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潮流作用下桥墩周边水流特性及局部冲刷研究
| 论文题名： | 潮流作用下桥墩周边水流特性及局部冲刷研究 |
| 关键词： | 桥墩;局部冲刷;潮流作用;水流特性;数值模拟 |
| 摘要： | 随着国家公路设计水平的提高和路网的完善，公路桥梁已延伸至潮汐河道和近海海港。但是河口地区也是洪潮灾害频发的区域，大型桥梁的建设对桥墩稳定性提出了更高的要求，实际工程需要对潮流条件下的桥墩周边水流及局部冲刷进行研究。在现有的国内外研究成果的基础上，从欧拉模型数学原理出发，通过“相”的体积率与多相流来表征桥墩局部冲刷中水流与泥沙颗粒两大因子。利用计算流体力学软件来进行桥墩局部冲刷模型的网格制作与处理以及数值模拟。首先对恒定流作用下的桥墩局部冲进行模拟，结果显示与实际相仿。在仅改变水流条件为潮流的情况下进行潮流作用下桥墩局部冲刷的数值模拟，发现冲刷坑改变为近似圆形。分析其水流特性，发现非恒定流作用下，床面墩前马蹄形漩涡强度较恒定流情况要小，并通过涡量分析验证了这一点。由此可知，潮流作用下桥墩局部冲刷强度较恒定流作用要小。除此之外，对桥墩局部冲刷的机理进行了探究，并在现有的国内外研究成果的基础上，借鉴国内外现有公式结构，利用冲刷坑形态的圆锥形假定，从能量守恒的角度出发，建立了一种结构简单、物理意义清晰的潮流作用下桥墩局部冲刷深度新计算公式。使用统计软件中的回归模型，利用最小二乘法，结合实测资料，拟合确定了公式参数，并对新公式进行了验证。验证发现新公式计算结果精度较高，并且与国内其他学者所得的研究成果较为吻合，能较好地反映实际情况。潮流作用带来的桥墩局部冲刷的差别，对桥墩的设计埋深与稳定性要求均有重要意义，可作为实际应用的一种参考。 |
| 作者： | 高徐昌 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 姚炎明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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