西南地区公路桥梁山洪灾害破坏机理研究-01

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1、西南地区公路桥梁山洪灾害破坏机理研究摘要：针对西南山区公路桥梁的特殊气候条件和自然环境，分析了山洪对公路桥梁的破坏机理，遵循结构力与山洪破坏力之间力的平衡与稳定原理，对桥梁在山洪作用下的破坏力进行了理论推导，获得了山洪破坏力公式的相关参数及有关规律性的结论，对公路桥梁抗洪措施具有指导性意义。关键词：桥梁工程；山洪灾害；理论推导；桥梁水毁；破坏力；西南地区中国分类号：U443.32文献标识码：AResearchonMechanismofHighway-BridgeFailureIntriguedbyFloodDisastersinSouthwestMountainAreasLIUJiaminC

2、UIYingming（ChongqingCommunicationsSurvey&DesignInstitute,Chongqing,China,401121）Abstract：Forthespecialclimaticconditionsandnaturalenvironmenttothehighway-bridgesinsouthwestmountainareas,themechanismsofhighway-bridgefailurecausedbymountaintorrentsareanalyzed.Followingthebalancebetweentheforceandstab

3、ilitytheorybetweenthestructureforcesanddestructiveflashfloods,thedestructiveforcestobridgesinducedbytheflashfloodsaretheoreticallyderived,andrelativeparametersinthedestructiveforceformulaandregularconclusionshavebeenacquired,whichmayhavecertainguidingsignificancetofloodcontrolmeasuresonhighway-brid

4、ges.Keywords：bridgeengineering；flooddisaster;theoreticalanalysiss;waterdamagetobridges;destructiveforce;southwestareas1引言山洪属西南地区季发性的强烈灾害，伴之山洪的连锁作用加剧了滑坡、泥石流、冲淤及漂浮物的形成，相关灾害构成群发性、叠加性的错综反应，对途径变化万千地理环境、跨越山川河流的桥梁，带来了极大的危害并造成了巨大损失[1]。山洪是发生在西南山区溪沟中的快速、强大的地表径流现象，历时较短、流速很大、含沙量大、搬运力强、季发性强。山洪的连锁作用，伴随形成滑坡、泥石流、淤

5、积、漂浮物等构成了错综的灾害叠加反应，实测资料难以获取，加之幅员广阔、变化万千的地理地貌、气象等条件，为研究增加了难度。虽则曹叔尤[2]从地震诱发山洪形成机理初步分析出发,对堰塞湖诱发山洪评估指标进行初步探索，但关于季发性桥梁山洪灾害的研究为数甚少。收稿日期：修回日期：作者简介：为突破难关，我们避开形成山洪的复杂原因，着重考虑了山洪在桥前表现出的水力物理力学性，把对桥梁结构产生破坏作用的力量称为破坏力，把桥梁结构依靠自身维持平衡稳定抵御破坏的能力称为结构抗力，总体构思原则是：结构抗力大于或等于破坏力，则结构安全可靠；结构抗力小于破坏力，则将导致结构破坏[3]。这个关系构成了结构抗力和山洪破坏

6、力之间作用力与反作用力的关系，于是将桥梁抗洪问题归结为探索结构空间力的平衡与稳定问题。2桥梁山洪破坏特征大量桥梁水毁事例的调查资料显示，桥梁在山洪作用下的破坏主要有上部结构破坏、墩台、基础破坏、材料破坏等[4]。2.1上部结构破坏桥梁上部结构在山洪作用下的失稳破坏与支座的失效、破坏是相辅相成的，洪水对梁体结构产生的直接冲击力对整体失稳并不构成多大威胁[5]，以下是山区两种最常见支座的破坏形式。（1）板式橡胶支座破坏板式橡胶支座是山区桥梁上广泛使用的支座形式，板式支座只能提供水平向的微小位移和向上的弹力，将所有作用力（包括洪水力和重力）向支座对称中心转移，可得到一个通过中心的合力（向下）和一合

7、力矩，还有一个水平向的合力，在和的作用下，支座不均匀受压，有可能迎水面支座脱空，而背水而支座受力过大，再加上水平力的作用，上部结构因支座破坏造成的失稳形式有：支座摩擦力不够，梁体漂移、错位；支座剪切角过大，发生剪破或塑性变形失效；背水面支座受力过大，失去弹性而丧失承载力[5]。（2）钢支座破坏钢支座的破坏形式有：支座横向约束—齿板被剪坏；固定支座的螺钉横截面积不够被剪断。此外，由于洪水的侵蚀、洪水中异物的阻塞