桩群绕流阻力物理模型试验测量技术研究

由于压强差的存在和桩群表面的摩擦力,水流流过桩群时将产生绕流阻力。对于单根桩的复杂水流条件下绕流阻力的理论分析尚待进一步研究,桩群的阻力计算更显复杂,限于理论计算桩群绕流阻力的复杂程度,桩群水流阻力数值模拟和物理模拟技术仍处在概化模拟阶段。为了通过实测数据辅助研究桩群阻力概化方法,依托物理模型技术、传感器发展水平、软硬件系统集成技术而提出一整套对桩群阻力测量技术的解决方案,并分析了测量结果的合理性。     

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.     

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。     

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。     

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.     

考虑平台—群桩—水流—土体相互作用的导管架式海洋平台振动特性研究

文章分别采用平台—群桩—水流—土体相互作用模型和考虑附加水质量的等效桩模型,对三维平台结构在地震作用下的响应结果进行了比较研究。研究表明,等效桩模型的动力响应结果要大于考虑平台—群桩—水流—土体相互作用模型。分别采用平台—群桩—水流—土体相互作用的三维分析模型和简化模型计算平台的固有频率,通过比较两种模型的计算结果,对简化模型进行了频率修正,提出修正系数关系曲线。这种方法节省计算时间,提高计算精度,可为海洋平台的振动特性计算提供参考。     

水深平均k—ε紊流模型在大尺度水域中的应用研究

本文利用Patanker求解紊动输运方程标准的SIMPLEC计算程式,对小尺度丁坝绕流进行了模拟计算,取得了与水槽试验一致的流速分布结果。为了探讨大尺度水域紊动量K、ε壁面边界条件的给定,本文将水槽看成是一种比尺模型,将水槽试验流速分布按重力相似和阻力相似准则延伸到大尺度水域,并以此研究k—ε模型模拟大尺度回流的置信水平。计算结果表明通过选择合适的紊动量壁面边界条件,该模型对大尺度回流计算也能取得较好的结果。     

基于BP神经网络模型下的桩群阻力预测

在30m长、3m宽、0.26m深的循环水槽中,应用阻力相似理论进行物理模型桩群模拟,以试验中的实测桩群阻力数值作为期望值,建立基于BP神经网络的桩群阻力预测模型。应用该模型进行桩群阻力预测,通过对比实测数据,发现预测值相对误差很小,预测结果合理可信。由此可以认为,以物理模型试验数据为基础,依托神经网络进行桩群阻力预测的方法值得推广和探讨。     

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。     

考虑桩土变形协调的复合地基变形计算模型的初步研究

本文针对当前求解刚性基础下复合地基沉降变形时较少考虑桩土间变形协调的情况,对若干试验结果进行了分析,并对复合地基的单桩侧摩阻力分布形状作了一定的假定,简化计算,然后联合荷载传递法,Mindlin解答和弹性力学解答得到了单桩模型中桩体和桩间土的变形计算模型。     

简支梁桥上CRTS Ⅱ型板式轨道墩台挠曲力研究

根据简支梁桥上CRTS Ⅱ型板式轨道的结构特点,运用有限元软件建立了墩台挠曲力的计算模型,分析了底座与桥梁间的滑动层摩擦系数、墩台水平线刚度、扣件纵向阻力和轨道板、底座刚度折减系数对墩台挠曲力的影响。计算结果表明,墩台挠曲力随墩台水平线刚度的增大而增大,基本成线形关系;滑动层摩擦系数、刚度折减系数对墩台挠曲力有较大影响,而扣件纵向阻力的影响可忽略不计。     

New concept in analysis of floating piers for ship berthing impact

In this paper, special behavior of floating piers in the berthing event is assessed, and a new approach is presented for the analysis of these kinds of piers for berthing impact. Accurate estimation of berthing force is an important matter for appropriate design of mooring piles in these piers. In the pier design references, the traditional approach used in the design of fixed piers is extended to floating piers, ignoring distinctive response of these piers to berthing impact. In this paper, the fact of mobility and flexibility of structural system of floating piers are taken into consideration, and it is proved that energy absorption mechanism in these piers is different from that of fixed piers. Thus a new analytical approach and corresponding closed form formulations are presented in this paper for evaluating impact energy and induced berthing forces in these piers. The validity of presented method is shown by numerical simulations. Comparison of results of analysis by new and traditional methods in two typical piers shows that the traditional method underestimates berthing force in floating piers.     

往复流不同入射角条件下跨海大桥桥墩局部冲刷研究

文章以港珠澳跨海大桥工程为依托,采用理论计算和模型试验的手段进行研究,在公式得到验证的基础上,针对往复流不同入射角条件下桥墩局部冲刷深度问题进行探讨。结果表明:潮汐往复流条件下,桥墩上下游均出现局部冲刷,且上游冲刷深度大于下游;当桥墩迎流面与往复流流向基本垂直时,桥墩局部冲刷深度理论计算值略大于模型试验值,误差均在10%以内;在顺流面长度大于迎流面宽度的矩形桩墩墩型条件不变时,桥墩局部冲刷深度随往复流来流入射角的增大以变速率增大,且当入射角大于一定值时,桥墩冲刷深度趋于稳定。     

船闸闸首横向荷载及不平衡剪力分配方法

为提高闸首底板分段法的计算精度及其适用范围,针对规范中横向荷载分配方法的不足,在深入分析边墩横向荷载扩散传递机理的基础上,提出并列铰接悬臂梁法;并首次进行横向整体平衡分析,给出横向不平衡剪力的分配方法。结合工程实例计算,证明横向荷载分配之后进行内力调整的必要性。提出的2结点并列悬臂梁法,能够考虑边墩高度的影响,并反映横向荷载、弯矩分配比例不同的特征。对于承受横向不对称荷载的闸首,还应进行横向不平衡剪力计算和分配。与有限元结果比较分析表明,经横向荷载分配、横向不平衡剪力分配、内力调整后,底板内力计算结果有较高的精度。     

桥墩对周围海域水动力环境影响研究

建设在海岸河口水域的大桥桥墩,会增加桥位水域的阻力并减小过水断面,从而对周围海区的水动力环境产生一定影响,而海岸河口水动力较为复杂,单纯采用某一种研究手段往往难以全面地分析这种影响。文章以浙江省温州市大门大桥为例,通过对大桥所在的大、小门岛和沙头水道海域的水动力条件、泥沙条件及地形冲淤变化进行分析,掌握了该海域的水文泥沙环境与冲淤演变规律,对大桥建设后地形演变趋势进行了预测;然后又建立了二维潮流场数学模型,模拟研究大桥建设对周围海区的潮位、水流、潮量等水动力环境的影响。结果表明:工程建成后,工程对周围海域水动力环境影响仅在桥位附近,不会引起其他水道和海域的改变。     

港珠澳大桥工程二维潮流数学模型研究

文章建立了基于无结构网格的港珠澳大桥所在海区平面二维潮流数学模型,并采用潮流数值模拟手段对该海区的潮流动力进行了模拟研究,分析了大桥工程周围海域的潮流动力影响。为了在宽广海域中刻画桥墩的阻水影响,将桥墩概化为陆地,并采用桩基阻力处理方法处理桥墩阻力。通过研究采用了局部网格加密方法,桥墩处最小网格长度仅2.39m。研究结果表明:港珠澳大桥的建设对伶仃洋潮流的影响甚微。若以流速变化0.01m/s作为有显著影响的判断标准,则工程对潮流的影响仅限于内伶仃岛与桂山岛之间的大桥及人工岛附近。大量的研究结果可为论证港珠澳大桥建设方案的可行性提供理论依据。     

四跨连续刚构桥合龙顶推力计算与效应分析

以康家河大桥为背景,介绍了顶推力的计算过程,并分析了合龙顶推对施工控制、运营阶段的挠度及桥墩内力的影响。结果表明,施加顶推力对桥梁运营阶段的挠度影响很小,但能改善主墩的受力。     

船闸闸首部位结构内力的非线性有限元分析

考虑结构材料和几何尺度等非线性因素,应用ABAQUS有限元软件建立船闸闸首部位的三维数值模型;通过合理设置闸首部位边墩、底板、回填土和地基之间的接触,分别计算不同工况条件下闸首的结构内力;在验证计算成果合理性的基础上,探讨采用解析法和有限元法进行结构内力分析的优缺点及其适用条件.     

南京大胜关长江大桥6～8号主墩基础设计

介绍南京大胜关长江大桥6跨连续钢桁拱桥6～8号3个主墩的基础结构形式,并结合主墩基础结构的受力特点和施工方案,对主墩基础成桥及施工状态的结构进行检算,合理控制主墩基础结构的受力。     

瓦村枢纽下游引航道通航水流条件试验研究

为保证船闸口门区有利于通航的良好水流条件,采用整体定床物理模型对瓦村枢纽船闸下引航道及口门区通航水流条件进行研究。试验结果表明:受电站下泄尾水扩散及尾水渠出口右岸边坡挑流的影响,下引航道口门区水流流态较差,纵横向流速明显超标,不满足船舶安全航行要求。探讨了延长导航墙长度、扩挖尾水出口右岸边坡、增设隔流墩等措施对水流条件的影响,经模型方案比选及优化,确定了下引航道布置推荐方案,较好地解决了口门区横流较大的问题,使下引航道及口门区的水流条件满足船舶安全通航要求。