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流水冲击作用下桥梁承台及桩基础冲蚀数值模拟研究
| 论文题名： | 流水冲击作用下桥梁承台及桩基础冲蚀数值模拟研究 |
| 关键词： | 冲蚀磨损;桥梁承台;桩基础;钢纤维混凝土;数值模拟 |
| 摘要： | 在跨越水域的桥梁使用过程中，由于桥梁的桩及承台占据部分过水面断面，使得含泥沙高的水流对桥墩或外露桩基础产生冲击剥蚀作用。然而现阶段对桥梁冲蚀的研究比较少，人们对桥墩局部的冲蚀机理认识以及理论研究还比较局限。为了更好地了解桥梁承台及桩基础的冲蚀规律及机理，本文对承台及桩的冲蚀进行数值模拟，主要研究内容及研究成果有： (1)运用FLUENT软件对桥梁承台及桩基础冲蚀进行仿真计算，分析得到桥梁承台、桩基础的冲蚀磨损分布，找出其易磨损部位，并通过改变水流流速、泥沙粒径、桩径及承台形状等因素，研究其对冲蚀磨损的影响。结果表明，冲蚀磨损主要集中于承台迎水面边角处，迎水面桩基与承台的接头处附近，背水面桩基的内侧。水流流速、泥沙粒径等因素不影响桥梁承台及桩基础的冲蚀磨损分布规律，但影响冲蚀磨损程度。相比矩形承台、八边形承台及桩基础，椭圆形承台及桩基础具有较好的抗冲蚀能力。 (2)介绍了ANSYS/LS-DYNA软件的一些基础理论，建立了泥沙颗粒冲蚀混凝土靶材模型，分析混凝土靶材在颗粒冲蚀作用下的破坏特性，分析了不同冲蚀角度、颗粒粒径、颗粒速度、颗粒形状对冲蚀磨损的影响及混凝土靶材破坏规律，并分析研究了钢纤维混凝土结构的冲蚀特点。结果表明，混凝土的冲蚀破坏主要是裂缝的形成和扩展造成的，且在冲蚀角度为90度时，混凝土的冲蚀磨损最大。颗粒的速度及粒径的增大均会加剧混凝土的冲蚀磨损。钢纤维混凝土和普通混凝土相比，具有较为良好的抗冲蚀能力。 通过对桥梁承台及桩基础的冲蚀磨损研究，可以为桥梁承台及桩基础的检测及防护工作提供相关参考建议。 |
| 作者： | 王前 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 程海根 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华东交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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