(1.山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032；2.山西省勘察设计研究院有限公司，山西 太原 030012)
随着公路工程的快速发展，所涉及的地质灾害问题等愈加繁复。其中针对泥石流区桥涵设计的研究主要体现在泥石流成因及诱发因素[1- 3]、对公路工程的影响与防治[4- 7]、危险性评价[9- 11]及对桥梁墩台破坏机制[12- 15]等，而墩台水流侧向压缩系数及其与公路桥梁跨径设计的关系影响研究很少。跨越泥石流河沟上的公路桥梁孔径计算时，所利用的墩台水流侧向压缩系数，最早应用于交通部公路规划设计院主编的CTJ062—82《公路桥位勘测设计规程》[16](试行)中、随后应用于该院主编的JTJ062—91《公路桥位勘测设计规范》[17]、河北省交通规划设计院主编的JTG C30—2002[18]及JTG C30—2015《公路工程水文勘测设计规范》[19]，不仅历经了名词术语的改变：墩台侧收缩系数、桥墩台水流侧向压缩系数，墩台水流侧向压缩系数，且提出了三种不同计算模式，但均未有相应的修编说明，仅〈《公路工程水文勘测设计规范》宣贯读本〉[20](以下简称读本)对此进行了解释与浅析，将γc的单位由t/m3改为kN/m3；(规范修正后，相应计算模式的计算结果较CTJ062—82小是偏安全的，其数值范围可用；而且修正后的计算模式避免了计算中γc越小μ值越小，小到清水冲刷时无法计算的窘境，也与该规范有关条款相互协调。
本研究将不同规程、规范间的三种墩台水流侧向压缩系数计算模式进行对比分析，以μ82、μ91、μ15分别代表相应规程、规范计算模式下的墩台水流侧向压缩系数，以桥梁单孔跨径为主要分析因子，有利于阐明不同计算模式之间的区别与联系。认为规范的修改，存在着“矫枉过正”的现象，使得μ15在小跨径条件下偏小过多，从而出现了过分保守的现象。
82规程、91及02规范、15规范墩台水流侧向压缩系数的三种不同计算模式如下：
(1)
(2)
(3)
将式(1)中γc的单位改为kN/m3，同时也为了便于与式(2)式(3)合理对比，把式(1)变形为：
(4)
经此变形后，从式(2)、式(3)、式(4)可以看出，不同计算模式之间的区别仅体现在等式右侧第2项的分母部分。
1.1.1μ82与μ15对比
为进一步方便对比分析μ82与μ15之间的大小差异，可令：
∵γc>10kN/m3
∴当L0>1m时，α>0，μ82>μ15。
当L0<1m时，α<0，μ82<μ15；
当L0=1m时，α=0，μ82=μ15。
1.1.2μ82与μ91对比
为进一步方便对比分析μ82与μ91之间的大小差异，可令：
同理，当L0>1m时，β>0，μ82<μ91。
当L0<1m时，β<0，μ82>μ91；
当L0=1m时，β≈0，μ82≈μ91。
从以上对比分析中可以归纳如下：
当L0>1m时，μ91>μ82>μ15；
当L0<1m时，μ91<μ82<μ15；
当L0=1m时，μ91≈μ82=μ15。
根据泥石流断面平均流速、重度等一般特征，在给定泥石流断面平均流速：5、10m/s，泥石流重度：16.9、19.6kN/m3时，桥梁单孔跨径分别为：10、20、30、40、50m情况下，不同计算模式下墩台水流侧向压缩系数计算结果见表1，其随桥梁单孔跨径的变化曲线如图1所示。
2.1.1桥梁单孔跨径的影响
如前所述，大多数工程意义情况及少数讨论情况下，有如下规律：
当L0>1m时，μ91>μ82>μ15；
当L0<1m时，μ91<μ82<μ15；
当L0=1m时，μ91≈μ82=μ15。
桥梁单孔跨径的变化对μ91、μ82、μ15影响较大。 从表1及图1可以看出，当L0增大时，μ91、μ82、μ15增大,且随L0增大而增加的趋势逐渐变缓，其中由于μ15初值最小，所以其前期增加的趋势较μ91、μ82更为明显。随着L0的进一步增大，它对μ91、μ82、μ15所产生的影响之间的差异越来越小，从而使三者出现相同的收敛趋势。
2.1.2泥石流重度的影响
泥石流重度的改变对μ91、μ82、μ15的影响相对较小。从表1及图1可以看出，不同流速、不同单孔跨径条件下，三者受其影响的程度依次为：μ91<μ82<μ15；而μ91的变化仅约n×10-3，几乎可以忽略不计，这也可以从对式(2)等式右侧第二项分子、分母同除以γc后，新形成的计算模式中看出。
表1 不同计算模式下墩台水流侧向压缩系数计算示例
图1 不同计算模式下墩台水流侧向压缩系数随桥梁单孔跨径的变化曲线
2.1.3泥石流断面平均流速的影响
综上所述：μ91计算模式是不合理的，它明显扩大了墩台水流侧向压缩系数，因而可能使桥孔最小净长度偏小而使桥梁工程偏于不安全；另外这一模式几乎放弃了泥石流重度变化所产生的影响，JTG C30—2015对其修改是理所应当的。μ15计算模式虽然相对的体现了泥石流重度所产生的影响，但在对CTJ 062—82进行所谓的去根号、改单位的过程中，推导不够严谨，造成计算模式出现明显偏差，从而使得μ15计算结果整体偏小，可能使桥孔最小净长度计算结果偏大而出现偏于保守、工程造价增高的不合理现象。合理的计算模式还应回归到式(1)或式(4)。
从图1可以看出，L0较小时，曲线斜率较大，L0较大时，曲线斜率较小；且有μ91的斜率<μ82的斜率<μ15的斜率，但最终都有斜率减小、从而出现收敛的趋势。
泥石流重度对墩台水流侧向压缩系数的影响依次为：μ15>μ82>μ91，即前者不同泥石流重度之间的两条曲线竖向差值最大，后者不同泥石流重度之间的两条曲线竖向差值最小，几乎合二为一。
泥石流断面平均流速对墩台水流侧向压缩系数的影响依次为：μ15>μ82>μ91，即前者不同泥石流断面平均流速两组之间曲线竖向差值最大，后者不同泥石流断面平均流速两组之间曲线竖向差值最小。本文分析及计算示例情况下μ91>μ82>μ15。
从式(1)、式(2)、式(3)及图1可以看出，当桥梁单孔跨径在工程意义上趋向极大值时，μ91、μ82、μ15有相似的收敛趋势，并以最大值1为阈值；
泥石流重度对μ91、μ82、μ15的影响程度最小，特别是JTJ 062—91计算模式条件下。三种计算模式均未产生出现阈值的状况。
(1)从以上分析结果可以看出，无论是式(1)、还是式(4)，μ82的计算模式及其计算结果是合理的，它一定程度上避免了μ15的计算结果偏小而偏于保守、μ91的计算结果偏大而偏于不安全的现象。
(5)
(6)
此式应为JTG C30—2015应该的μ15计算模式。
(1)桥孔最小净长度的确定是跨越泥石流流通区与沉积区之间过渡段桥梁设计的关键内容，本文分析的墩台水流侧向压缩系数计算模式即式(4)，是从CTJ 062—82规范推导而来，不仅达到了读本关于如何建立正确的墩台水流侧向压缩系数计算模式的相关要求，也体现了规范编修的一致性与延续性要求。
(2)由于各规范给出的计算公式为经验公式，缺乏严格的物理和力学意义，本文采用公式推导和计算示例的方法，提出的当前有效版本规范公式所给出的计算结果偏小过多的问题，需要今后较多的调查实例或模型试验成果予以验证和完善。