圆柱桩群绕流特性试验研究

通过水槽试验,研究了不同圆柱桩群对均匀水流绕流流态的影响程度,对比分析多组试验研究数据发现了: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态影响范围的规律,圆柱桩群的阻流率、排架密度和桩群长度对水流流态的影响规律,不同流速水流对圆柱桩群绕流流态影响规律.得出结论:桩群阻...     

串列双方柱绕流的数值模拟

采用有限体积法,利用RNG k-ε模型对雷诺数Re=22 000情况下二维串列双方柱绕流进行湍流数值模拟。着重研究了不同的方柱间距比时上下游方柱所受到的阻力、升力与涡街特性,以及各方柱后尾流的变化情况。计算结果表明:上游方柱受力明显大于下游方柱,但两方柱脉动频率几乎相等,而升力有较大差别;下游方柱所受阻力沿水流方向随着间距的增加而增大;受上游方柱尾流作用,下游方柱升力增加,脉动较单柱情形时明显变大;分析了不同间距下流场的演变情况。     

基于理想流的群围堰绕流解析理论

运用复变函数理论研究了理想液体平面势流的多圆柱绕流,导出了多圆柱绕流的解析解,并对其特殊解进行分析,得出当L/a>3时多圆柱间相互干扰消失;为防止围堰发生过大冲刷,应在距围堰0.75 a范围内防护;防止发生的围堰绕流对行船产生影响,避免轮船对围堰的撞击影响施工进度和质量,应在上游距桥址>0.5L处设置防撞栏;避免绕流流线变化过大,桥轴线方向与水流流速方向夹角一般应控制在α≤5.°     

基于理想流的群围堰绕流解析理论

运用复变函数理论研究了理想液体平面势流的多圆柱绕流,导出了多圆柱绕流的解析解,并对其特殊解进行分析,得出当L/a>3时多圆柱间相互干扰消失;为防止围堰发生过大冲刷,应在距围堰0.75 a范围内防护;防止发生的围堰绕流对行船产生影响,避免轮船对围堰的撞击影响施工进度和质量,应在上游距桥址>0.5L处设置防撞栏;避免绕流流线变化过大,桥轴线方向与水流流速方向夹角一般应控制在α≤5.°     

2D非稳态方柱绕流的数值模拟与分析

用有限体积法对与来流夹角为45°以及夹角为0°的方柱绕流进行了数值模拟分析.从对方柱的绕流的数值模拟结果可以得出倾角为45°的方柱对尾涡的影响较之倾角为0°的方柱要大得多.由此可知,特征长度越大对柱体尾部涡影响越大.同时还对方柱的受力进行了计算和分析,并与现有实验数据、文献资料进行了比较,两者互相吻合.     

高雷诺数下方柱绕流特性的数值模拟

为研究高雷诺数为22 000下方柱周围流场形态及气动力特性,基于开源计算流体动力学（computational fluid dynamic,CFD）软件OpenFoam平台,采用基于动态亚格子模型的大涡模拟（large eddy simulation,LES）方法,对均匀来流作用下的方柱绕流进行了三维数值模拟.首先,通过对基于时间积分的平均积分分量的比较,验证了本数值计算的准确性;其次,深入分析了方柱周围及其尾流区的流场结构,给出了流场结构的平均和湍流特征,并在此基础上,研究了其气动力特性;最后,分析了两种长径比下表面压力的展向空间相关性.研究结果表明:雷诺数为22 000下方柱尾流区回转长度为1.37倍方柱宽度,Strouhal数为0.121,脉动升力系数为1.40;展向长度取8倍方柱宽度可更准确地获得周围湍流特性.      

双向流固耦合的圆柱式桥墩绕流的三维数值模拟

考虑双向流固耦合并利用软件ANSYS CFX模拟了圆柱表面涡脱的产生和变化过程,结合工程实际给出了计算实例,采用有限体积法对流体力学控制方程Navier-Stokes进行离散,用SIMPLE方法求解,分析计算了圆柱表面周向压力系数分布情况及圆柱的阻力系数、升力系数及Strouhal数,得到了流体与结构物相互作用对圆柱绕流特性的影响。结果表明:由于圆柱受到水流的作用,圆柱的升力及尾流特征显示周期性变化,并出现单一频率振动。     

负载下CFRP约束混凝土应力-应变关系分析型模型

为研究负载水平对FRP(纤维增强复合材料)约束混凝土柱峰值应力和峰值应变的影响,根据32个CFRP(碳纤维增强复合材料)约束混凝土圆柱构件和16个CFRP约束混凝土方柱构件的试验结果,引入负载影响因子,对J G Teng提出的CFRP约束混凝土柱峰值应力和峰值应变计算公式进行修正.在此基础上分析了CFRP约束混凝土柱构件轴向-侧向应变关系,以J G Teng本构模型为主动约束关系,建立了负载下CFRP约束混凝土应力-应变分析型模型.研究结果表明:模型理论曲线与试验曲线接近,修正后的峰值应力和峰值应变与试验结果较吻合,圆柱构件的误差约10%,方柱构件的误差在15%左右.      

计算区域尺寸对列车绕流数值模拟的影响

对于列车绕流数值模拟而言,其计算区域越大,边界条件对计算结果的影响越小,但过大的计算区域会导致计算工作量和计算时间的增加,因此,计算区域尺寸的选取是列车绕流数值模拟的关键之一。通过建立12种不同尺寸的计算区域模型,结合数值模拟方法,研究其对列车压力分布特征及气动性能的影响。研究结果表明:数值计算仿真得到的气动力系数与风洞试验得到的气动力系数的误差4%;当计算区域上游高度≥8倍特征高度时,头车鼻尖驻点压力系数基本稳定在1.0左右。通过对比不同大小计算区域的计算结果可知,流线型高速列车绕流数值仿真的推荐采用最小计算区域尺寸为:高度方向为12倍特征高度,宽度方向为24倍特征高度,长度方向上游为12倍特征高度,下游方向为24倍特征高度。     

复杂流态下系泊船的水动力特性研究

为研究复杂流态下系泊船的水动力特性, 在最佳系缆方式未知的情况下, 通过约束船舶横荡、 纵荡、 艏摇三个方向的运动近似替代缆绳的约束作用, 建立系泊船简化模型。 在完成网格无关性和数值方法可靠性验证的基础上, 对常规流态以及复杂流态下系泊船的粘性流场进行数值模拟, 分析系泊船水动力系数和运动响应的变化规律。 结果表明： 随着水流流速的增大, 纵向力系数变化受到水流流向角的影响明显, 横向力系数及艏摇力矩系数变化较小, 垂荡、 纵摇、 横摇增大; 随着水流流向角的增大, 纵向力系数变化较为复杂, 横向力系数增大, 艏摇力矩系数先增大后减小, 垂荡、 纵摇、 横摇增大; 复杂流态下和一定流向角水流下系泊船的水动力系数和运动响应较为相似。     

走廊层面交通小区划分方法的优化

基于公交客运走廊划分的交通小区，可为走廊公交线网优化提供更为符合公交乘客出行特征的需求分析和预测基础.本研究针对公交客运走廊特点，将走廊划分为直接影响区和间接影响区，提出分层次的交通小区划分理论.针对走廊不同影响区在需求预测和分析中对结果精度要求的不同，基于大数据选取更加适合公交走廊交通小区划分的聚类指标，提出直接影响区细分和间接影响区合并的划分方法，并通过引入聚类因子初步确定聚类数目和交通小区中心对传统聚类方法进行改进，克服了传统聚类方法随机选取聚类数目和中心而影响聚类精度的不足.最后，基于多源异构大数据对广渠路走廊进行实例验证，结果表明，本研究提出的分层次小区划分方法较传统方法在适用于公交客运走廊需求分析和预测划分精度方面更优.     

钉形粉喷桩加固海相软土地基的现场试验研究

针对常规粉喷桩处理海相软土地基中存在的搅拌不均匀、桩身强度低等问题,提出了钉形双向搅拌粉喷桩的施工工艺.以连云港至临沂高速公路软基处理项目为例,进行了现场单桩施工扰动、单桩静载试验,并对试验过程中的孔隙水压力、土压力等参数进行监测.结果表明:钉形粉喷桩由于上部桩径扩大且进行复搅,使变径深度处的超静孔隙水压力最大,且超过土体的上覆有效应力,单桩施工影响在5～10倍桩体半径范围内;由于增大了上部桩径,承载力比相同直径的双向搅拌粉喷桩和常规(单向)粉喷桩的单桩极限承载力分别提高了36％和76％.因此,钉形粉喷桩具有对施工扰动小、单桩承载力高等优越性.     

多腹薄壁桥墩局部冲刷试验研究

介绍了一种新型桥墩即多腹薄壁墩的局部冲刷试验成果．认为桥墩周围的水流以绕流桥墩的相对较强的马蹄型漩涡系为主要特征．并讨论了冲刷过程,给出了预测冲坑深度及大小的关系式,可供估算同类型桥墩的冲刷参考．     

Experimental Study on Turbulent Width around Bridge Piers

Introduction The fluid state near a bridge pier usually changesshortly after the new bridge is built. The unsafe navi-gational area around the bridge pier, where the shipcollisions against bridge piers frequently occur, is de-scribed by turbulent width.Ch…     

降水沉降对竖向受荷单桩的影响

针对地下水开采引起的地面沉降区段,研究了降水沉降对竖向受荷桩基的影响.基于单相流假设和Bishop有效应力原理,结合简化的直线型土水特征曲线,建立了反映地下水位下降桩周土饱和-非饱和沉降的数学模型.假设桩土界面极限抗剪强度随深度递增,桩土界面的荷载传递函数为理想弹塑性模型,桩端土采用双曲线模型,采用剪切位移法计算分析了...     

均质土中半埋入完整桩的瞬态波动响应

基于回传射线矩阵法,研究均质土中半埋入完整桩在半正弦脉冲激振力作用下桩顶的频域及时域响应,并与全埋入完整桩作对比,进一步分析外露桩长、土性参数对桩顶速度导纳和反射波的影响．结果表明：半埋入完整桩的速度导纳有大波峰夹小波峰的特征循环,相邻大波峰之间频率差反映外露桩和入土桩的长度;桩侧土刚度越大,反射波曲线整体向下偏移量也越大．     

基于ANSYS 8．0的挤密桩应力分析

结合大型有限元分析软件ANSYS 8．0对挤密桩挤密成孔过程进行三维有限元模拟,在土体参数一定的条件下,通过逐渐增大孔壁挤压力分析桩周土体的应力变化情况：通过非线性迭代计算,得出孔壁挤压力极限值及其对应的塑性挤密半径．从而分析桩周土体挤密效应随应力增加变化的规律。分析结果能更准确地反映挤密桩挤密成孔过程桩周土体的受力状态．为进一步研究挤密桩综合作用效应提供了一定的参考依据。     

既有桩基影响下隧道开挖地层变形规律研究

为了研究城市隧道沿线邻近既有桩基的情况下,隧道开挖导致的地层变形规律,本文通过一个透明土物理模型试验并采用基于PIV技术的土体内部断层三维变形量测系统监测变形,得到了在既有桩基影响下,隧道施工过程中的地层规律。研究结果表明:隧道开挖引起的周围土体变形区域主要位于隧道上方及上方左右两侧,变形主要以竖向沉降为主,水平变形为辅,砂土地层呈现出整体较均匀变形模式,竖直与水平方向变形均大致对应隧道轴线对称;砂土地层中,隧道掌子面在桩基-隧道中心轴线前时,隧道周围地层变形较小,即隧道开挖的影响还未到达(刚到达)该区域;掌子面位置经过桩基-隧道中心轴线切面后,该切面上地层发生持续变形,直至掌子面位置距离该面约2倍直径后重新达到稳定平衡状态,变形基本完成。     

圆形桥墩紊流范围数值研究

合理布置桥区航道对于船舶在桥区的安全航行非常重要.桥墩的紊流范围是布置桥区航道时要考虑的一个重要指标.文中分析了顺直航道圆形桥墩紊流范围的相关主控因素.通过设置主控因素的序列数据,数值模拟计算并经回归分析,得出了顺直航道圆形桥墩最大紊流范围的经验表达式.研究结果表明,桥墩最大紊流范围与水面流速和桥墩直径密切相关,且流速和桥墩直径越大,桥墩紊流最大范围也越大.