浅谈桥梁垂直排水管长度对排水量影响

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1、浅谈桥梁垂直排水管长度对排水量影响　　摘要：本文主要针对桥面水平排水管的不同长度排水量进行计算，并分析了其长度对排水量的影响。关键词：桥面排水管排水量影响中图分类号：S276文献标识码：A文章编号：1概述桥面的排水首先靠桥面横坡和纵坡组成的合成坡排向行车道两侧或一侧汇流，然后汇集于由路缘石或防撞护栏和桥面组成的三角形过水断面内，最后通过排水管流入地面排水设施或河流中，或者在允许的情况下直接由泄水管排出。目前，在雨量大的时候，桥面上的积水较深使交通阻滞，行车出现飘滑而引发交通事故等现象。而且桥面积水进入结构内的水分可浸湿无机结合料处的粒料层，导制基层强度下降，使沥青面层出现剥落和松散；

2、水泥混凝土路面由于接缝多，从接缝中渗入的水分聚集在路面结构中，在行车荷载的反复作用下，产生很大的动水压力，导致接缝附近的细粒集料软化，产生错台、断裂等病害，从而加剧了桥体结构的损坏，加快了使用性能的变坏速度，缩短了其使用寿命。那么怎样在不增加泄水口的情况下，加大泄水流量？在本研究中用增加垂直排水管长度的方法来增大泄水孔的排水量。以下针对垂直排水管长度变化所引起的流量变化进行计算分析。42水平泄水孔的排水量计算和比较本节讨论的水平泄水管为水平管末端加一垂直管。已知垂直向排水管在不同长度情况下对应的水头为：假设初始水头H0为15cm,垂直管为20cm时的水头H1为35cm,垂直管为40c

3、m时的水头H2为55cm,垂直管为60cm时的水头H3为75cm,垂直管为80cm时的水头H4为95cm,垂直管为100cm时的水头H5为115cm,。设侧向排水管水平段长度为30cm[2]，泄水管直径d=10cm。计算模型见下图所示：以1-1和2-2断面建立能量方程[1]：H+α1v02/2g=α2v2/2g+hw1-2，而hw1-2=hf+Σhj又因为：hf=λlv2/（2gd），Σhj=Σv2/（2g）令：H’=H+α1v02/（2g）则：H’=α2v2/2g+hf+Σhj=（α2+λl/d+Σ）v2/（2g）因为：α2=1所以管中流速：v=因为：α1v02/（2g）很小，可忽

4、略不计。所以：Q=Av=．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（a）4其中：A=πd2/4=π×0.1×0.1/4=0.00785cm2；α1、α2为动能修正系数；hf、hj分别为沿程、局部水头损失；为局部水头损失系数；λ为沿程阻力系数；hw1-2为1、2段面总水头损失；v0、v分别为1、2断面的流速；Q为断面流量；l为流程。（下节同）在下面的计算中，为了定量计算和定性说明，下面所用到的λ值是通过莫迪图[1]中曲线变化进行假定；Re为雷诺系数，水流的流态分别按三种情况进行讨论：当Re＜2000时水流状态为层流；当2000＜Re＜4000时水流状态为层流向紊流的过度；当Re＞4

5、000时水流状态为紊流。（1）当Re＜2000时，取λ=0.06，则：由（a）式计算结果如下表：表1流量变化率表（2）当2000＜Re＜4000时，取λ=0.05，则由（a）式计算结果如下表：表2流量变化率表（3）当Re＞4000时，取λ=0.04，则由（a）式计算结果如下表：表3流量变化率表4计算结果分析4（1）由表1、表2、表3可知：在横向管上接上一段垂直管时，流量增加会增大。流量Q和流量变化率随垂直管长度的增加而增加；流量的变化随λ值的变化很小，可以忽略不计。（2）由表1、表2、表3可知：在桥面水头不变的情况下，侧弯管的流量随垂直管长的增加而增大，并且流量增加率随管长增加而减小

6、，当然管长越长，流量越大，但是排水管过长，对流量的增加影响不大，而且不经济，影响美观，另外在风荷载作用下，排水管容易被破坏。（3）目前一般桥面采用横向排水时，只是用横向管进行排水，因此可以采用增加一段垂直向的弯管来增加流量。5结论水平泄水管可以采用增加垂直管的长度来增大排水量。垂直泄水管的长度建议采用20～40cm左右；水平泄水管建议以3%坡度安装在伸出防撞护墙后，加接一垂直管，增加排水量，垂直管长度建议采用20～40cm左右。参考文献：[1]成都科技大学水力学教研室编，水力学（上册）,北京：高等教育出版社1982．203～205[2]路桥集团第一公路工程局，公路桥涵施工技术规范（J

7、TJ041-2000），北京：人民交通出版社，2000．275作者简介：王颢(1977-),男，工程师，工学硕士。现工作单位：东莞市城建规划设计院。4