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桥墩纵向间距对通航水流条件的影响研究
| 论文题名： | 桥墩纵向间距对通航水流条件的影响研究 |
| 关键词： | 桥墩;水流流场;纵向间距;通航安全;横向流速 |
| 摘要： | 桥梁建设在一定程度上影响了河道水流运动，在桥墩周围产生复杂的三维水流，致使桥墩附近存在不安全的航行区域。从通航安全考虑，有必要开展深入研究。 利用flow-3D软件，针对不同来流角度以及连续墩不同间距，计算了圆形墩和圆端形墩周围的水流流场；通过概化船舶物理模型，研究了船舶通过单墩和连续墩时所受到的总力沿横向分力，确定了通航安全距离。得到以下主要结论： 1.单桥墩周围存在两个明显的横向流速峰值，连续桥墩周围存在四个明显的横向流速峰值。桥墩尾部受到桥墩尾流的影响，横向流速出现正负摆动。随着连续墩间距的增加，第一个桥墩尾流的影响慢慢体现出来。桥墩附近横向流速零值，并不是在桥墩中心。第一个零值在第一个桥墩边壁附近，第二个零值出现在墩尾。桥墩周围的第一个峰值大小与单墩时很接近。第一个峰值和第二个峰值出现的位置与单墩时基本一致。当连续墩间距达到12D时，第三个峰值和第四个峰值与第二个桥墩的相对位置较单墩时基本一致。 2.将紊流宽度重新定义为通航安全距离。当水流流向与桥轴线法线方向的交角大于5°，不宜直接用横向流速为标准确定桥墩通航安全距离，可采用有无桥墩横向流速差值作为通航安全距离的取值标准。水流流向与桥轴线法线方向的夹角和墩长对桥墩周围的通航安全距离存在明显影响。 3.船舶经过单桥墩时，船舶所受总力的横向分力沿纵向分布曲线存在三个区，两个推力区和一个吸力区。当船舶经过连续墩时，当连续墩间距较小时，连续墩可以看做是一个整体，与单墩的分布规律基本相同。当连续墩间距为6D和9D时，吸力区发生分离，出现两个吸力峰值，当连续墩间距达到12D时，总力沿横向分力的分布规律与单墩相同，可以把连续墩看做是两个独立的桥墩。 4.以水流流向与桥轴线法线方向的交角5°计算横向流速，并作为判别依据判别桥墩周围的安全通航距离，得到桥区安全通航距离为1.42D左右。将船舶所受总作用力沿横向分力峰值变化很小时的桥船相对横向距离作为桥区安全通航距离，可以得出桥区安全距离1.4D。两种判别标准确定的桥区安全距离一致。 |
| 作者： | 吴剑 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 沈小雄 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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