秦巴山区高速公路桥涵水毁机理研究

发布时间：2016-11-23 14:00

  本文关键词：山区道路泥石流滑坡活动特征与分布规律，，由笔耕文化传播整理发布。

《长安大学》 2010年

秦巴山区高速公路桥涵水毁机理研究

任怀斌  

【摘要】： 秦巴山区高速公路沿线桥涵众多。由于秦巴山区自然环境和工程地质的特殊性,极易对公路桥涵造成水毁,并对公路、桥涵、隧道等交通基础建设的正常运行造成严重的威胁。因此,为适应新形势下山区高速公路快速发展的实际需要,进行山区高速公路桥涵抗水毁机理研究十分必要。 本文通过对秦巴山区沿线高等级公路桥涵的现场调查和对收集资料的整理分析,总结了该地区桥涵水毁因素分为自然因素和人为因素。自然因素,主要包括桥位河段的稳定问题、山洪对桥涵的破坏作用及桥涵墩台冲刷等。人为因素,主要包括桥位选址不当、桥梁设计洪水频率低、桥孔设计不能满足排洪与输沙需求、桥涵墩台基础的埋深不够、桥涵年久失修或养护不及时,以及挖沙采石造成桥涵水毁等。 在桥涵水毁成因分析的基础上,进行了秦巴山区正交桥及斜交桥壅水特性模型试验。分析得出,在正交桥时各桥孔中流速分布比较均匀；在斜交桥时不同斜交桥方案、不同流量工况均表现出同样的趋势,位于上游桥孔的流速小,位于下游桥孔流速大,桥孔流速沿桥轴线自上游向下游沿程递增。正交桥各桥墩前的冲高和壅水高度基本一致。斜交桥桥墩前冲高和壅水随着桥墩位置的不同而有所变化,一般均表现出上游桥墩前壅水高,下游桥墩前壅水低；而桥墩前冲高则与之相反,桥墩越接近下游冲高越大。但各桥墩前冲高和壅水高度值总和基本一致,说明水流作用在各桥墩上总的能量基本一致。桥墩前冲高值及冲高+壅水高度随斜交桥角度的变化均表现出较好的规律,即墩前冲高值与冲高+壅水高度首先随着斜交角度的增大而增大,在51.4°处取得最大值,之后随之减小。 随后,从山洪对桥梁的破坏作用入手,对山洪对桥梁的水平作用力、山洪对桥梁的竖向作用力以及山洪漂浮物对桥梁的撞击力计算公式进行了推导评价,分析了山洪作用引发泥石流对桥涵的危害；选取十天高速公路安康地区的三座桥梁进行了理论计算分析。

【关键词】：
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U445.7
【目录】：

摘要5-6

Abstract6-11

第一章 绪论11-16

1.1 研究课题的提出及意义11-12

1.2 国内外研究现状及存在的问题12-14

1.2.1 国外研究现状12-13

1.2.2 国内研究现状13

1.2.3 存在的问题13-14

1.3 主要研究内容及技术路线14-16

1.3.1 主要研究内容14-15

1.3.2 技术路线15-16

第二章 秦巴山区自然环境特点与工程地质特征16-38

2.1 气候特点16-18

2.1.1 气温特点16-17

2.1.2 降水分布17-18

2.2 河流特征18-23

2.2.1 河流水系基本特征18-20

2.2.2 河流的径流特征20-23

2.3 水文基本特征23-24

2.4 地形地貌特征24-26

2.5 地质构造特征26-27

2.6 土性特点27-37

2.7 山区植被情况37-38

第三章 秦巴山区公路桥涵水毁成因分析38-48

3.1 秦巴山区自然状况38-39

3.2 自然因素39-44

3.2.1 桥位河段的稳定状况39-40

3.2.2 山洪对桥涵的破坏作用40-43

3.2.3 桥涵墩台冲刷43-44

3.3 人为因素44-47

3.3.1 设计方面44-46

3.3.2 施工方面46

3.3.3 养护方面46-47

3.4 本章小结47-48

第四章 正交桥及斜交桥壅水特性的模型试验48-72

4.1 模型试验的主要内容48-49

4.2 模型试验方案49-54

4.2.1 模型设计49-53

4.2.2 试验方法及测量仪器53-54

4.3 试验结果及分析54-70

4.3.1 桥墩附近水流流态及桥孔流速分布54-59

4.3.2 桥墩壅水特性59-67

4.3.3 斜交桥各桥孔过流量分析计算67-70

4.4 本章小节70-72

第五章 山洪对高速公路桥涵的水毁机理研究72-95

5.1 概述72

5.2 山洪的特点及成因72-74

5.2.1 山洪的特点72-73

5.2.2 山洪成因73-74

5.3 山洪对桥梁的破坏作用74-81

5.3.1 山洪对桥梁的水平作用力74-78

5.3.2 作用力的随机特性及其数字统计特征78-79

5.3.3 山洪对桥梁的竖向作用力79-81

5.4 山洪漂浮物对桥梁的撞击破坏研究81-82

5.4.1 漂浮物对桥梁的撞击力分析81-82

5.5 山洪作用引发泥石流对桥涵的危害分析82-85

5.5.1 泥石流发育的自然环境82-83

5.5.2 泥石流的破坏特征83-85

5.6 桥梁受力计算分析85-93

5.6.1 十天高速公路K130+676付家河大桥受力计算85-88

5.6.2 十天高速公路K178+350五一村月河大桥受力计算88-90

5.6.3 十天高速公路K267+638.85王子岭大桥受力计算90-93

5.6.4 算例分析93

5.7 小结93-95

第六章 结论与展望95-97

6.1 结论95

6.2 展望95-97

参考文献97-100

致谢100

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