水流流向对圆柱群阻力特性影响研究

为解决工程实际中桩群码头的水流绕流阻力计算问题,以指导涉及桩群的物理模型试验和数值模拟计算等工作,在归纳总结已有的研究成果的基础上,通过先进的数显式测力设备和悬浮测力法对有限深度均匀水流中,不同水流流向对圆柱群绕流阻力影响的测试研究,得出迎流角对圆柱桩群阻力的影响规律,并得出圆柱桩群阻力的迎流角影响系数和其经验公式,并进一步归纳总结出迎流角度为θ的矩形排列圆柱桩群的总阻力计算经验公式;并通过试验测试得到了良好的验证,证实了这些研究规律和公式的正确性和可靠性.该研究成果进一步完善和发展了有限深度均匀水流中,水流流向对圆柱群绕流阻力影响特性规律,并指出该研究的工程意义与价值.     

有限深度均匀流中圆柱桩群绕流对流速的影响*

通过有限深度均匀流水槽试验研究不同圆柱桩群对均匀水流的绕流影响程度.通过多组试验研究数据对比分析得到圆柱桩群对均匀水流的影响规律;不同圆柱桩群对同样水流影响性质与程度的差别;不同圆柱桩群对水流流场影响范围的规律;圆柱桩群的阻流率、排架密度、桩群长度对水流流场的影响规律;不同流速的水流对圆柱桩群影响的反应规律;水流绕流圆柱桩群时,横向断面流速的变化规律等.研究分析还发现:桩群阻力是桩群影响水流的一个因素但非唯一因素,桩群的排列方式和桩群迎流角对水流流速的变化有不同程度的影响,且其影响程度大于阻力影响.     

桩柱水流绕流阻力特性及其计算

为解决工程实际桩基码头与桥墩的水流绕流阻力计算问题,以指导涉及桩基的物理模型试验和数值模拟计算等工作。对桩柱绕流阻力特性及其计算的研究做了详细的回顾、归纳与总结,并通过桩柱阻力测试试验研究,完善和发展了桩柱水流绕流阻力特性及其计算方面的理论,且指出了由于试验条件的限制所导致的研究余漏与有待继续完善之处。     

无壁面参数低雷诺数桩群阻力计算研究

桩群阻力的理论研究水平等,对于单桩绕流阻力特性尚未彻底研究清楚,而群桩有着不同于单桩的独特力学特性,其影响因素众多,关系错综复杂,所以寻求桩群阻力简化计算方法成为该领域内的一种主流。借助于循环水槽物理模型试验数据结果建立无壁面参数边界层模型,用于计算低雷诺数桩群绕流阻力,该模型的显著特点是工程实用性强,由于不考虑壁面参数,即简化了计算过程,同时计算结果也令人满意,计算值与实测数据的最大误差低于10%。     

桩群绕流阻力特性数值模拟研究

本文采用FLUENT软件,选择RNG k-ε模型及Simplec算法,对桩群绕流问题进行数值模拟,研究不同桩数及排列方式下的桩群阻力特性及阻流效果。     

墩柱绕流水动力特性实验和大涡模拟研究

利用水槽实验对浅水环境中大直径墩柱绕流的三维水流结构进行研究,基于粒子图像测速技术(PIV)测量了墩柱周围瞬时流速分布;另外基本有限体积法建立不可压缩粘性流体三维运动数学模型,采用Smagorinsky-Lilly亚格子模型,对雷诺数为6 000墩柱绕流湍流结构进行大涡数值模拟(LES)。研究结果表明,数值模拟流速分布整体与实验吻合较好,墩柱绕流结构存在明显的垂向变化,近底约10%水深范围内脱涡结构受到床面抑制,卡门涡街发展不充分。对墩柱绕流三维水动力特性的研究将为墩桩冲刷分析和水流荷载计算提供依据。     

桥墩周围紊流区宽度研究

通过数值模拟的研究方法,就桥墩附近的紊流区宽度展开了研究,利用圆柱绕流的研究成果,使用紊流理论,借助大型流场分析计算软件FLUENT,对桥墩周围水流流场进行模拟,分析计算了单圆柱桥墩和双圆柱桥墩群在不同水流条件下周围的紊流区宽度,得到一些有意义的结果.     

等效阻力法在感潮河段桥墩群概化中的运用研究

在经过率定和验证的长江下游感潮河段大范围二维潮流数学模型上,采用等效阻力法概化了苏通大桥桥墩群,指出运用该方法时需要注意的地方,同时给出了桩群概化的具体步骤,并分析了该方法的运用效果。研究结果表明,等效阻力法概化的桥墩群不会对大范围水动力(水位、流速及分流比)产生影响,仅桩周附近存在微小失真,可为感潮河段类似工程的桥墩群概化提供借鉴。     

圆柱绕流研究进展及展望

圆柱绕流问题广泛存在于水利工程、建筑工程和环境工程之中。通过对前人圆柱绕流研究的成果整理和分析,将其分为解析研究、物理模型研究和数值模拟研究3个阶段,总结了单圆柱、双圆柱以及圆柱群绕流在流动形态和圆柱受力特性方面的研究进展。分析发现,现有研究主要集中于简单条件下单柱和双柱的受力特性和尾流流场结构,今后需进一步开展柱群在海洋立管、高桩码头和环境工程等复杂条件下的研究,开发尾流形态的主动控制技术。     

船舶滑道下水水力动态模拟试验研究

依据相似理论,对船舶滑道下水这一复杂力学过程进行了力学分析并应用水力模拟试验的手段进行了探讨性研究,特别是就结构复杂的船架所受的水流绕流阻力的模拟做出实质性的探究。文中针对船舶滑道下水过程水力模拟试验研究建立一套指标以判定相似模拟试验是否相似。还就用何因素来判断船体和船架下水过程中的稳定性,提出了自己的看法。     

码头桩群对八卦洲汊道分流比的影响研究*

长江南京八卦洲是典型的鹅头型分汊河道,左汊为支汊,右汊为主汊。近年来,由于洲头冲淤及河流岸线开发利用程度提高等影响,河岸码头兴建数量增大,左汊分流比不断减小,其分流比的减小与码头桩群的阻力影响密切相关。本文利用平面二维水流数学模型计算研究了码头桩群对分流比的累积影响,结果表明:随着码头的不断兴建,汊道的水流阻力增大,左汊分流比减小明显。     

异型群桩水流载荷遮掩效应受力分析

中马友谊大桥采用群桩基础，洋流经过群桩时会产生纵向和横向位移。为了探索异型群桩水流载荷计算方法，通过单向水槽模型试验测量单桩、双桩水流载荷，提出异型群桩水流载荷公式，并结合群桩水流载荷试验结果验证计算公式的合理性。结果表明，并列双桩水流载荷随着桩心距增加而减小，桩心距大于5D时，双桩之间干扰效应消失；串联双桩中后桩水流载荷随着桩心距增加而增加，桩心距大于20D时，双桩之间遮掩效应减弱；随着流向角增加，后桩受到的水流载荷呈正弦分布，且随着桩心距变化出现不同趋势。     

三维复杂群桩水流力特性数值模拟研究

本文利用ANSYS Fluent,通过建立的三维水动力数值模型研究了矩型圆柱群桩在不同桩距条件下的水流纵向水流力、横向水流力及总水流力分布规律。同时,对目前实际工程中常用的菱型、圆型及哑铃型圆柱群桩在不同桩距下的纵向水流力、横向水流力及总水流力进行了研究。     

Mike21软件桩群概化方法在高桩码头中的应用

码头前沿水域的横流过大容易导致船舶撞击码头或系船缆绳断裂,进而引发安全事故,因此研究码头前沿水域的流场状况对码头轴线合理选取和船舶的安全靠泊有着非常重要的意义。基于桩群概化方法,采用Mike21软件中的三角形网格水动力模块(FM模块)对曹妃甸矿石一期、矿石三期高桩码头附近的流场进行了数值模拟,并与现场实测流速、流向进行对比验证,确定了模型中的桩群影响参数。在此基础上,深入研究相邻高桩码头桩群阻力对周边海域的影响,并对码头前横流进行计算和分析。此方法实施简单、计算效率高,对大范围海域影响研究结果合理,对高桩码头前沿水域有关流速、流向的计算结果更加准确,对码头轴线合理选取和船舶安全靠泊有重要的参考意义。     

预压软土地基对超长群桩承载性状的影响

建立超长桩和土体共同作用的三维非线性有限元数值模型,采用预压排水固结法研究软土地基预压后超长桩的承载特性,分析地基土固结沉降、桩身侧摩阻力、桩顶位移-荷载曲线和桩身轴力的变化规律。通过运用控制变量法对预压时间和预压荷载以及不同土质的预压效果进行分析,对比分析单桩与群桩对预压效果的敏感度,并分析固结度对超长桩承载性状的影响。结果表明:预压能较好地改善地基、提高超长群桩的承载能力。增大预压荷载,可增大土体的固结沉降和桩身侧摩阻力;延长预压时间,可提高桩身侧摩阻力,减小桩顶沉降和桩身轴力;预压对群桩的影响好于单桩;固结度越大,超长群桩承载性能越好;对于粉质黏土、黏土以及淤泥质粉质黏土,当预压时间分别达到90 d及180 d时,地基固结基本完成,预压不再改变土的力学指标。     

水流夹角对群桩局部冲刷影响试验研究

水流夹角对大型、超大型群桩的局部冲刷影响研究至今仍为空白。通过宽水槽试验,对梅花形大型桩群进行了水流夹角对局部冲刷影响的研究,得出不同水流夹角情况下的冲刷形态和由此产生的桩群夹角增深系数。为工程设计及规范中涉及局部冲刷条文的修订提供参考。     

自升式钻井平台插拔桩技术发展现状及趋势

针对自升式钻井平台在插桩和拔桩过程中面临的土工问题,系统地梳理插桩和拔桩涉及的关键技术。分析插桩过程中的土工试验技术、土体破坏机理、上硬下软地层承载力和桩脚滑移问题;阐述拔桩过程中的拔桩阻力计算方法和减小拔桩阻力方法的研究进展情况。在此基础上,根据目前面临的新挑战,提出今后自升式钻井平台插拔桩技术研究的重点,并预测其发展趋势。     

海洋平台桩基的冲刷机理

从桩基周围的水流结构和此水流条件下泥沙的运动来叙述桩基冲刷的过程,总结平台桩基冲刷的机理及影响冲刷坑位置与大小的因素,综合前人的研究,认为海洋平台周围水流状态对桩基的冲刷研究有待进一步深入。     

开口钢管桩竖向承载力计算方法*

开口钢管桩存在复杂的土塞作用,准确地计算其承载力是工程设计的关键。介绍了开口钢管桩的承载机理、土塞效应以及部分国家和地区的承载力计算方法,包括总竖向承载力、侧阻力以及端阻力的计算方法。列举了一工程算例进行对比分析,可为工程设计提供一定的参考。     

灌注桩在码头结构加固中的应用

灌注桩作为成熟的成桩技术在新建工程中得到了广泛的应用,将其引入到码头结构加固方面是可行的。文章结合工程实例,探讨了灌注桩在沉箱码头、方块码头、板桩码头和高桩码头等型式码头结构加固方面的应用情况和相关技术。介绍了采用钢质半封闭桩尖提高钻孔灌注桩端承力的技术,最后对灌注桩用于码头结构加固中的优点和不足进行了分析归纳。