挡水墙局部冲刷计算公式

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1、挡水墙局部冷刷计算公式 唐 德 海 (云南省林业勘察设计院) 公路路纂防 永冲刚的 档水墙和桥 梁上 、 下 游的导流 墙公 、及 护岸 墙受洪水冲刷 时, 挡墙处 的水流发生变化 , 从水面向下直冲河床 , 水流状 况 与桥墩附近形成的旋 涡相似 。 所以 挡水墙处 的局部冲刷 与桥墩处 的局部冲刷 属局一 类型 。 挡水墙(导流墙 、 护岸培)处 的局部冲 刷深度 计算公式则可 从有关桥墩 局部冲8 1 1 计算 公式衍 生而得 。 1965年我 国铁 路和 公路部门根据 我国 的实 地观测资料和模型试 验资料 , 提 出了桥墩局部 冲刷计算公式65 一l和65一2 式 。 在研讨该两个公

2、 式的会议上 , 还提出了桥墩局部冲 刷的简化公 式 。 经有关勘察设计 院使用和验算 , 其计算 结果 与 65一1 公式计算结果 相比较 , 还是 接近 的 。 65 一1公式 的简化公式: h 。一 K不户) V n( 1 ) 式中 : h 。桥墩 局部冲 刷深度(m) ; K 。一墩形系数; K d一一与河床 质平均粒径(d)有关 的 系数 ; b l桥墩 计算宽度 (m); V 一般冲 刷后 , 墩前垂 线平 均流速 或称墩 前扦 寸流速 m / s); n 一 流速指数 , n = 黑 , d 以 Q - 一 mm 计 D 挡墙局部冲刷 与桥墩局部冲刷虽相似 , 但 挡墙一 般筑

3、于河滩或 主槽边缘处 , 且挡墙只有 外侧单面临水 , 一 因而计算挡 墙的局部冲刷深度 时 , 要在计算公式中体现挡 墙的特 点 , 方能使 计算的局部冲 刷深度符合客观实际 。 根据有关 实验 , 可 以把 挡墙视为紧靠岸壁并以岸线为轴 线的半个桥墩 , 如图 l 所示 。 挡墙宽度 b 随 水流与挡墙轴 线的夹角不 同而不同 。 当水流方 岸壁 丫一一一- 一 泌箕止二二并 水流方;勺 自 卜”琉似 协、忆、 ,、 平 二 /Q “ 2 弓 ” l用二习寸匕IJj亘r不出三灭寸巨I J户U , Z 穿了戈 几O一t二又I 甘U/ 中水流 方向与挡 墙 轴 线 的 交角Q二 O , 则 产

4、 、尸 叭产、 产一产 产户 - 一 一 ,-一一 一户 一 户 - 一一户一 一气 叹八一产产 .尸J门 产 八 八沪 一产 产J,户洲,J户一一 、产、产 .产 户沪月J人J龟产、产、八产 . 、J片产侧 护、, 口、 产、声沪习八目产产产 产沪. 声、月卜 产户、八 式来 选择子功能 。 L I OP 主要有以下 一些 可选 择的子命令 : I 初始化文件库 。 P 设置或改变 文件库所有者和使用者 的口令 。 U 一 设置文件库的使用者名 。 R 从文件库中读出挡土墙数据 。 w 将挡 土墙数据写 入文件库 。 D一一删除 文件库中的指定 挡土墙数据 。 C 改变文件库中某一类 (处)

5、的挡土 墙数据块名 。 L 列出文件库 中挡土墙数据块名 。 LIOP 以带选择项方式执行 时 , 其形式如 下 : RW : L IOP一RAA 一次执行 。 LIOP 以交 互方式执行时 , 其形式如下 : RW : LI0 p (进入交互方式) R w : L l o P 一 (等待状态) R w : 砚o P 一R A人 (读挡土墙数据) Rw : L I OP 一(等待状态) 舰 K Q二O 、 档培 的计 算宽度b l 1 , 二 :二,二一 廿号 艺 当水流方向与 挡墙轴线交成某一角度时 , 则要考虑水流交 角 的影响 , 挡水培的计算宽度 b , 二 B Z e o s Q “

6、计算 式中 B 为挡墙基础 深度一半处的宽度 (m) 。 挡 墙培身迎水 面的坡 度越缓 , 冲刷深 度越 小 ; 反之 , 则冲刷 深度越大 。 因此还要计入 墙身坡 度对冲 刷深 度的 影响 系数 K 。 K ,二 = 式可以用于挡水墙 、 导流墙 、 护岸墙的局部冲 刷深度计算 。 计人水流与挡墙轴线交角 和挡墙迎水面坡 度的影响 ; 考虑档墙有效宽度的指数 O , 6和反 映河床质平均粒径的流速指数 n , 挡 水墙的局 部冲刷深度计算公式为 : 当 V V 。 h 、二KQK, b 6 v n (2) 式中 : 圣 1 卜、 b l、 V 、 n 的意义 同(l) 式 , v 。 称

7、为起 动流速 , 按下式计算 : 1 丫 1+m Z m 为培身迎水面坡度的倒数 。 河床质平均 粒 径 d 对 档墙局部冲刷深 度的 影响有多大 , 现列 举布龙中桥导流墙局部冲刷 实侧值与计算值的 比较来说明之 。 如不考虑河 床质平均粒径 , 局部冲刷深度 计 算公式为 五、二K 。 K o b SV 按 此式计算的 局部冲刷 深 度是 4 . 2 9m , 比实测 位大2 . 38m , 超 过 44 . 5% ; 计 入河床 质平均粒径 的影响 二 即计人 流速指数 n , 但取消 扭) 式中的 票数 K二 则公式为 h、一K QK。川 v卫, 按此式计算的局部 冲刷深度是2 . 4

8、2 。 , , 比实测值仅大2% 。 上 面的计算说 明 , 采用流速 指数 n 后 , 使 公式的 计算结果更接近实 际情 况 。 笔者对 11 处档墙 (导流墙 、 护岸墙) 按更式进行 计算 , 将共结 果与实测或调查 的 局部冲 圳深 度值进行比饺 . 误差在 一 1 6%至玲%之 间 。 此精度表明 , 该公 v 。一 冬、 ”“” f Zod+0 . 00 000 0 6 0 5工 旦大奥 一飞 。一 火万户 。“ 吸 u u u uU uuU u。一舰: 厂2 (3) 式 中 : h 一般冲刷后的水深(m) ; d 一 一河床质平均粒径 (二) 。 1 1处挡水培 蔚导流墙 、

9、护岸墙)用(2) 式 计算的局部冲刷深 度与实测值的比较表如 表 l : 采用(2) 式计算局部冲刷深度应注意如 一下各项 : 1 . 稳定性 河 段 。 河床质平均粒径 、 行进 流速 和起动流速的数值均为挡水墙旁的数值 。 2 . 变 迁性河 段 。 河床质平均粒径为河槽 的平均 粒 径 , 行进流速和起动流速均 以河槽最 大水深 时的 流速进行计算 。 3 . 次稳定性河段 。 视洪 水在河槽 内摆动 布龙中桥导流墙 永扮挡水墙 清水江吊桥(大桥)护岸墙 仁和中桥导流于音 麻线河甲桥导流墙 独达河 中桥导流墙 邓空中桥护岸墙 洛泽河矿宿舍护岸墙 大西列 七桥导 流墙 六 仁色河人桥挡水简

10、 新案河中桥导流墙 比计算值小2 比计算值小7 吻合 比计算值大 3 比计算值小24 . 7 比计算值大3 . 7 比计算值大9 . 1 比计算值大8 . 6 比计算值小2 . 7 比计算值小IG 吻合 32 屯黄公路加筋土档墙的 设计与施工 陈晓龙霍道来 (安 徽 省公路局) 一 、 概况 屯黄公 路是屯 溪机场荃簧山汤口的一条新 建 二级旅游公路 。 屯黄公路加 筋土挡墙位于屯 黄公路 K38+320K38+380处 , 为 双侧路肩 式挡墙 。 挡墙全长6 Om , 路基宽H m , 挡墙两 侧 总长 1 2 Om , 最大墙高 7 . 4m , 墙面 总面积 680m 之。 该工栓于1

11、99 1年12月20日开工 , 19 92 年 l 月2 5 日竣工 。 在此期间 , 我们进行了应 力 、 应变及动静载试验 。 试验表明该加筋土挡 墙是成功的 。 这是我省公路 上首次采用加筋土 挡墙 , 它的建设成功 , 对在我省公路 建设中推 广加筋土 技术 取得了实践经验 , 现将我 们的具 体做法介绍如 下 。 二 、 加筋土挡墙设计 1 . 屯黄公 路是通往 黄 山凤景区的一条重 要旅游线 路 。 档土 堵的设 计要考虑外观 与自然 景观的协调 , 因此面板采用 了上下企口式的水 泥混凝土矩形面 板 , 长宽比例按黄金分割法确 定 ; 同时 也考虑到墙高及便于施工安装等多方 面因

12、素 , 最后确 定面板的长 、 宽 、 厚分别为7 5 e。、 45 em 、 isem , 每块面板重125k g 。 面板厚 度按计算只需 12 c。, 但考虑施工安装时 自身 的稳定性 , 定为 15cm 。 实 践证明 , 这种尺寸 的面板 , 在安装时 自身稳定性好 , 无需任何支 撑 , 加快了安装速度 。 面板之间密贴咬紧时 , 自身咬 紧力约为sok g 。 2 . 填料 。 屯黄公路大部 分 路段 为沿溪 线 , 山区 人多地少 , 土地珍贵 , 取土困难 。 经现 场勘探 , 采用 当地河滩十分丰富的天然砂砾石 为填料 。 不仅可降低造价 , 而且疏通了河道 。 砂砾石的筛

13、分试验 见表 l 。 其中2 . o c m 砾料 约占21% , 多为表面光滑的卵石料 , 2 . o c m 的砂砾料及砂土约占7 9% 。 填料 的室内试验参 见表2 。 填 料 筛 分试验表1 筛筛孔孔 8O O O 4 0 0 02 O O O10 0 05 5 52 , 5 5 51 。 2 2 2O 。6 6 6 0 . 3 3 3 0 。 1 5 5 5O 。 0字5 5 5 气气mm ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) 通通过 过 100 0 09 2 . 7 7 7 79 。 2 2 263 。 4 4 456

14、 。 5 5 5 43 。 6 6 63 7 。 3 3 3 2 8 。 5 5 51 2 。7 7 7 5。 4 4 42 。 3 3 3 率率% 室 内试验 结 果 表2 , , ! c c cW 。p p p Vm ,、 yd 。 、 、 4 4 4 1 “ 22 声声 7 o k p “ 7 3% % 2 14 k N/m 器器 1 9 . 9kN/m 3 3 3 表 中 : c 、 甲 Z c m 的砂砾石及砂性 土在最佳含水量时 , 击 一 .一匆 一 一 一 、阳内内.内 自自 肠晌曲目. .确.叭.润 曰曰曰曰曰目,口曰甲口一 一一 一 _一 状况确 定河床质平均粒径 、 行进流速和起动流 速 。 即参照稳定性河段 、 变迁性河段的取值办 法灵活决定 。 4 . 重 力式档 水墙的计算宽度按前述方法 计算 ; 仰斜式挡水墙计算宽度按下式计算 : h 一一墙基 础宽度的一半(m), b 一 一墙的宽度(m ) 。 B 幻 1 二 . 又一石一 艺c o s 口 n h + b Ze os Q 式 中 :。 墙的仰斜度的倒数, 注 : 1此简化公式参见 公路 , 198 1 年第5期 “次 稳定河流天然冲刷计算与桥墩局部冲刷简化 公式 ” 邱希鸯 著 。 2 、 3参见 公路 19 86年第4 期 “公 路 水毁防治(4)蒋焕章著 。