关于桥梁壅水计算中几种经验公式应用的探讨

修建跨河桥梁时,由于河道中桥墩占据了部分过水断面,桥孔压缩水流,使桥位上游水面壅高,形成桥前壅水,根据明渠渐变流原理,壅水水面曲线在向上游延伸过程中存在最大壅水高度ΔZ,桥梁壅水计算就是通过一些经验公式来推求桥前最大壅水高度ΔZ。     

铁路斜交桥对河道行洪的影响及对策

一些桥梁受地形和线路的制约,桥位不得不采取与河渠斜交的穿越方式,造成桥墩较大的阻水作用.采用经验公式计算与数值模拟两种方法对某铁路斜交桥的行洪影响进行分析,研究了不同洪水条件下的壅水高度与范围、桥梁一般冲刷与局部冲刷深度、桥梁对行洪断面的阻水比.研究表明:桥梁设计基本满足要求,建桥后河势变化不大,但行洪断面的阻水比偏大.拟建桥采用与既有桥对孔布置,可以减小双桥对行洪的阻滞影响.提出了疏浚开挖边滩来补偿工程占用河槽行洪面积,经计算分析该方案,可以有效减小阻水比与壅水高度,减轻工程局部冲刷,有利于区域行洪安全.     

凉水河北京南站段壅水特性数值模拟研究

北京南站改扩建工程跨凉水河桥在200m长河道上共布置桥梁18座,桥梁处于河道弯道处,桥墩的阻水影响加大了水头损失,造成河渠壅水。因此,有必要对扩建工程造成凉水河壅水影响进行评价,探索河道平面形态桥间距等因素对壅水高度的影响规律,确保河流和建设工程的正常运行。本次利用平面二维k-ε双方程紊流模型,结合自由表面模拟技术,采用清华大学CREST模型,考虑凉水河现状、规划情况及桥梁设计要求,选取4个断面,按不同流量对北京南站改扩建工程对凉水河壅水影响进行评价计算。计算结果表明:200m长河道范围内出现了不同程度的壅水,桥梁壅水的累积作用明显,凸岸的壅水高度和壅水影响明显大于凹岸。研究结果对凉水河防洪所采取的措施有实际意义,对北京南站改扩建工程的设计起技术指导作用。     

桥墩群阻水对河道水动力的影响研究

桥梁等涉河建筑物的修建使河道过水断面压缩,桥位附近流速加大、流态紊乱,在一定范围内导致水位壅高、局部冲刷等问题。应用平面二维水沙数学模型,模拟漯河市京广铁路桥附近的水动力变化以及沙河的河势变化,并在此基础上模拟下游300 m处将要建设的解放路沙河大桥建成后带来的累积影响,就河道壅水以及河势变化等问题进行探讨。结果表明:在下游桥梁的壅水范围内,上游桥梁前方的壅水值比单座桥梁时偏大,上游桥梁前方的流速值有所减小。     

天津市疏港联络线8座桥梁建设的防洪影响分析

本文通过对天津市滨海新区疏港联络线8座桥梁建设进行防洪影响分析,主要内容包括建设项目布置型式分析、壅水分析计算、冲刷分析计算、梁底高程分析计算和防洪影响综合评价等[1]。通过分析计算得出,桥前壅水发生在近桥附近,对下游河道流速、流势的影响较小;跨河桥梁实施以后,桥位处的流速变化不大,对水流流向不会产生较大影响。桥墩局部冲刷深度较小,对总体河势基本不产生影响。同时,为减轻壅水和冲刷造成的影响,提出一些处理措施。     

桥前不同壅水计算方法的比较与分析

为了解决常规方法计算出来的桥前最大壅水高度偏小的问题,采用数学模型HEC-RAS、JTJ 062-91《公路桥位勘测设计规范》(以下简称《规范》)推荐的简化公式及《桥梁水力学》推荐的简化壅水公式等3种方法分别在房山区马刨泉河改建辛庄桥中进行了计算与比较。结果表明:通过HECRAS计算的壅水值和《规范》推荐的简化公式计算值均比实际偏小很多,而采用《桥梁水力学》推荐的简化壅水公式计算的结果与实际相差不大。     

桥梁阻水壅高值计算方法分析

跨河桥梁由于在河道内布置桥墩、桥台,缩窄了天然河流行洪断面,造成桥位局部河段水位壅高,对沿河两岸防洪存在不利影响。该文以广河高速公路惠河段跨山区河流的路溪河一桥、二桥为例,采用桥墩阻水壅高计算经验公式与一维水动力数学模型,对桥墩阻水壅高值进行计算分析,并给出了经验公式适用程度的结论。     

西法城际铁路眉县跨渭河特大桥壅水分析

渭河中游河道宽浅主槽窄深,河床地形复杂,防汛形势严峻,修建跨河大桥会引起上游壅水,加剧防汛安全隐患。通过拟建西法城际铁路眉县跨渭河特大桥工程实例,针对区域新建、拟建桥梁多,防洪评价内容混乱,壅水分析方法各异的问题,对物理模型试验、数值模拟和经验简化公式法分别进行了探讨分析,确定采用简化公式法进行壅水计算。通过对4种常用桥梁壅水计算经验公式比选,确定采用铁路和公路水文规范收录公式计算,经过查阅资料,根据桥址实际情况分析,该大桥100年一遇洪水壅水高度可采用《公路工程水文勘测设计规范》推荐的曹瑞章公式计算,壅水高度为0. 27 m,通过连续桥梁壅水计算及桥梁底高程复核,确定了工程的安全性。本次研究可为渭河中游安全行洪时桥梁壅水计算提供可靠的方法和依据。     

邵水河W形河湾多线桥壅水模型试验研究

结合邵水河某铁路多线桥壅水模型试验,对W形河湾的水流流态、流速分布、桥前壅水等情况进行了分析。结果表明:①在W形河湾上建设多线桥,且当桥位位于第一个湾顶附近时,新建桥梁对上游直河段有一定阻水作用;②在W形河湾湾顶附近的新建桥梁桥位后河湾段的壅水情况与桥前情况不同,且河湾段左右岸壅水值的变化并不一致;③在W形河湾上建设多线桥,桥梁壅水情况比较复杂,其壅水范围、最大壅水高度与河道防汛、城市防洪安全以及规划堤防的建设等密切相关,需要慎重考虑。     

沙河密集桥梁群对河道行洪累积效应研究

城市防洪河道中桥梁群的建设,改变了河段的流势、流速和水位,壅水叠加效应十分明显,加大了城市防洪压力。以河南省漯河市城区跨沙河高密度桥梁河段为研究对象,通过建立数学模型,分别研究了单桥9种工况和多桥12种工况壅水叠加对河道行洪的影响。根据研究结果绘制了桥梁壅水高度与壅水长度关系曲线,拟合出单桥和多桥工况下上游河段壅水高度计算公式,为编制城市跨河桥梁交通规划,合理确定跨河桥梁间距提供了理论依据。     

公路斜交桥壅水特性

应用合共公路桥的概化模型试验研究了斜交桥的阻水特性、壅水高度．通过对桥位附近的实测水位与水流三维流速分布及紊动特性的比较分析，改进了计算斜交桥壅水的方法，并给出阻水宽度折算系数．经验证，斜交桥修正计算流速和壅水值与概化模型试验的实测值较为吻合．     

“水深平均二维数学模型”在跨河桥梁防洪评价壅水计算中的应用

近来,随着计算机技术的提高,出现利用计算机对跨河桥梁局部流场进行模拟并得出大桥设计壅水高度的方法。本文以扬州市文昌东路东延工程中的廖家沟大桥为例,介绍了采用"水深平均二维数学模型"进行壅水分析计算的基本方法和主要步骤,为防洪评价中的桥梁壅水计算提供新的计算模式。     

HEC-RAS模型在密江特大桥防洪评价中的应用

介绍了HEC-RAS模型计算桥梁壅水的基本原理和主要步骤,并以吉林市至珲春市高速铁路客运专线密江特大桥的壅水计算为实例,采用HEC-RAS模型,模拟了300年一遇、100年一遇、50年一遇、20年一遇以及10年一遇设计洪水频率下建桥前后的河道水面线,进而求得桥梁阻水壅高值和壅水长度。计算结果表明,HEC-RAS模型在分析计算桥梁对河道的阻水壅高影响时方便实用,工程适用性较好,可供防洪工程决策制定的参考。     

无坎宽顶堰公式计算桥梁壅水的方法探讨

为快速有效利用无坎宽顶堰公式计算桥梁的壅水值,分别利用常用办公软件Excel和常规CAD绘图法对淮北平原某河流一跨河桥梁进行桥梁壅水计算。两种方法河道过流面积A1的计算数值是一致的,桥孔过流面积A2以及桥梁阻水面积A3计算结果之间仅存在极小的误差（小于0.04%）,最后得出的桥梁壅水值基本一致。结果表明利用Excel编辑公式计算桥梁壅水的方法是可靠的,同时提高了工作效率,降低了重复工作量,在类似计算中具有一定参考价值。     

顺河跨海大桥工程对河道影响数值分析

为了研究顺河跨海大桥工程对河道产生的不利影响,建立了包含桥梁工程在内的平面二维水动力数值模型,采用实测潮位资料验证了模型的合理性,并进一步分析了工程对河道壅水、流态以及河床冲刷的影响。研究表明:跨海大桥工程的建立会导致河道水位有微弱的升高,最大壅高仅为6cm;桥位附近流态变化较大,在桥墩处会形成许多小涡旋,在人工岛与桥墩的共同作用下会形成一个局部大涡旋,这些影响导致了河床的局部冲刷,河床的最大冲刷深度为0.83m。     

降低桥墩壅水的优化试验研究

桥墩型式对墩前壅水高度影响较大。为优化涉水桥梁工程设计方案,降低桥墩壅水对河道防洪的影响,通过建立宽水槽模型,对不同桥墩型式所引起的墩前壅水高度进行了测试和分析。结果表明,桥墩的最优侧面曲线特征参数b′/L为0.071~0.083;方墩、流线墩和双圆墩3种墩型的优势夹角不同,桥墩轴线与水流夹角小于36°时,流线墩壅水最小,大于36°时双圆墩壅水最小。     

Backwater Computation for Choking Flood Flows through Bridge Contractions

Abstract

A new method for the computation of backwater profiles for choking flows due to bridge contractions is proposed. This method was derived from energy, momentum, and water continuity equations. The computations considered the critical flow condition at the contraction, which forms the control section for the upstream flow of the contracted reach. In addition, the energy losses associated with the local contraction were also taken into account. The proposed method was tested by applying it to a large flood which occurred at an Interstate 5 (1-5) bridge over Los Gatos Creek near Coalinga, California in 1995. Results indicate that the proposed method can be used to compute the backwater profile for choking flows in practical applications.     

管渠结合系统非恒定流数值模拟及理论分析

管渠结合系统非正常运行工况闸门突然关闭时,最大壅水高度的计算对渠堤及闸门的设计具有重要意义。上下游闸门同时关闭时,管渠结合系统最大壅水高度值存在直接水位波动和间接水位波动两种类型,并有其判别方法。有压管相对较长时,明渠和有压管段均可划分成微段联合计算,全面阐述了这种情况下用特征线法数值模拟时内边界条件的处理方法。经系列计算检验,说明该方法是合理、有效的。