国民经济的快速发展及交通运输的需求,使得在已有桥梁附近修建跨河桥梁越来越多,形成所谓的桥群。这类工程由于桥梁间距较小,桥洞纵深较长,水流条件复杂等原因,使得桥群区水流流速增大,船员驾驶船舶的通航视眼变窄等,在不同程度上恶化航道水流条件及船舶通航条件,航态变差,极易发生安全事故。本文采用数学模型、物理模型及船模模型试验相结合的方法,依托湘江湘潭段桥群河段既有沪昆下行线湘潭湘江特大桥改造工程,进行模拟和分析各流量级下的不同布置方案下的水流条件和船舶航行特征,在已有桥梁约束条件下提出新建桥梁合理的选址、布置方案以及通航孔数等合理的布设,保证船舶的通航安全,为今后解决类似河段,桥群布设等相关问题提供参考依据,具有重要的指导意义。根据复线铁路的特点:上行线与下行线在平面上不能交叉,同时考虑到两岸铁路编组站位置及拆迁等条件的限制,因此,新建下行线桥梁桥位必须位于既有上行线桥梁的上游,且只能在很小范围内选择。主要布置方案如下:1)桥位位于既有下行线桥上游40m、跨度75m布置方案。桥梁布置在既有沪昆下行线湘潭湘江特大桥桥址上游约40m(桥轴线间距)桥位方案,跨越湘江采用10孔75m连续梁,跨径为75m(净跨70m),通航孔采用3孔下、4孔上或者4孔下、5孔上;同时考虑"既有沪昆下行线湘潭湘江特大桥"桥墩拆与不拆两种方案;2)桥位位于既有下行线桥与既有上行线桥之间、跨度75m布置方案。桥梁布置在既有沪昆下行线湘潭湘江特大桥与沪昆上行线湘潭湘江特大桥之间桥位方案(桥轴线间距约20m),跨越湘江采用10孔75m连续梁,桥墩与下游两座桥梁桥墩——对应,跨径75m(净跨70m),通航孔采用3孔下、4孔下或者4孔上、5孔上;3)桥位位于既有下行线桥上游40m、跨度150m布置方案。桥梁布置在既有桥梁上游40m、通航孔采用150m跨径,采用第3、4两孔为下行孔,第5、6两孔为上行孔进行通航,2孔分别与既有桥群的第3～4孔和第5～6孔对应;且仅考虑通航孔对应位置的3个旧桥墩保留下的情况,同时对沪昆铁路上行线桥与长株潭城际铁路桥之间的河道水下浅梗进行疏浚。通过试验得以下结论:(1)在该桥群河段桥梁改造诸多限制条件下(上行线与下行线不能交叉,新建下行线桥梁桥位必须位于既有上行线桥梁的上游;两岸铁路编组站位置及拆迁等条件的限制,新建下行线桥梁桥的桥位只能在很小范围内选择;桥梁施工对现有桥梁结构安全及列车运行安全影响等),采用桥位位于既有下行线桥上游40m、跨度150m的布置方案,从通航条件、施工条件及湘江航运发展要求来看,优于其他布置方案。(2)通过各种方案流场对比分析,对于桥群区桥梁间距较小、同跨度且桥墩对应布置时,在其影响范围内,桥梁间间距越小,桥群区的流速纵向分布相对均匀,流态更好。所以从水流流态方面来说,桥群河段(桥梁之间相互有影响)新建、改建桥梁,在无法加大跨度(甚至1跨通过)的情况下,新建桥梁应选择同墩型、同跨度且桥墩对应布置,同时选择等间距或者更小间距的布置,相对地可使桥群区的水流流态更加均勻。(3)在桥群河段新建或重建桥梁时,影响通航安全因素很多,若桥梁间间距较小,可以加大跨度布置,甚至一跨通航,如本文桥址上游40m、跨度150m方案中加大桥跨(150m);若条件限制无法加大跨度,可以根据已修建桥梁的通航孔孔位的布设等附近周围的通航环境具体情况确定,如本文桥址上游40m、跨度150m方案采取横向分散上下行通航孔位置(第5～6孔上行、第3～4 孔下行)。