山区公路小桥涵水毁形成机理与防护试验研究论文_李强

身份证:21010219720929xxxx

摘要:本文分析了山区公路小桥涵水毁形成机理,并建立了公路小桥涵防护试验,对比挑流式消能方式、三级挑坎式、波浪式消能方式三种不同方式的防护效果,试验可知挑流式具有最大效能率,为山区公路建设提供了一定的参考意见。

关键词:山区公路;小桥涵;水毁形成机理;防护试验

小桥涵是公路重要的排水设施之一,在山区公路中小桥涵具有多种破坏形式以及影响因素,为了提升山区公路建设与服务水平,提升小桥涵的抗水防灾能力,要求研究小桥涵的水毁形成机理,并建立有效的防护措施。

1.山区公路小桥涵水毁形成机理

1.1冲刷作用

冲刷作用是造成山区公路小桥涵水毁的重要原因之一山区公路在经过山谷时会有一定的坡度,小桥涵孔径对天然河床往往具有一定压缩,由此使得在进口断面中,中间往往具有较大流速,而两边的流速较小,而水流在经过进口断面之前断面往往具有较大的流速,由此对小桥涵进口两侧产生了较大的冲击力与冲刷作用。随着洪水的到来,在进口位置往往遭受最大的冲击力,从而可能出现小桥涵被冲刷现象。降低了其防渗能力,水流会渗透进涵洞外围的岩土体之中。严重情况下出现路基被冲毁的现象[1]。

1.2淘空破坏

由于多种因素的存在,河流水流速度会出现一定的变化,在经过桥涵入口时可能会出现较大的涡流,河床受到较大的冲击,出现冲刷坑,将基底掏空,对涵洞稳定性造成极大的不稳定性。由于出水口位置、进口位置防护设计的差异等原因,对涵洞稳定性造成了一定的不良影响。

台背回填材料在受到冲击作用的影响之下容易出现台背淘空现象,出现结构物暴露、失稳破坏等现象。破坏了进水口,对涵洞安全造成了不良影响[2]。

1.3淤泥

山区中河流往往具有较大的含砂量,因此出现了较为普遍的淤泥现象。小桥涵洞由于自身排水系统不够健全,容易造成河水含沙量较大的现象。在河水与泥石流等自然灾害的影响之下,会摧毁下游路基,堵塞涵洞洞口。

1.4渗漏

山区公路涵洞的常见危害之一是渗漏,对涵洞的结构稳定性、耐久性、外观质量以及台背路基的稳定性均造成了不良的影响作用。

在半压力涵洞以及压力涵洞中容易产生由里到外的渗漏形式,洪水内部具有过大的压力,容易造成防水层脱落或者破裂现象。往往具有较高的水位,在水渗入路基之后容易增大路基填土含水量,降低;路基强度,容易造成不均匀沉降现象。侵蚀了钢筋混凝土,破坏了涵洞的结构。

1.5水压力过大

由于山区自身的气候特征以及地形特征,往往具有暴雨等不良天气现象,较容易出现山洪。在山洪流经涵洞过程中,涵洞内压力值会显著增加,并不断撞击管壁,容易造成涵洞水毁的不良现象[3]。

2.山区公路小桥涵水毁防护试验研究

设置试验研究挑流式消能方式、三级挑坎式、波浪式消能方式三种防护方式的不同效果。

2.1冲刷深度随时间的变化规律

在Q1的流量之下,0.44米铺砌长度随时间的变化图如下:

在水流速度不同的情况下,在铺砌较长状态下,锤铺砌末端能够形成较为均匀的冲刷深度,在铺砌较短状态下,冲刷深度呈现出不均匀的状态,两侧的深浅程度不一致。

为了降低对小桥涵的不良影响,可以增加出口铺砌长度,例如可以采用0.44米的堆砌长度,如此能够减少桥涵被破坏的几率,在具有较大的水流时,随着铺砌长度的增加,能够达到更好的防护效果。

在出水口位置设置中,采用较长的铺砌能够达到更为良好的效果,减少对涵洞的损害,但是所需的工程成本较高。

在出口位置处采用挑坎消能方式,可将水流变为游积,减少水流对垂裙的直接冲刷深度的不良影响,在试验中在挑坎之后加铺一定的长度之后,能够达到较为良好的防护消能效果[4]。

2.3垂裙处冲刷深度的变化

随着铺砌的烁石粒径的扩大,垂裙处的冲刷深度则逐渐缩小,在3.0cm抛石防护粒径、30cm铺砌长度下,垂裙位置处能够达到5.0cm的最大冲刷深度,在10cm最大冲刷深度、2.5cm抛石防护粒径下,冲刷深度具有较大的变化值。

3.三种不同方式之间的对比

在设计中采用了挑流式、三级挑坎式以及波浪式三种不同的方式,对比其效果,小桥涵具有0.4米孔径,1.2米长度,在水流冲刷三个小时之后测量其深度,初始测量点设置为距离垂裙处15cm位置处。

通过上表能够看出,在三种方式中能够达到最大效能率的是挑流式,波浪式的效能率次之,最低的是三级挑坎式,但是具有较强的泄洪能力,其水流形态最差,具有较大的流速值以及影响区域,具有较为显著的回流现象。波浪式消能方式具有显著的回流现象以及横向分流现象,具有最大的流速值以及影响范围。在出水口下游的防冲效果上最差。在运用中应当对此积极完善。

挑流式消能方式具有最佳的水流流态,具有最小的回流影响范围、横向分流以及流速值,在三种方式中具有最佳的消能率,能够达到较为明显的防冲效果。

通过各项研究结论可见,最佳的消能防冲方式是挑流式方式,能够得到与实验一致的数据,也从侧面验证了此次实验的可行性[5]。

4.结束语

本文通过试验研究挑流式、波浪式、三级挑坎式三种不同方式的消能效果,通过试验可见挑流式效能率最大,波浪式的效能率次之,三级挑坎式最低,但是泄洪能力较强具有较大的流速值以及影响区域,具有较为显著的回流现象。波浪式消能方式具有显著的回流现象以及横向分流现象,具有最大的流速值以及影响范围。山区公路建设过程中应当结合其实际情况选择最佳的消能方式。

参考文献

[1]邢智博.基于公路勘察设计新理念的山区公路小桥涵设计应用研究[J].黑龙江交通科技,2018,v.41;No.291(05):136-137.

[2]李晓欢.山区普通公路路基水毁防治关键技术的研究[J].建材与装饰,2018,No.543(34):247-248.

[3]金佳旭,许彬,董天文,等.山区公路桥梁结合部位水毁防治试验研究[J].中国安全科学学报,2017,27(8):108-113.

[4]郭志东,王婷.主动防护网在山区公路边坡灾害防治中的应用研究[J].湖南交通科技,2017(4):11-14.

[5]王祖珍,董阁.公路桥涵标准化在安徽省地方路网项目中的应用思考[J].低碳世界,2017(23):217-218.

论文作者:李强

论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期

论文发表时间:2019/12/6

标签:;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  

山区公路小桥涵水毁形成机理与防护试验研究论文_李强
下载Doc文档

猜你喜欢