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原文传递城市高架桥桥面雨水排水系统研究

论文题名：	城市高架桥桥面雨水排水系统研究
关键词：	高架桥;排水系统;虹吸作用;泄流能力
摘要：	高架桥是现代化城市交通系统中的重要组成部分，对缓解城市交通压力起到关键作用。传统高架桥排水系统主要依赖水流自身的重力作用排泄桥面雨水，水流通过桥面横纵坡汇集流入桥面雨水口再由连接管道排入地面或市政雨水管道。该排水方式泄水流量较小且易引起泥沙沉积堵塞雨水口和泄水管道，当发生强降雨时，桥面积水深度常超过安全限值，致使桥面行车出现漂滑甚至熄火的现象，严重影响正常的城市交通运行。目前，我国对于高架桥桥面排水系统的研究资料较少，而对桥面排水现状的改善迫在眉睫，因此，高架桥桥面雨水排水系统的研究具有实际意义。　　本文根据实际高架桥的结构形式，并借鉴建筑屋面虹吸排水系统设计原理，提出了适用于城市高架桥的排水系统。新型排水系统主要由桥面集水装置和排水管道系统两部分组成，在传统排水系统的基础上增加了雨水斗装置和沉沙槽，并选用比原管径小一号的HDPE管道(d110)，管内易产生满流形成虹吸作用，可以提高瞬时排水量，并具有极强的负压抽吸作用而实现一定的自清能力。　　本文在充分总结国内外排水系统研究资料的基础上，根据桥面排水系统的实际泄水规律，结合虹吸原理，建立了城市高架桥新型雨水排水系统的理论分析模型，即新型桥面雨水排水系统的泄水状态是从非满流到满流的过程:当桥面汇水流量较小时，管道泄水主要依靠重力作用，与传统排水系统原理相同;当桥面汇水流量较大时，管内水流达到满流，排水系统产生虹吸作用，管内泄水流量增大，此时可根据伯努利方程建立满流时的水力计算模型。　　为了测试新型高架桥排水系统的性能，并获取某些设计参数，本研究结合成都市成彭快速高架桥的局部排水改造工程，进行了现场试验研究，试验结果表明:雨水斗装置不仅能起到防旋流、减小掺气量的作用，还能拦截排水中的杂质，起到防堵塞的作用，是新型排水系统形成虹吸作用的保障;新型排水系统形成虹吸作用后，排水系统的抽吸能力增强，泄水流量增大，试验测得最大负压水头为4.2m，最大泄水流量为35L/s。通过对雨水口和水平有机玻璃管录像资料的分析，证明了系统在不同排水阶段其流动状态与理论分析较为一致，还证明了负压抽吸对排水系统具有一定的自清作用。　　论文还以成彭高架桥为实例，采用本研究提出的理论模型，进行了系统分析，得到了以下的研究结论:新型桥面雨水排水系统不仅能够满足规范要求的设计流量，甚至能够排泄更高设计重现期的雨水流量;雨水篦子的阻塞对排水系统的正常泄水能力有很大影响，因此设计计算时，可引入雨水篦子的临界阻塞比进行复核，同时也说明运行管理中应注意对雨水排水系统的清理和维护工作的重要性。
作者：	侯翠婷
专业：	建筑与土木工程
导师：	陈春光
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文