HEC-RAS模型及其在桥梁阻水壅高计算中的应用

文章介绍了HEC-RAS模型基本原理和使用方法,并将其应用于桥梁阻水壅高计算中,取得了较好的效果。

HEC-RAS模型在桥梁阻水壅高计算中的应用

以惠州市鸿海精细化工基地跨上步沥溪桥壅水计算为例,介绍了HEC-RAS模型计算桥梁壅水的基本方法、注意事项,HEC-RAS模型界面简洁,操作方便,计算效率较高,其计算结果与《铁路工程水文勘测设计规范》计算结果相比,壅水高度相差不大,取得了较好的效果,值得推广应用。

应用HEC-RAS模型计算连续多桥梁阻水壅高分析

近年来跨河桥梁等涉水建筑物急剧增多,出现了一些桥梁"密集度"较高的河段,进而出现了桥梁连续壅水现象,使水流状态更加复杂多变。该文分析了HEC-RAS模型在连续多桥梁阻水壅高计算中的应用成果,分析表明HEC-RAS的成果是合理的。

基于HEC-RAS和二维水动力模型的斜交桥梁壅水计算优化

文章以成都市某斜交跨河桥梁工程为背景,采用HEC-RAS模型与二维水动力模型分别模拟计算,通过对比工程2模型计算结果,指出所得结果的差异来自两者对地形处理方式的不同;通过HEC-RAS模型计算工程后桥梁壅水作用,表明桥墩的概化方式、桥墩在控制断面上的投影方式对模型计算结果影响较大。采用二维模型计算所得的工程前后水位差作为校准值,以此探究HEC-RAS模型采用3种投影方式的结果。根据计算的结果,选定综合投影方式作为该河道HEC-RAS模型最佳概化投影方式,研究成果对实际工程有一定的指导作用。

HEC-RAS模型在河道治理工程水面线推求中的应用

为掌握山区复杂流态河流暴雨洪水特性,以吴上湾河大埠口村段河道治理工程为例,利用HEC-RAS软件构建迭代推演水面线分析模型,并结合流域特征值及设计洪水成果,模拟获得控制断面治理前后10年一遇洪水条件下的河道水面线数据。分析结果表明:治理前河道滩地上沙场侵占行洪断面,导致河道水位壅高。通过主河槽扩挖补偿和混凝土挡土墙护岸等措施治理后,河道流速降低、行洪能力增加。HEC-RAS软件对于天然河道复杂流态水文水力计算具有较强适用性,推求数据合理可信。

HEC-RAS二维恒定流与非恒定流模型在洪水淹没计算中的敏感性比较分析

以广州市派潭河的某河段数据为例,文章利用HEC-RAS建立了二维河道水动力模型,并对模型在恒定流与非恒定流工况下的洪水淹没计算结果进行了敏感性比较分析。结果表明,恒定流模拟的计算结果淹没程度更加严重,且随着重现期增加,恒定流与非恒定流模拟的计算结果淹没程度的差异逐渐变大。

基于HEC-RAS软件模型的桥梁壅水计算简析

HEC-RAS是由美国陆军工程兵团水文工程中心开发的水面线计算软件包,适用于河道稳定和非稳定流一维水力计算,可进行各种涉水建筑物(如桥梁、涵洞、防洪堤、堰、水库、块状阻水建筑物等)的水面线分析计算,同时可生成横断面形态图、流量及水位过程曲线、复式河道三维断面图等各种分析图表。本文以乐山市某大桥壅水计算为例,采用HEC-RAS模型计算桥梁建成后引起的河段壅水问题。

HEC-RAS和MIKE11模型河床糙率应用比较研究

近十几年来,科学技术的发展为水流运动的数学模型研究提供了有利条件,并出现了大批商用软件。HEC-RAS和MIKE11作为最常用的一维水流模型商用计算软件,被广泛用于计算不同水文条件、工程前后河段的水流运动,并均有较好的计算结果。然而,两种软件从模型假设、建立到运行等方面存在着许多差异。本文着重以HEC-RAS和MIKE11对河道糙率的不同计算方法为出发点,利用赣江外洲至南昌段实测地形和水文资料进行计算,然后对计算结果进行比较分析,得到两种软件的联系与区别。

HEC-RAS模型在洪水风险分析评估中的应用研究

以海淀区北部的南沙河流域为例,采用HEC-RAS模型模拟了50年一遇洪水水文资料下的演进过程,并可视化显示水深、流速、淹没区域等信息。结果表明,该模型操作方便,计算效率较高,满足防洪规划要求,可作为洪水风险分析的理论技术支撑。

高速铁路桥梁结构变形与轨面几何形态的空间映射模型研究

高速铁路桥梁附加变形会导致轨面几何形态的变化,加剧列车和轨道-桥梁结构之间的动态相互作用,影响桥上行车安全性。以32 m简支梁桥-CRTSⅡ型板式无砟轨道结构为研究对象,将箱梁看作耦合板结构,选取改进傅里叶级数作为结构的试函数,通过输入梁体的附加变形值,基于势能驻值原理求解轨道各结构层的垂、横向变形函数,建立桥梁结构变形与轨面几何形态的空间映射模型。研究考虑底板脱空情况下桥梁典型横、竖向组合变形下轨面几何形态的变形规律。研究表明:空间映射模型与有限元模型得到的钢轨变形曲线吻合较好。映射模型经过少量的迭代便可以求出底板脱空的位置、幅值与面积。钢轨在梁体横、竖向组合变形下存在耦合变形效应,梁体横向转角幅值对钢轨垂向变形影响较大,并会导致左右两块底板脱空区域的范围与幅值发生相反变化趋势,进而使底板上方两侧钢轨“上翘”处以及“下凹”处最大变形值发生改变。桥墩垂向沉降值基本不会影响其钢轨横向变形。

基于混凝土损伤塑性模型的弯曲损伤RC/PC桥梁动力学特性研究

基于混凝土损伤塑性模型,通过数值模拟研究了带有弯曲损伤的RC/PC桥梁动力学特性的退化情况.首先,提出了适用于RC/PC桥梁非线性振动分析的数值模型构建方法.其次,通过RC简支梁受弯破坏试验,将试验结果与数值模拟结果进行比较,验证了数值模型的准确性.最后,基于厦门快速公交系统中某一联三跨PC连续梁桥建立了三维有限元模型,研究其在不同弯曲损伤程度下前三阶频率和振型的变化情况.结果表明,带有弯曲损伤的RC/PC桥梁的动力学特性会随着损伤程度的增加而呈现不同程度的改变.带有混凝土裂缝的桥梁的微幅振动仍然是线性的,然而随着振幅的增大频率开始降低,使振动呈现出非线性.此外,当裂缝闭合时,前三阶自振频率与振型变化不明显,难以用于识别弯曲损伤;当裂缝张开时,前三阶自振频率与振型出现明显变化,可作为损伤检测指标来识别损伤.

SMS中HEC-RAS模块在模型设计中的应用

文章运用表面水建模系统(SMS)中的HEC-RAS计算模块进行模型设计的前处理,通过实测地形验证,计算结果与实测河道横断面地形匹配良好。该方法操作简单,计算结果精度高,提高了模型设计效率,节省了模型制作成本。

HEC-RAS分析多种结构类型桥梁壅水相互影响的应用

一维河道水力学模型HEC-RAS3.1.2可以较准确、直观地模拟多种结构类型桥梁壅水影响和相关河段水面线变化,详细解析了RAS桥墩阻水和管涵漫水桥阻水的水力计算原理,并采用该模型对永定河京石高速辅路桥改建工程进行防洪影响评价,为今后类似分析研究工作开辟新途径。

基于CLAHE与U-Net模型的无人机桥梁裂缝检测方法

文章提出一种基于无人机与深度学习结合的桥梁表面裂缝分割方法。该方法采用无人机遍历桥梁各区域采集图像,通过网络传输到桥梁裂缝检测系统进行图像分析;采用U-Net深度学习网络对桥梁图像进行训练与特征提取,以提高系统准确率;针对图像存在光照不均匀、低对比度问题,采用对比度受限自适应直方图均衡化对数据进行处理以提高图像的边缘对比度,获得更细腻的裂缝特征。通过验证实验表明,该方法相比于原始的U-Net和YOLOv8-seg网络,其mAP分别提高了1.63%、2.01%。

山区河流典型桥梁船撞概率分析模型比较

船撞桥概率是多学科交叉融合、多因素影响的复杂研究,目前山区河流中梁桥和拱桥在计算船撞桥概率选取规范模型时不太相同。现有船撞桥概率模型及适用条件有所不同,采用美国AASHTO规范模型、LARSEN模型以及三概率参数积分模型,开展船舶对山区河流典型桥梁撞击概率及规律分析。通过分析连续钢构梁桥、上承式拱桥两种桥型的桥在最高、最低通航水位下涉水桥墩的年撞击概率,分析水位变化对年撞击概率的影响规律,得到山区河流梁桥和拱桥的模型适用性。结果表明,三种规范模型下的年撞击概率皆随着通航量的增加而不断增加,AASHTO模型与三概率参数模型,对于梁桥的概率计算结果变化趋势大致相似;对于拱桥,三概率参数积分模型对拱桥撞击横向、纵向位置的变化较为敏感,更适用于山区水位变化较大的拱桥。成果可为不同桥型在船撞概率模型选取提供参考。

基于HEC-RAS模型的西安浐河河道水面线计算

通过开展河道水面线推求能为浐河河道防洪工程设计提供重要科学依据。以西安浐河干流及其支流库峪河为例,采用地区经验公式法和水文比拟法推求浐河干流及支流河段20年一遇的设计洪水,通过比较分析,水文比拟法更能准确反映浐河河段的设计洪峰流量。基于设计洪峰流量结果,利用HEC-RAS模型推算浐河干流及其支流库峪河的水面线,得到各个断面的洪水水位、流速,水面线模拟计算结果较好,满足工程防洪要求,可为浐河河道工程防洪设计标准提供技术支撑。

基于MIKE11和HEC-RAS的模拟水面线比较及敏感性分析

应用HEC-RAS和MIKE11模型对淮河踅孜镇到淮滨站河段进行水面线计算,采用相同河道、断面、流量数据、下游水位流量关系、糙率等,推算水面线并与真实数据对比,计算了模型的精度,并对模型中涉及的主要水文参数——河道坡度和河道糙率进行敏感性分析。计算结果表明,MIKE11水动力模型推算的水面线精确度更高,其水位结果也略高于HEC-RAS模型,更加适用于研究区,经计算,MIKE11模型对糙率更为敏感,两个模型对河道比降均不敏感。

一种研究高铁轨面-桥梁横向变形映射关系的精细化解析模型

强震后的桥墩和支座不可避免会产生一定残余变形,引起钢轨的几何不平顺,直接影响行车安全性和舒适性。该文基于势能驻值原理推导了CRTS-Ⅱ型纵连式无砟轨道横向变形与桥梁结构横向变形之间的映射解析表达式,提出了可考虑层间各构件刚度贡献的解析映射模型。通过有限元模型和文献解析模型验证了该文解析映射模型,进而基于该模型定量分析了层间构件对钢轨横向映射变形的影响。结果表明:梁体横向错台下的钢轨映射变形呈现明显非对称性,且跟随主梁变形的特性较差;扣件对钢轨映射变形的影响很小;CA砂浆层对梁体错台下钢轨映射变形幅值的影响很大,滑动层次之,而对钢轨映射变形范围的影响则弱于滑动层;剪力齿槽对钢轨映射变形的影响最大,侧向挡块次之;剪切钢筋对钢轨映射变形的影响可以忽略;桥梁抗弯刚度对钢轨映射变形范围有一定影响,而对钢轨映射变形幅值的影响几乎可以忽略。

HEC-RAS模型在密江特大桥防洪评价中的应用

介绍了HEC-RAS模型计算桥梁壅水的基本原理和主要步骤,并以吉林市至珲春市高速铁路客运专线密江特大桥的壅水计算为实例,采用HEC-RAS模型,模拟了300年一遇、100年一遇、50年一遇、20年一遇以及10年一遇设计洪水频率下建桥前后的河道水面线,进而求得桥梁阻水壅高值和壅水长度。计算结果表明,HEC-RAS模型在分析计算桥梁对河道的阻水壅高影响时方便实用,工程适用性较好,可供防洪工程决策制定的参考。

HEC-RAS模型在二维溃坝洪水研究中的应用

为准确模拟大坝失事后溃坝洪水的下游演进,运用HEC-RAS二维水动力学模型,修正面板坝溃口发展曲线,设计两种闸门开度的小井沟面板坝漫顶溃坝工况,模拟水库泄洪影响下溃坝洪水的下游演进并生成相应的洪水风险图、最大流速分布图、滞留时间图。研究结果展现了溃坝洪水在中下游平原丘陵地区的泛滥情况、洪水风险的分布差异以及水库泄洪对溃坝洪水的影响。分析得出不同闸门开度下溃坝洪水在中下游平原丘陵地区的淹没水深和范围差异明显,最大流速和洪水滞留时间区别不大,说明水库全力泄洪能有效降低溃坝洪水对下游人员聚居的平原地区的危害。研究成果对后续的人员疏散和损失估计具有重要参考意义。