Opdamming by brue en hidrouliese kragte op brugstrukture
Date
1990
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: The high priority which is given to high standard road
alignments ha.s a restrictive effect on the choice of
hydraulicly suitable bridge, locations. Furthermore,
increasing costs have the result that bridge, lengths and
heights have to be optimized based on the risk involved.
Hydraulic aspects in the design of bridge waterways are
therefore becoming increasingly more important. Damming at
bridges and hydraulic forces acting on bridge structures are
analised in this thesis and an evaluation of theoretical
calculation methods is made by comparing calculated results
with field data for South African conditions. Verification of theoretical damming formulae with field
observations at nine bridges of which data was obtained from
the Department of Water Affairs, indicated good agreement
between calculated and surveyed data for values of the
contraction coefficient, M, smaller than 0,85. In cases,
however, where the bridge has a small influence on the
natural river flow (M > 0,85), calculations indicated an
underestimation of damming by up to 60% with the
"Hydraulics of Bridge Waterways" method. The formula
derived by D' Aubuisson gives more reliable damming heights
and should therefore be used when the contraction
coefficient exceeds 0,85. Hydrodynamic drag forces and coefficients were calculated at
17 bridge sites in South Africa with the use of the momentum
principle. Drag forces acting on bridge piers and decks
were analysed and drag coefficients of 2,8 and 3,2 could be
derived respectively. These coefficients seem reliable
based on available literature when the influence of debris
and skew flow conditions are considered.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Hoë standaard padbelynings. Toenemende kostes van brûe lei daartoe dat bruglengtes en -hoogstes volgens risiko geoptimiseer moet word. Die hidrouliese aspekte word dus al meer belangrik in die ontwerp van brûe en hidrouliese kragte op brugstrukture word in hierdie verhandeling ondersoek aan die hand van bestaande literatuur asook vergelyking van teoretiese berekenings met velddata vir Suid-Afrikaanse toestaande. Die verifikasie van teoretiese opdamformules met velddata van nege brûe wat verkry is van die Departement van Waterwese, het getoon dat vir waardes van die kontraksieverhouding, M, kleiner as 0,85 die berekende opdamhoogtes goed ooreenstem met opgemete waardes. Wanneer 'n brug egter nie 'n groot invloed op die natuurlike riviervloei het nie (M > 0.85), kan die "Hydraulics of Bridge Waterways" se berekeningsmetode (202)* opdamhoogtes met tot 60% onderberaam en gee D'Aubuisson se formule meer betroubare resultate. Hidrodinamiese sleurkragte en -koëffisiënte is bereken by 17 brûe in Suid-Afrika deur toepassing van die behoud van momantum-beginsel. Sleurkragte op brugpylers asook op brugdekke is ontleed en sleurkoëffisiënte blyk oor een te stem met dié in beskikbare literatuur indien die invloed van opdrifsels en skeefheid van vloei in ag geneem word.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Hoë standaard padbelynings. Toenemende kostes van brûe lei daartoe dat bruglengtes en -hoogstes volgens risiko geoptimiseer moet word. Die hidrouliese aspekte word dus al meer belangrik in die ontwerp van brûe en hidrouliese kragte op brugstrukture word in hierdie verhandeling ondersoek aan die hand van bestaande literatuur asook vergelyking van teoretiese berekenings met velddata vir Suid-Afrikaanse toestaande. Die verifikasie van teoretiese opdamformules met velddata van nege brûe wat verkry is van die Departement van Waterwese, het getoon dat vir waardes van die kontraksieverhouding, M, kleiner as 0,85 die berekende opdamhoogtes goed ooreenstem met opgemete waardes. Wanneer 'n brug egter nie 'n groot invloed op die natuurlike riviervloei het nie (M > 0.85), kan die "Hydraulics of Bridge Waterways" se berekeningsmetode (202)* opdamhoogtes met tot 60% onderberaam en gee D'Aubuisson se formule meer betroubare resultate. Hidrodinamiese sleurkragte en -koëffisiënte is bereken by 17 brûe in Suid-Afrika deur toepassing van die behoud van momantum-beginsel. Sleurkragte op brugpylers asook op brugdekke is ontleed en sleurkoëffisiënte blyk oor een te stem met dié in beskikbare literatuur indien die invloed van opdrifsels en skeefheid van vloei in ag geneem word.
Description
Thesis (MEng)--Stellenbosch University, 1990.
Keywords
Bridges -- South Africa -- Foundations, Bridges -- South Africa, Hydraulics, Bridges -- Structures, Engineering of, Bridges -- Foundations and piers