秦巴山區(qū)公路橋涵抗水毀計算理論研究.pdf

1、山區(qū)高速公路橋涵抗水毀是目前公路建設(shè)中面臨的技術(shù)難題。本文通過現(xiàn)場調(diào)查、理論分析、室內(nèi)模型試驗、數(shù)值模擬分析,對秦巴山區(qū)高速公路橋涵抗水毀計算理論及安全性評價等問題開展了較多方面地研究,主要內(nèi)容如下:
　　(1)通過秦巴山區(qū)橋涵水毀的調(diào)查,總結(jié)秦巴山區(qū)橋涵水毀的類型、特征、分布規(guī)律及影響因素。從橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)性態(tài)入手,對遭受不同水深、流速、流量以及沖刷、漂浮物撞擊等各種狀態(tài)下的橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)性能進(jìn)行分析,遵循結(jié)構(gòu)力與山洪破壞力之間力的

2、平衡與穩(wěn)定原理,分析了山洪對橋涵的破壞機(jī)理,推導(dǎo)出了抗洪計算與驗算模式,建立了山洪導(dǎo)致橋涵破壞的力學(xué)模型,確定橋梁抗洪的安全驗算模式。
　　(2)根據(jù)秦巴山區(qū)近20年的降雨強(qiáng)度和水毀發(fā)生頻率的相關(guān)關(guān)系,對當(dāng)?shù)貧v年水文資料進(jìn)行統(tǒng)計分析。提出了秦巴山區(qū)高速公路橋涵設(shè)計洪水頻率標(biāo)準(zhǔn),并采用改進(jìn)三點法,對目估的三點洪峰流量,改為曲線擬合,按標(biāo)準(zhǔn)方程進(jìn)行內(nèi)插計算,統(tǒng)計出三點的洪峰流量值。頻率分布采用對數(shù)曲線曲線的線型。經(jīng)計算比較,改進(jìn)三點法

3、接近實際情況更符合秦巴山區(qū)的特征。
　　(3)針對秦巴山區(qū)氣象及地形環(huán)境特點,研究秦巴山區(qū)洪水發(fā)生特性、最大洪水重現(xiàn)期及特點;在分析評價現(xiàn)有各種洪水設(shè)計流量推算公式在秦巴山區(qū)的適用性以及參數(shù)選定的基礎(chǔ)上,提出在一般迭代法的基礎(chǔ)上應(yīng)用了牛頓迭代法求解推理公式的洪峰流量Qm及匯流時間τ,對推理公式方法進(jìn)行改進(jìn),以適應(yīng)秦巴山區(qū)水文計算的需求,提出了一種適合秦巴山區(qū)的洪水設(shè)計流量的計算方法。
　　(4)開展了河流彎道流態(tài)模型試驗、正

4、交橋壅水特性模型試驗、斜交橋壅水特性模型試驗、橋墩壅水特性模型試驗、橋墩阻水特性模型試驗、涵洞消能模型試驗以及十天公路安康~漢中段橋梁模型試驗,對正交橋和斜交橋的橋前壅水、橋墩前水流沖擊波高度、橋上游回水長度與各橋孔流量分配等特性進(jìn)行比較,找出兩者之間的關(guān)系,為橋梁工程設(shè)計和建設(shè)服務(wù)。
　　(5)以水文調(diào)查結(jié)果和計算分析模型為基礎(chǔ),針對十天高速公路典型橋涵構(gòu)造物,應(yīng)用數(shù)值計算手段,通過系統(tǒng)的計算機(jī)模擬,并與模型試驗和依秅工程相互驗