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原文传递潮流作用下桥墩局部冲刷研究

论文题名：	潮流作用下桥墩局部冲刷研究
关键词：	潮流作用;桥墩;局部冲刷;数值模拟
摘要：	数据表明,桥梁破坏大多由于洪水冲刷严重或是埋深不足引起的。随着东部沿海地区经济发展和人口的密集,公路桥梁越来越多的延伸到潮汐河道和海港地区。实际工程对潮流条件下的桥墩局部冲刷的研究提出了较高的要求。　　桥墩局部冲刷这一过程可分为三个独立的部分:自然演变冲刷、一般冲刷和局部冲刷。其中局部冲刷受水流形态、桥墩墩型、床沙组成、河床形态等因素等共同影响。现有大多数的大型桥梁都通过物理模型试验来预测冲刷深度,潮流冲刷深度的通用公式的研究还有待深入,只是认为潮流的最大冲刷深度可借鉴单向流的冲刷深度,关于潮流冲刷机理的研究也较少。　　物理模型试验采用了HMMC水力模型计算机测控系统。参考了珠江流域、长江流域等主要河流的泥沙参数和潮汐水流参数,选择了三种典型的泥沙粒径和三种水流参数。桥墩型式采用了圆柱墩、流线型墩、矩形墩和群桩四种代表性的墩型。通过使用拍照和测量记录下冲刷坑的形态和深度变化过程,得到了潮汐河段桥墩的冲刷过程,将潮流冲刷的深度与恒定流的深度进行比较,得出不同条件下冲刷深度的折减系数为0.75~0.92,建议以涨落急最大流速代替恒定流流速作为计算的标准。由于潮流过程中有效作用流速和有效作用时间的减小,导致有效输沙量的大幅减小,从而使潮流作用下总体冲刷过程延长。试验结果还表明,65-1修正式在计算中值粒径0.1mm以下泥沙时,河床颗粒影响系数的计算结果大于4,导致冲刷深度计算结果和模型试验结果有较大偏差,冲刷深度随着泥沙中值粒径的增大而减小,不符合理论分析和模型试验的结果,建议规范公式对此系数进行修正。　　数值模型选用CFD模拟计算软件FLUENT来验证模型试验的结果,使用标准k-ε湍流模型,对圆柱形桥墩周围的流场进行了数值模拟,获得桥墩周围流场的切应力分布,编写了UDF程序计算河床高程的瞬时变化。通过对比结果证明,物理模型试验的结果是真实可信的。
作者：	李梦龙
专业：	水利工程
导师：	孙克俐
授予学位：	硕士
授予学位单位：	天津大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文