崔振华（1983—），男，河南巩义人，高级工程师，研究方向为水力学及河流动力学

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1 黄河游荡河段特性

黄河按照河性可分为游荡性河段、过渡性河段和弯曲性河段。黄河上游宁夏头道墩至石嘴山河段、内蒙古巴彦高勒至三湖河口河段，中游禹门口至潼关河段（俗称小北干流），下游白鹤至高村河段均属典型的游荡性河段，其中上游头道墩至石嘴山河段河宽1 800～6 000 m，平均宽约3 300 m；巴彦高勒至三湖河口河段河宽2 500～5 000 m，平均宽约3 500 m；中游禹门口至潼河段河宽2 000～7 000 m，平均宽约4 000 m；下游白鹤至高村河段平均宽约 8 400 m，最宽处20 000 m。游荡性河段断面宽浅，水流散乱，河床河岸抗冲性差，自然条件下，主流在宽阔的河道内游荡摆动剧烈，几乎可以在整个河道横向范围任意摆动。人民治黄以来，经过历次河道整治工程建设，黄河干流部分游荡性河段主流摆动范围有所减小，但从整体来看，大部分游荡性河段河势仍未得到有效控制，往往一场大水过后，河势就会发生剧烈变化。

2 游荡河段桥梁孔跨布设要求

黄河主河槽是行洪的主要通道，单宽流量大，冲淤变化剧烈，要求跨黄桥梁单孔跨度大，桥梁桩基深；滩地单宽流量小，冲淤变化小，要求的单孔跨度和桩基埋深较主河槽桥跨小。因此，如果设计的主河槽宽度偏小，一旦河势变化，滩地变为主槽，有可能增大桥梁壅水高度和冲刷深度，危及防洪和大桥安全。在黄河的游荡河段，主流摇摆不定，特殊情况下，主流甚至可以在整个河道范围内摆动，游荡性河段的特点决定了主河槽摆动范围大，进而决定了游荡性河段跨黄大桥主桥的联长较长。

同时为满足黄河行洪行凌要求，黄河水利委员会关于废止和修改部分涉及行政审批文件的决定（黄办〔2017〕285号）对不同河段黄河大桥的孔跨布置的规定见表1。

表1 不同河段主槽与滩地孔跨布置 m河 段 主河槽孔跨 滩地孔跨黄河青甘河段 ≥80 ≥30黄河宁蒙河段 ≥80／100 ≥40黄河万家寨—禹门口河段 ≥80 ≥40黄河禹门口—潼关河段 ≥100 ≥40黄河潼关—桃花峪河段 ≥80 ≥40黄河桃花峪—高村河段 ≥100 ≥40黄河高村—陶城铺河段 ≥120 ≥40黄河陶城铺以下河段 ≥180 ≥50渭河咸阳铁桥以下 ≥50 ≥30沁河五龙口以下 ≥50 ≥30大清河戴村坝以下 ≥50 ≥30

3 游荡河段桥梁设计分析

3.1 传统桥梁设计方法对黄河大桥的制约

由于黄河游荡性河段黄河大桥主桥的联长较长，因此设置长联多跨连续梁、连续刚构桥或者矮塔斜拉桥较为常见。长联多跨连续梁的联长在静力工况下一般不起控制作用，但在动力工况下则不同，一般联长达到千米级的桥梁，就较难抵抗地震荷载的作用了，需要做特殊的减隔震措施对地震荷载进行消能方能满足受力要求。当联长增长到一定程度时，目前的减隔震技术已不能满足结构要求。目前建成桥梁中联长最长的为钱塘江二桥（1 340 m，地震烈度6度区）。

从桥梁抗震设防的角度来说，主桥的联长不宜过长，这与黄河主河槽摆动范围较大相矛盾。桥梁设计工作者们通常会考虑将主桥分联，以减轻主桥的地震响应。对于连续梁来说，常规的设计方法中，边跨与中跨的比值一般在0.55～0.65的范围内受力较为合理（见图1，L为中跨长），因此一联连续梁桥通常会设置一个小跨径的边跨。如果主河槽内桥梁分联，则会导致主河槽中部布置小跨径桥，影响防洪安全。

图1 常规大跨连续梁跨径布置

3.2 游荡河段桥梁设计解决方案

为解决这一难题，国内外的桥梁工作者们做了很多尝试，典型的方法及优缺点如下。

（1）设置挂孔分联。这种方式（见图2）结构受力较为明确，但主梁悬臂处刚度较小，汽车活载作用下伸缩缝处容易形成跳车现象。牛腿在频繁的冲击荷载下容易出现疲劳破坏。在20世纪初，这种做法已基本淡出历史舞台。

图2 挂孔式梁桥布置示意

（2）设置T构分联过渡。这种方式（见图3）在河槽中央设置一个体量较大的T构，T构的两端设置牛腿，与两侧连续梁连接。这种做法与挂孔分联类似，也有牛腿疲劳开裂的病害，而且主河槽中设置体量巨大的T构，对行洪的影响较大，因此较少采用。

图3 T构分联示意

（3）将连续梁边中比变为1∶1分联布设，然后以加大截面的方式“硬扛”。这种方式（见图4）虽然降低了结构抗震设计的难度，但1∶1的边中比使结构的弯矩分布十分不均衡，边跨过大导致正弯矩过大。通过增大边跨截面的方式进行“硬扛”势必导致其自重进一步加大，结构受力进一步趋于不平衡。即便勉强满足规范要求，结构也永远处于不均衡的受力状态下，大大缩短了使用寿命。

文章来源：《黄河之声》 网址: http://www.hhzszz.cn/qikandaodu/2021/0626/1374.html