详情

原文传递多级圆柱桥墩局部冲刷试验研究

论文题名：	多级圆柱桥墩局部冲刷试验研究
关键词：	多级;圆柱绕流;桥墩局部冲刷;试验研究;桥墩冲刷;理论公式;冲刷计算;最大冲深;时均流速;桥渡设计;桥位;冲刷深度;圆柱桥墩;相关关系;水流条件;双排;室内模型试验;计算方法;变化规律;山区高等级公路
摘要：	桥墩局部冲刷深度是桥渡设计的重要依据之一，研究方便适用的桥墩局部冲刷计算方法，对提高桥渡设计可靠性、保障道路既有线安全运营及新线建设均具有重要的现实意义。考虑到正交桥渡的冲刷计算公式已经成熟，山区斜交桥渡的冲刷计算由于其特殊的地域特点，是当前研究的重点和难点。国内外许多学者和科技工作者进行了大量桥墩冲刷室内模型试验、野外观测和数值计算的研究，提出了诸多冲刷深度计算的经验公式和半经验半理论公式。但由于桥墩冲刷现象十分复杂，影响因素众多，至今人们对冲刷的机理认识和在理论上的研究还很有限，仍需继续进行这方面的研究。为研究山区高等级公路顺水桥梁多级冲刷对桥梁安全性的影响，总结出一套切合实际的顺水桥梁不同墩位布置的冲刷计算方法，为设计提供参考。本文系统总结归纳了多年来桥墩冲刷研究的成果，在单墩圆柱绕流试验研究的基础上制定了4种双排顺水群桩桥位方案，在不同水流条件下对桥墩局部冲刷进行试验研究。试验采用超声波流速仪对矩形水槽中圆柱桥墩绕流流速进行了测量，得出桥墩绕流纵向、横向和垂向的三维时均流速。通过绘制平面二维时均流速场分布图，汇总圆柱绕流流场中的横向时均流速，分析典型断面垂向流速的变化规律，从而确立了圆柱绕流流态与圆柱桥墩周围冲刷的关系问题。在此基础上，本文重点以天然沙河床组成的桥墩冲刷为原型，通过双排顺水群桩墩冲刷的水槽试验来研究墩周水流运动和泥沙运动的特点。试验通过IH型光纤式液体界面测定仪测定不同桥位下墩前局部冲刷深度随时间的变化规律，得出了各桥位下迎水面前排桥墩墩前冲深随冲刷时间变化的函数关系式。同时试验还得到双排群桩墩在不同水流条件下后排墩最大冲深与前排迎流墩的最大冲深有很强的相关关系。并推导出了墩轴线与水流方向成90度桥位下前后排最大冲深的相关关系式。为工程设计提供了科学依据。最后，本文结合理论分析和模型试验观测资料，运用能量平衡理论和量纲分析的方法进行了新的理论公式的推导，经过实测数据确定参数后得出了适用于具体桥位布置下的新的桥墩局部冲刷公式。并用已有的冲刷公式65-2修正公式对新公式进行了验证。得出的结论对于桥渡设计特别是山区性河流双排顺水桥位的设计具有重要的实用价值。
作者：	田发美
专业：	水力学及河流动力学
导师：	吕宏兴
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西北农林科技大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文