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拖轮尾流冲刷下码头抛石基床稳定性综合诊断分析研究及工程治理
| 论文题名： | 拖轮尾流冲刷下码头抛石基床稳定性综合诊断分析研究及工程治理 |
| 关键词： | 拖轮尾流冲刷;码头抛石基床;稳定性分析;工程治理 |
| 摘要： | 本文运用原型观测、数学模型仿真计算、物理模型试验等手段,对拖轮尾流作用下抛石基床块石的稳定性进行综合性诊断分析,并提出合适的工程解决方案,本文主要工作包括以下几方面: 1.论述了抛石基床遭水流冲刷后的工程诊断方法。结合实际工程,运用潜水探摸检查和多波束水下地形测量等现代检测技术手段,定位抛石基床受损位置和程度;选择额定功率1176kW的Z型全回转拖轮为试验对象,对其工作时的尾流流速进行实际测量,再现抛石基床遭水流冲刷的真实工况;最后,结合工程受损特点,分别采用规范理论计算方法和数学模型仿真计算方法综合评估码头整体安全性,提出了抛石基床遭水流冲刷的极限进深值这一概念,指出当冲刷进深超过极限值时,码头将会发生失稳破坏。 2.采用数值仿真技术手段进行分析研究。首次提出抛石基床块石起动流速研究的二维简化模型,通过研究水平面上单层块石起动流速与冲刷机理,验证了该简化模型的合理性和可靠性,并进一步得出了一个与块石间遮掩系数有关的块石起动流速伊兹巴什修正公式。在此基础上,运用大型有限元软件ADINA建立重力式沉箱码头抛石基床流固耦合数值计算模型,针对不同重量的块石,反复试算各种流速荷载条件下的冲刷稳定性,并且综合分析来流和回流对基床块石起动的影响,得出块石起动的起动流速场分布规律和块石的起动流速条件。 3.采用物理模型试验方法对水流作用下的码头抛石基床稳定性开展研究。选用长14m,宽8m,高度为1.2m开敞式矩形水池作为试验水池,精选颗粒均匀的块石作为试验用基床块石。利用潜水泵模拟拖轮螺旋桨射流,通过调整不同功率潜水泵的出流位置控制研究区域的流速。采用先进的多普勒点式流速仪测量基床抛石前缘和后缘的流速,得到能够对块石基床稳定性造成破坏的流速指标,并经实际工程验证了本模型研究成果的可靠性。 4.抛石基床遭水流冲刷受损后的加固修复方法研究。针对拖轮靠离泊码头时尾部螺旋桨水流引起的基床受冲刷破损问题,介绍了三种传统的加固修复方法。在此基础上,结合实际工程特点以及本文数值模型和物理模型对抛石基床遭水流冲刷破坏的机理分析,有针对性的提出了旨在恢复和增强原码头下抛石基床的原设计顶标高及基床的受力性能,并考虑到大流速作用环境,恢复和增强基床系数与板结防冲刷能力的加固新技术,并经工程实践检验,证明该方法技术可行,加固修复效果良好。 |
| 作者： | 张宝华 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 王元战;朱崇诚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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