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内河架空直立式码头桩柱水动力特性现场测试研究
| 论文题名： | 内河架空直立式码头桩柱水动力特性现场测试研究 |
| 关键词： | 架空直立式码头;桩柱结构;水动力特性;现场测试;随机过程;群桩绕流 |
| 摘要： | 山区河流坡陡流急，水位变幅较大。架空直立式码头结构高、桩径大且设有多层纵横联系撑，受到水流力大而复杂。现有《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)已无法满足此种结构所受水流力的计算。为准确了解架空直立式码头结构所受水流影响问题，本文结合“十二五”国家科技支撑计划课题“山区河流渠化河段港口码头建设关键技术研究”(2012BAB05804)，依托实际码头工程，在本课题前期试验基础上，进一步分析研究不同水文条件下单桩、钢横撑、排架和群桩水动力特性。主要研究内容及创新成果如下: (1)在前期试验基础上，改进水动力特性测试系统，优化实验方案，共制定17组测试系统，开展码头现场试验，对水流瞬时压力数据进行采集，共得到1亿多个宝贵实验数据。 (2)基于随机过程理论与数理统计方法，运用MATLAB软件编程，ORIGIN等软件辅助计算，制定一套包括数据的标定转换、异常值调整、频域分析、数字滤波、时域统计分析、动水压力计算的可行的动水压力分析方法。数据处理后得到每个单点不同条件下瞬时压力信号、动水压力样本及其特征值。 (3)流速、水深与流向角对单个定位件上水动力特性都存在一定影响:水流流速与水流紊动强度存在一定正比关系，即随着流速的增大，水流紊动强度呈增大趋势;随着水深的增加，水流紊动强度与单个定位件上绕流阻力大小存在先增大后减小再增大趋势，此与流速随水深的变化同样存在大致对应关系。 (4)通过对不同流速下单桩绕流阻力求解，进一步计算得到山区河流绕流阻力系数大小约为0.30～0.45。 (5)群桩绕流中，受制于桩基间绕流流场的相互干扰，由江至岸方向并列桩基上动水压力均值及动水压力变幅表现为先减小后趋于平稳趋势。码头纵向上，串列排布的第二根桩基绕流情况会受到前方桩基尾流与遮掩的影响，其周围水体变得混乱，紊动强度加大，而到达第四根桩基时由于旋涡的脱落与能量的降低，其周围紊动强度减弱。同样，受到前方横撑与桩基绕流的影响，在码头纵向上，钢横撑表面动水压力均值有先增大后减小趋势，且横撑在来流正前方点处动水压力均值与变幅最大，水流紊动最强。 |
| 作者： | 沈立龙 |
| 专业： | 水利工程；港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 刘明维 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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