沙坑演變對(duì)橋下河床沖刷影響研究.pdf

1、近年來,大量河沙被開采用于建筑工業(yè)等領(lǐng)域,在河床上造成了大量的沙坑。沙坑引起水流條件的改變進(jìn)而導(dǎo)致的河床演變致使許多橋梁毀壞,預(yù)測(cè)評(píng)估沙坑演變對(duì)橋下沖刷的影響對(duì)于橋梁的安全使用有著重要的意義。本文根據(jù)床沙卷吸率的概念及理論,結(jié)合一維水流方程和Exner河床變形方程,建立了模擬沙坑演變的一維泥沙數(shù)學(xué)模型,并通過實(shí)測(cè)資料對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果符合良好。利用模型研究了采沙河流中水流的變化及河床演變的規(guī)律,并修改模型相關(guān)條件模擬計(jì)算了橋渡壓縮沖刷

2、,然后結(jié)合己得到的沙坑演變和壓縮沖刷的特點(diǎn)模擬研究了近距離沙坑演變對(duì)于橋下沖刷的不利影響。結(jié)果表明:
　　 (1)沙坑導(dǎo)致了水流、泥沙以及河床相互之間的關(guān)系失去平衡。具體表現(xiàn)為由于水力梯度的增大,導(dǎo)致沙坑上游河段的溯源沖刷;沙坑起到蓄沙池的作用而發(fā)生淤積;沙坑下游河段由于含沙量的減少而發(fā)生沖刷。
　　 (2)沙坑上游段溯源沖刷的強(qiáng)度隨著離沙坑上緣口距離的增大而減小;沙坑隨著前端的逐漸淤積會(huì)向下游遷移:當(dāng)沙坑遷移到沙坑下緣

3、口時(shí),沙坑下游河床變形趨勢(shì)由沖刷轉(zhuǎn)為淤積。
　　 (3)沙坑河床演變的強(qiáng)度會(huì)不斷降低,隨著沙坑的淤平,河床最終會(huì)重新達(dá)到平衡狀態(tài),但此時(shí)已造成了河床的下切及水位的下降。
　　 (4)不同水流泥沙條件、不同沙坑幾何邊界條件下的沙坑演變之間有著明顯的差異。大體表現(xiàn)為上下游河段的河床沖刷以及沙坑內(nèi)的河床淤積的強(qiáng)度隨著水流流量、沙坑尺度的增大而增大。
　　 (5)多個(gè)沙坑同時(shí)存在時(shí),河床變形比單個(gè)沙坑的情形下更加劇烈。位

4、于沙坑之間的河床變形最為劇烈,會(huì)逐漸形成上下沙坑群之間的串連。
　　 (6)橋渡壓縮沖刷跟壓縮影響范圍邊界、壓縮比等條件相關(guān)。不同影響范圍邊界對(duì)橋下河床變形影響較大,另外橋下河床沖刷程度跟壓縮比密切相關(guān),壓縮比越小,壓縮的程度就越大,沖刷越強(qiáng)烈。
　　 (7)橋梁下游的近距離沙坑對(duì)于橋下沖刷的影響主要體現(xiàn)為沙坑引起的上游河段溯源沖刷導(dǎo)致的河床下切,橋梁上游的近距離沙坑對(duì)于橋下沖刷的影響主要體現(xiàn)為沙坑向下游的遷移。兩種工況