基于Fluent的桥面泄水口截留能力分析.pdf

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1、第３２卷第２期公路交通技术Ｖｏｌ．３２Ｎｏ２２０１６年４月ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＨｉｇｈｗａｙａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔＡｐｒ２０１６ＤＯＩ：１０．１３６０７／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｌｊｔ．２０１６．０２．０１３基于Ｆｌｕｅｎｔ的桥面泄水口截留能力分析周晖（湖州交通规划设计院，浙江湖州３１３０００）摘要：针对桥面连续坡段截留率的经验公式未考虑侧面流的实际情况，采用数值模拟方法计算不同形式泄水口的截留率，研究影响截留率的因素，并对连续坡段截留率公式进行修正，为泄水口形式的正确选择与布置提供理论依据。关键词：数值

2、模拟；泄水口；水力计算；截留率文章编号：１００９－６４７７（２０１６）０２－００５７－０６中图分类号：Ｕ４４３．３１文献标识码：ＡＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒＩｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎＣａｐａｃｉｔｙｏｆＤｒａｉｎＯｐｅｎｉｎｇｓｏｎＤｅｃｋＢａｓｅｄｏｎｆｌｕｅｎｔＺＨＯＵＨｕｉＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎａｌｌｕｓｉｏｎｔｏｔｈｅｆａｃｔｔｈａｔｔｈｅｓｉｄｅｆｌｏｗｉｓｎｏｔｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｉｎｅｍｐｉｒｉｃａｌｆｏｒｍｕｌａｅｆｏｒｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｓｌｏｐｅｓｅｃｔｉｏ

3、ｎｓｏｎｄｅｃｋ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｃａｌｃｕｌａｔｅｓｔｈｅｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｒａｔｅｓｏｆｄｒａｉｎｏｐｅｎｉｎｇｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｏｒｍｓｂｙｍｅａｎｓｏｆｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｔｈｅｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｒａｔｅｓ，ａｎｄｍｏｄｉｆｉｅｓｆｏｒｍｕｌａｅｆｏｒｔｈｅｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｒａｔｅｓｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｓｌｏｐｅｓｅｃｔｉｏｎｓｔｏｐｒｏｖｉｄｅａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａ

4、ｓｉｓｆｏｒｃｏｒｒｅｃｔｓｅｌｅｃｔｉｏｎａｎｄａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｄｒａｉｎｏｐｅｎｉｎｇｆｏｒｍｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｄｒａｉｎｏｐｅｎｉｎｇ；ｈｙｄｒａｕｌｉｃｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｒａｔｅ桥梁是公路的重要组成部分，而桥面积水对行车安全影响很大，因此桥面排水系统设计至关重要。１经验公式实际工程中，道路排水系统设计时按城市暴雨强度ＪＴＧ／ＴＤ３３—２０１２《公路排水设计规范》推荐的及面积进行设计，而桥面排水设计则是按相关规范公路桥

5、梁常见的泄水口为圆形或矩形。其中，圆形选择泄水口尺寸及位置，对雨水设计流量与泄水口泄水口直径一般为１５～２０ｃｍ；矩形泄水口宽度一排水能力均未进行充分分析，致使一些桥面排水不般为２０～３０ｃｍ，长度一般为３０～４０ｃｍ；泄水口顶畅或排水效果达不到排水要求，从而影响了行车安部应采用格删盖板，其顶面一般比周围桥面铺装低［３］全及公路的管理运营。０．５～１ｃｍ。桥面边沟一般为潜三角形边沟，且边［４］桥面泄水口是桥面表面排水的终端，桥面雨水沟横坡度一般与道路横坡度相同。桥面边沟示必须通过泄水口排出桥面。截留率的大小

6、直接影响意如图１所示。到坡段底部排水量的大小，因此有必要对泄水口的截留率进行综合性研究，为泄水口形式的正确选择［１－２］与布置提供理论依据。由于连续坡段截留率的经验公式并未考虑侧面流，因此本文用数值模拟方法来计算泄水口的截留率，研究影响截留率的因素。另外，还对桥面连续坡段截留率公式进行了修正，并将其与数值模拟结果进行了对比。图１桥面边沟示意收稿日期：２０１５－０６－２６作者简介：周晖（１９８０－），男，四川省遂宁市人，本科，高工。５８公路交通技术第３２卷桥面泄水口的排水能力一般用连续坡段截留率１Ｖ≤Ｖ０Ｒｆ

7、＝{（４）Ｅ计算。Ｅ是泄水口在连续坡段的截留量与拦水带１－Ｋｕ（Ｖ－Ｖ０）Ｖ＞Ｖ０内总水流量的比值，其表达式为：式中：Ｖ为拦水带内水流速度，ｍ／ｓ；Ｖ０为拦水带流Ｑｉ速发生跃水时的流速；Ｋｕ为对研究结果进行回归所Ｅ＝（１）Ｑ得系数，取０．２９５。式中：Ｑｉ为被泄水口截取的拦水带内水量；Ｑ为拦结合美国联邦公路局对泄水口截留率的修正，水带内总水流量。桥面连续坡段中间泄水口截留率公式为：未被泄水口拦下的剩余水量Ｑ０则可以表示为：Ｅ＝ＲｆＥ１（５）Ｑ０＝Ｑ(１－Ｅ)（２）在桥面连续坡段上，除了距离纵坡顶最近的泄水口

8、仅有一次截留，其余泄水口均有多次截留，因此研究桥面连续坡段中间泄水口截留更能趋近现实。由于桥面泄水口会截取流经泄水口宽度范围内的水流，范围之外的水流则会沿纵坡继续下流，与下方桥面水流一同流向下一个泄水口，因此桥面连续坡段中间泄水口截留率Ｅ１为：Ｑｉｂ２．６７Ｅ１＝＝１－（１－）（３）ＱＴ图２泄水口发生跃水时流速和长度的关系式中：ｂ为雨水口宽度；Ｔ为边沟过水断面总宽度。美国联邦公路局对泄水口的截留率进行了大２Ｆｌｕ