随着经济的快速发展,近年来国家加大对道路桥梁的建设,修建跨河桥梁目前是人类克服水体阻隔解决陆路交通跨河连接问题、扩大社会活动范围最经济有效的方法之一,跨河桥梁的修建为经济的发展发挥着重要作用。但是,在河道上修建大桥后,桥墩不同特性上压缩了河道的行洪断面,水流的方向因此改变,桥墩之间的单宽流量相对增加,造成桥墩附近河床局部冲刷、水位雍高、流速分布不均匀化等问题,使桥墩附近和河道内的水流流态、河床演变变得十分复杂。此外,桥下流速增大、流向变化,对河岸也会产生冲刷,这样的结果势必会对桥梁安全、河道防洪安全造成严重威胁。因此,研究桥梁工程对河道行洪与河岸防护的影响具有重要的工程应用价值。北洺河发源于武安市秋树坪村,全长59km,是一条季节性河流。北洺河大桥属于在建武安市西二环道路工程项目,该桥位于上团城乡高村村北,桥梁跨越北洺河河道干流,呈弧形布置与河道斜交,鉴于北洺河大桥的特殊地理位置,必须对其进行防洪安全试验研究。本文通过物理模型试验模拟北洺河大桥建成后,对研究河段及桥墩附近的水位、流速、河床冲淤变化及水流流态进行试验结果分析。主要成果如下:(1)本论文基于物理模型试验结果,提出了北洺河大桥桥墩的优化布设方案,即优化工况调整7号桥墩与水流方向夹角为9.9°,并对河道右岸桩号18+248至18+464河床底部铺设宾格石笼防护,防护区长度216m,宽度36m。(2)5至7号桥墩水位壅高明显,水位壅高随洪水流量增大而增大,优化工况水位壅高小于原设计工况。100年一遇洪水时,桥墩阻水面积占总过水面积的6.39%,优化工况桥墩前壅水范围0.05 m～0.19m,壅水长度45m;原设计工况桥墩前壅水范围0.08 m～0.37m,壅水长度60m。跨河桥梁的修建引起了河道内水位改变,原设计工况加剧了右岸水位壅高,优化工况减小了右岸冲刷。(3)研究河段发生洪水时,河道内流速分布发生了变化,由于桥墩导流作用,加剧了原设计工况洪水主流偏向河道右岸,导致右岸速流增大,对右岸堤防造成一定冲刷,不利于右岸堤防稳定。优化工况洪水主流逐渐趋近河道中间,减小右岸河床冲刷,保护了右岸堤防稳定。从水流流态及河势来看,优化工况下,河道内水流流态平缓,流速分布均匀,河势稳定。(4)大桥修建后,与无桥墩工况相比,原设计工况除2号桥墩附近的河床产生淤积外,1号桥墩、3～7号桥墩都产生不同程度冲刷,100年一遇洪水时,冲刷范围0.35 m～5.45 m,平均冲深3.27 m。优化工况2号桥墩、7号桥墩附近产生淤积,1号桥墩、3～6号桥墩附近的河床产生不同程度冲刷,100年一遇洪水时,冲刷范围1.59 m～5.12 m,平均冲深2.00 m。冲刷深度随洪水流量增大而增大,优化工况的冲刷深度小于原设计工况。(5)大桥调整后,河床冲淤情况发生了不同程度的改变。100年一遇、50年一遇洪水流量时,桥墩布设对下游河床的影响范围分别为300m,260m。原设计工况大角度桥墩布设造成桥区下游右岸河床冲刷面积增大,威胁右岸堤防稳定,不利于河道右岸行洪安全。优化工况防护右岸河床,调整7号桥墩与水流夹角为9.9°,河道内洪水主流逐渐偏向河道中间,右岸河床冲刷减小,保护了右岸堤防的行洪安全。