计洪水频率是与时间相关的 一个概念，而《公路桥函设计通用规范》（ＪＴＧ Ｄ６０－２００４）中与时间相 关的一个核心概念是设计基准期，所以也简要陈述一下设计基准期 的概念。 １－２设计基准期。设计基准期为确定可变作用及与时间有关的材料 性能等取值而选用的时间参数，是概率分析上采用的概念，我国公路 桥涵设计的基准期主要是通过可变荷载统计分布确定的。其实质是抗 力函数与作用函数简化的一个时间参数。《公桥规》中规定：公路桥涵 设计基准期为Ｉ Ｏ０年。这里涉及到的是一个分析的范畴，而在桥梁设 计规范中，对于和设计更相关的、业主更关心的设计使用年限概念却 少提及。 Ｉ．３设计使用年限。公路水泥混凝土路面的设计年限是指路面达到 预定损坏标准所能作用的时间。对于桥梁 十，我们也可认为桥梁在 正常条件下不需大修所能运营的时间。美国对桥梁的设计使用年限为 不小于７５～１００年，该文还提出了公路混凝土桥涵结构设计使用年限 的规定建议，对于一般大中小桥均为１００年。 ２对比 ２．１设计洪水频率与设计基准期的对比。按设计基准期的定义，材料 与荷载的考虑都是在一百年之内以较大概率来保证的，而对于设计洪 水频率，假定以一般大中桥ｌ％的设计洪水设计顿率（即每年不到该洪 水位的概率为９９％）来设计，根据其满足二项分布可知，在建桥一百年 都不触及该频率对应洪水位的概率Ｐ＝Ｏ．９９ １００＝－３６．６％，而这是一个较 小的保证概率。由此可见，二者在一定程度上是不对应的。 ２．２没汁洪水频率与设计使用年限的对比。由上一小结以及设计使 用年限的定义与一般规定，还是以一般大中桥为例子，在使用年限内 洪水将以较大概率触及该频率对应洪水位，在这种隋况下结构能不能 真正达到经验的设计使用年限将有较大的困难。所以，在桥梁设计规 范中更明确地规定设计使用年限，并通过一定的设汁参数与设计措施 保证在设计使用年限内能够降低洪水的影响是必要的。当然，提高设 计洪水频率也是一个措施，比如美国规范就比我国高，但即使提高的 １／５００，也只能保证５０年使用过程中有９０％的保证概率，所以单独以提 高设计洪水频率的方式来提高保证率作用不明显。 ２．３桥梁设计洪水频率与区域防洪标准的对比。《公桥规》中对于设 洪标准较低的区域很难达到《公桥规 的 十洪水频率值，且极易 在防洪标准较低的地区形成桥与路连接不顺，甚至单桥突起的情况。 所以，设计洪水频率可区别对待，根据实际睛况适当调整其大小，而这 种调整又与桥梁结构自身需以较大概率在较长使用期内保证桥梁不 触及设计水位的目标相抵触，如何在这种情况下仍能保证桥梁的安 全？除了对桥梁本身加强外，对其他临时性的防洪设施的强化也很重 要。文中提到的多次设防的方法，即将洪水分为偶遇洪水与罕遇ｉ＃．Ｔｋ 的方法更多的是从效益分析层面来确定洪水频率的，但这个效益应是 以桥梁不造成安全事故为前提，所以即使从效益角度出发没计洪水频 率的标准降低了，桥梁本身的强度与防罕见洪水的措施是不可少的。 ２４桥梁设计洪水频率与抗震设计标准的对比。桥梁谢十洪水频率 的概念属于防洪设计的一个范畴，而桥梁谢十规范中涉及防洪设计的 地方少之又少，这与抗震设计有专门的公路工程抗震设ｉ慨范形成对 比，防止洪水特别是罕见洪水对桥涵造成的伤害也应重视。另外，抗震 设计的ｆ示，准不论在国内还是国外都相对较高，例如，现行的美国公路 桥梁设计规范（ＡＡｓＨＴ０）地震设计在使用状态下，按５０年使用期内 １０％的失效率进行设计的。即在５Ｏ年内，有９０％的把握不会发生超过 这设防等级的地震，相当于重现期为４７５年。 ３公路桥涵设计中设计洪水频率的意义 对于公路桥涵的设计而言，由于其特殊的建筑环境以及地理位 置，使得公路桥涵的设计者在设计的时候考虑一些自然因素，例如洪 水频率。当然在现在的公路桥涵的设计之中，设计者也将洪水频率因 素考虑到了其中，而这一举措也到了极大的影响。 ３．Ｉ提高了公路桥涵的使用寿命，节约开支。我们都知道洪水不仅仅 可以摧毁公路，而且对于公路路面也有一定的侵蚀作用，而设计者如 果在设计的时候考虑到这一点的话，就可以大大的避免这一因素对其 的破坏胜，从而就可以延长公鹿的使用寿命。而且这在一定程度之上 还大大的节约了公路维修以及重建的开支，节约了后期的财政开支。 ３．２有利于安全驾驶。在公路桥涵的设计之中考虑了洪水频率的因 素，不仅保证了桥体公路的安全 ，还在一定程度之上保证了驾驶者 的行驶安全，因为公路的质量得到了保证。 ３＿３有利于公路事业的长久发展。在公路桥涵的设计之中，考虑洪水 的频率可以说是公路事业的一大进步以及创新，对于我国公路事业的 发展而言是有一定的推动作用的。因为，公路设计越具体，公路施工建 设的质量就会越高，那么公路事业自然而然也就得到了发展。 综上所述，简要的对公路桥涵设计中设计洪水频率的思考进行 了讨论与分析，相信这对于我国以后的公路事业发展也会有一个很 好的推动进步作用的。同时，在进行公路桥涵设计的时候不仅仅只是 考虑这一因素，还要根据施工建设的地理位置以及自然气候来进行 设计，这样才可以设计出合格、完美的公路，我国的经济发展也有了 保证。 参考文献 ［１】齐翔，对公路桥涵设计中设计洪水频率的思考Ｉ￣Ｂ／ＯＵ．中国论文网．