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冲刷后结合洪水期水流力对连续梁桥进行静力与地震响应分析
| 论文题名： | 冲刷后结合洪水期水流力对连续梁桥进行静力与地震响应分析 |
| 关键词： | 连续梁桥;洪水灾害;流体动力学;地震响应 |
| 摘要： | 洪水灾害是全人类面临的重大自然灾害之一，洪水会使河流水位大幅度升高，部分河段会存在大水位差以及水流速度大于3m/s等新的水流形态，跨江/跨河桥梁大规模建设使得桥梁下部桩柱周围的水流环境显得更加复杂，流速发生变化，桩柱直径的增大也会造成更强的阻水作用。桩群的设计由于桩间的遮流影响，使得桩周的水流形态与单桩柱情况有所不同，桩柱周围水位会突然涌高，相应桩柱周围水位变化也会很复杂，致使水流动能转换成作用于桥梁下部桩柱的横向力，这就对跨河/跨江桥梁下部桩柱结构横向受力提出了更大的挑战。 目前桥梁下部桩柱受水流力作用研究主要是围绕亚临界区雷诺数下二维水流场的数值模拟分析，而对于超临界区高雷诺数水流条件下桥梁下部桩柱受水流力研究相对较少。本文以卧龙寺渭河大桥加固工程为依托，选取桥梁下部受冲刷最为严重的一联，基于流体动力学（CFD）原理，运用流场分析软件 Fluent对洪水期水流形态下桥梁下部桩柱结构进行三维流场数值模拟分析，得到了超临界区雷诺数水流形态情况下单桩以及不同 L（桩净距）/D（桩直径）时串联双桩和串联三桩的桩周水流特征，分析得出超临界区雷诺数下桩柱水流阻力系数及各桩之间的遮流影响关系。结果显示超临界区高雷诺数下桩柱周围水流特征与以往学者研究较多的亚临界区情况不同，水流阻力系数较小，遮流关系复杂，没有很强的规律性；基于有限元理论，结合分析得到的水流力对桥梁下部桩柱的作用，运用有限元分析软件Midas Civil对冲刷前后结构进行了空间静力及地震响应分析，结果表明相对于非洪水期水流力作用，洪水期水流力的作用会大幅度提高桥梁下部桩柱各控制截面的内力与位移，而对于轴力影响相对较小，结构受冲刷前后地震响应变化很大，冲刷后应及时进行结构加固；同时由洪水期水流力分析得到的水流阻力系数与规范中的数值进行比对，可以看出规范给出的阻力系数偏于安全，并且有较大富裕，实际中存在结构设计优化的余地。 |
| 作者： | 张建龙 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王钧利 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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