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多线并联斜交桥桥墩河段水动力特性研究
| 论文题名： | 多线并联斜交桥桥墩河段水动力特性研究 |
| 关键词： | 四线并联斜交桥;桥墩;水流结构;水动力特性;壅水高度;流固耦合 |
| 摘要： | 随着社会的不断进步与发展，斜交桥的应用越来越多，斜交角度越来越大，桥下水流流动越来越复杂，因此对斜交桥的结构以及桥下水流结构的研究日益增多。海口市荣山河四座并联的斜交桥下的水流结构复杂，且由于桥面与河底的距离相比于正常桥面高度更低，洪峰来临时的桥下壅水高度将威胁桥面安全，本文在此背景下，重点分析研究了四座桥下的水流壅高，绕流以及桥梁的共振特性。 文章首先利用Fluent软件通过建立三维河槽中单墩及双墩模型，通过分离涡方法模拟得出此情况下的壅水高度及绕流系数等，并与前人所做试验的结果进行对比，验证了Fluent软件及本文所选计算方法的可靠性。 其次，文章的核心是建立跨越河槽的四线并联斜交桥的三维模型，并通过Fluent软件进行数值模拟，分析了不同流速下各斜交桥下的壅水高度和升阻力系数的变化、不同斜交角度的工况下各斜交桥的壅高变化和升阻力系数变化、水流偏转角对水流壅高及绕流的影响等。 最后，利用ANSYS软件分析了基于流固耦合作用下的水位对河道中斜交桥的桥墩-桥梁整体的自振特性的影响，并在此结果的基础上计算出桥上列车通过时的临界车速，判断列车通过是否与桥墩-桥梁体系产生共振现象。 综上分析，本文得到如下结果，随着水流流速的增大，并联四座桥的壅高分别不同程度增大，尤其是第一座桥壅高最大，各桥墩阻力系数变化平缓;当流速为3.7m/s，即流量为400 m3/s时，四座桥最大壅高为0.69m;在不同斜交角度的条件下，斜交角度为50°时壅水最小且此时水流流向偏转角度最大;斜交角度为35°～50°时，各桥墩的阻力系数达到最大值，而升力系数变化较小;随着水位的升高，桥墩-桥梁体系整体的自振频率下降，且水位达到墩高50％后，自振频率下降幅度增大。结果表明:荣山河四线并联斜交桥的最大过流能力可达到400 m3/s，且桥下留有一定安全距离;考虑流固耦合作用下的斜交桥墩-桥梁体系满水情况下的自振频率为7.66Hz，不会与通过列车发生共振危险。 |
| 作者： | 汪星 |
| 专业： | 水利水电工程 |
| 导师： | 武永新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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