已建桥梁通航水流条件改善措施研究

采用水流数学模型研究方法,针对北江油金大桥桥区通航问题,首先对桥区现状通航水流条件进行了分析,揭示了桥区碍航原因为桥轴上游直线航道段长度不足、横流大。通过"改变航道走向、疏浚增加水深、筑坝调整流态"等治理措施,改善了桥区通航水流条件,理论上解决了油金大桥通航难题,为解决类似桥区的通航问题提供了参考。     

吉林九站松花江大桥河段航道整治方案研究

吉林市九站松花江铁路大桥桥区河道地形起伏大,枯水期航道尺度不足,水位落差集中,存在明显的陡比降。加之桥区临时建筑物未拆除,导致过水断面剧烈收缩,形成急流,严重碍航。采用二维水流数学模型对整治方案进行了计算分析。结果表明：扩大卡口断面和航槽疏浚不能有效解决该河段陡比降的问题,而采用复式断面对桥下游边滩进行开挖可较好地调整水流流态,降低流速,消除陡比降,通航条件较好,可为桥区河段急险滩整治提供借鉴。     

黄河多泥沙桥区河段航道整治技术

黄河银川段为典型的游荡性平原河流，河床质为细沙，易冲易淤。涉水设施易引起沙质河床泥沙运动规律改变、河床地形发生不可预测的冲淤演变，水流流态紊乱，不利于船舶通过桥区河段，碍航滩险增多，整治难度加大。通过河床演变分析，借助数值模拟技术分析各代表流量下多泥沙桥区河段的水流流态和夹角、涉水建筑阻水率等参数，研究桥区河段的航道整治技术，兼顾对行洪影响，固化航槽，寻求航道整治和行洪等的平衡。结果表明，该航道整治技术使航道整治、行洪与桥梁建设相结合，既可以满足航道通航条件，也可以满足行洪要求，有利于船舶通航和桥梁建设。     

南京长江大桥第六孔航道布置优化研究

受桥跨布置、水流流态、船舶流量等因素影响,南京长江大桥第六孔航道航标被碰频繁,桥区航道维护和通航安全的压力较大。在现行桥区航道布置和航标配布的基础上,通过分析桥区航道河床演变与水流流速、流向条件,提出了第六孔航道布置优化方案,减少航道轴线与水流流向交角,加大设标宽度,拓宽航道上段喇叭口形态,以期改善桥区航道通航条件。     

广州新光大桥桥区航道改移研究

广州新光大桥的建设影响了桥区航道的正常运营,为确保过往船舶安全通航及大桥自身安全,需对桥区段航道进行改移,在航道改移研究过程中,水流动力及其轴线位置最为关键,受水道碍航物等周边条件的制约,对相关问题进行了专题研究,为航道改移提供依据。     

南京长江大桥六孔航道航标配布研究

本文对大桥桥区六孔航道航标配布展开研究,考虑水流条件、船舶航行习惯等因素,提出大桥桥区航标配布调整方案,为南京长江大桥的桥区航道维护工作提供基础支撑。     

弯曲河道桥区河段航道整治研究

在弯曲河道建设桥梁后,由于桥区河段水流与桥轴线法线夹角、航线流速较大、通航净宽不足等原因,常导致船舶撞击桥墩等海损事故的发生,同时由于弯道的演变也会对桥区航道维护产生不利的影响;研究此类桥梁碍航问题具有重要的工程现实意义。结合工程实际,研究了弯曲河道桥区河段桥梁碍航成因,提出了整治方法与整治措施,可供类似工程参考。     

浅议弯曲河段桥区航道整治措施

水上运输具有运量大、成本低和能耗小的优点,然而桥梁的不断兴建,对船舶航行造成一定的影响,特别是处于弯曲河段内的桥区航道,由于桥区河段水流与桥轴线法线夹角、航线流速较大、通航净宽不足等原因,常导致船舶撞击桥墩等海损事故的发生,同时由于弯道的演变也会对桥区航道维护产生不利的影响;研究此类桥梁碍航问题具有重要的工程现实意义。本文结合工程实际,研究弯曲河道桥区河段桥梁碍航成因,提出整治方法与整治措施,可供类似工程参考。     

赣江新干枢纽—龙头山枢纽河段Ⅱ级航道整治方案

赣江新干枢纽—龙头山枢纽两坝间长河段虽为龙头山枢纽库区河段,但仍存在较多的通航安全问题,如局部区域水深不足、先期整治建筑物碍航和桥区通航不畅等。针对上述问题,提出了航槽浚深、丁坝拆除、航路调整等整治方案,并采用长河段二维水流数学模型对该河段Ⅱ级航道整治方案进行试验研究。结果表明：整治方案实施后,航道通航水流条件得到了改善,航道尺度均可达到建设标准。具体表现为：设计航道线内水深均能满足最低通航水深3.8 m要求,航道内横流减小,不良流态消失,航路更加顺直等。     

岛礁海域桥区航道规划及通航净空尺度的确定方法

舟山群岛海域具有通航岔道及通航船型多、航线交叉、潮流流态及通航条件复杂等特点,建设桥梁所需的航道及通航净空尺度确定方法有其独特性。以鱼山大桥为例,在充分分析船舶通航数据的基础上,结合桥梁、周边围垦工程实施后的数学模型计算潮流场数据,经多方案比选和航线优化,并采用船舶模拟试验验证,确定桥梁通航等级和桥区航道规划方案,得出合理的通航净空尺度和通航孔布置方案,为桥梁设计提供重要的技术支持。     

超临界雷诺数下桥墩紊流宽度的计算方法

桥墩紊流宽度的计算与水流雷诺数的范围关系较大,将影响到计算成果的合理性。结合山区河流超临界雷诺数条件,采用格子Boltzmann方法模拟桥墩三维紊流流场,并结合大涡模拟和运动边界处理方法,分析不同来流、河形等条件下的桥墩三维紊流宽度,由此建立了顺直河道和弯曲河道中圆型桥墩相对紊流宽度与弗劳德数之间的耦合关系。该研究成果通过四川邓家坝大桥航宽验算,与经验法及祖小勇算法比较,发现该方法得出的桥墩紊流宽度略小、其数值趋于合理。     

弯曲河道方形桥墩紊流宽度数值模拟

弯曲河道流态复杂,修建桥梁后桥墩对河道流场改变较大,对船舶航行安全非常不利。采用格子Boltzmann方法模拟桥墩三维紊流流场,并结合大涡模拟和运动边界处理方法,分析不同来流、弯曲半径等条件下的方形桥墩三维紊流宽度,由此建立了相对紊流宽度与弗劳德数之间耦合关系。利用上述成果,以四川新西林大桥为例进行验算,并与长江航道规划设计研究院的研究成果比较。结果发现,该方法得出的桥墩紊流宽度略大,但数值趋于合理。     

桥墩紊流宽度的试验研究

由于我国现行的《内河通航标准》(GB50139-2004)中,没有桥墩紊流宽度的计算方法,桥梁设计人员为了保证船舶航行安全,通常将桥梁跨度加大,这样既增加了结构设计的难度,又增加了工程的投资。通过水槽定床和动床试验,分析了行近流速、行近水深、来流角度、桥墩尺寸、桥墩墩型、桥墩冲刷等因素对桥墩紊流宽度的影响,利用量纲分析法对实测数据进行整理,推导出了桥墩紊流宽度的计算公式。     

航道边线与桥墩之间安全距离的研究

合理地确定通航桥梁的最小净空宽度,保证船队航行和桥梁安全,是桥梁建设和航道建设均应重视的问题。文章提出了计算通航桥孔宽度的计算公式。当桥梁轴线的法线方向与水流方向的偏角超过5°时,通航桥孔净空宽度应在一般航道宽度的基础上增加考虑水流产生的船舶横向漂移,并在桥墩和航道边线之间留有足够的安全距离。利用PIV技术,获得桥墩周围流场的准确信息,从水流紊动的角度,提出了安全距离的确定方法。     

深中通道工程对伶仃洋水流环境的影响

伶仃洋是珠江河口东四口门入汇的喇叭状河口湾,径、潮交汇,动力复杂。利用伶仃洋河口潮流数学模型从潮位、流速、流态、动力格局方面探讨了深中通道工程建设对伶仃洋河口潮流动力环境的影响。研究结果表明:深中通道工程建设对伶仃洋潮流动力环境影响的范围和强度均以西人工岛附近为最大,锚碇水域次之,东人工岛及桥区附近相对较小;近岛、桥局部区域潮位及流场的变化比较明显,对伶仃洋滩槽总体格局影响不大。     

韩家沱长江大桥方案选择与通航问题的研究

根据桥位选择的基本原则,在模型试验的基础上,从航道条件、河床演变、通航水流条件等方面对上、下桥位进行比较,得出韩家沱桥位（上桥位）为推荐桥位。通过对上、下桥位各桥型方案的通航净空尺度、桥墩位布置和施工因素对通航影响等方面进行研究,确定将韩家沱桥位432 m双塔斜拉桥作为推荐桥型。最后对建桥后的通航水流条件进行验证,并与建桥前进行比较,得出建桥后对库区航道通航影响较小,故韩家沱长江大桥方案选择合理可行。     

韩江东溪船闸通航水流条件优化试验研究

潮州供水枢纽东溪水闸段呈"C"形弯曲河道特点,新建船闸布置于弯道凸岸,上下游引航道中心线与河道交角较大。通过整体物理模型试验及自航船模验证试验,提出改善水流条件的具体措施。结果表明:通过降低通航标准、优化航线、开挖与调整凸岸岸线等措施,减小了引航道中心线与河道主流流向交角,减弱了上、下游引航道及口门区存在的横向流速、回流等不利流态;有效改善了东溪船闸的通航水流条件,为"C"形弯曲河段船闸布置提供参考。     

大涡模拟在河道平面二维水流模拟中的初步应用

通过丁坝对水流进行控制是航道整治中常用的工程措施,丁坝附近水流呈强紊动特性,大涡模拟相对于基于雷诺方程的时均模型对涡旋有较强的捕捉能力。在直角坐标系的基础上,将大涡模拟中的亚格子应力模型(SGS模型)引入河道水流平面二维数学模型中,通过盒式滤波函数将控制方程进行滤波,大尺度量通过控制方程直接求解,小尺度量借助Smagorinsky提出的亚格子尺度应力模型进行求解。采用空间等步长的正方形网格和交替方向隐式差分法对其控制方程进行离散求解。将模型初步应用于非淹没丁坝绕流的数值模拟中,计算结果表明,该模型对湍流旋涡的捕捉和水深计算较为合理,计算精度可满足工程实践要求。     

南京长江大桥第5孔开通上行通道可行性研究

目前南京长江大桥上行通航孔通过能力不足,充分利用大桥通航桥孔、增加开通上行通航孔,对于改善桥区航段通航环境、保障大桥及船舶通航安全是十分必要的。根据南京长江大桥所处航段的航道自然条件,通过分析不同年份河床演变及水流条件,提出大桥第5孔开通上行通道的可行性及开通方案。结果表明,南京长江大桥第5孔与现通航孔跨度相同,大桥河段水深槽宽,具备开通为通航孔的基础条件。建议近期只开通第5孔为大型船舶上行通航孔,未来可根据船舶通航情况适时调整。     

关于圆柱绕流水动力特性的大涡数值模拟研究

基于有限体积法建立描述不可压缩粘性流体三维运动的数学模型,引入浸入边界法的无滑移固定壁边界条件和大涡数值模拟的Smagorinsky．Lilly亚格子模型,针对层流（Re=100）和湍流（Re=3900）状态下的圆柱绕流流场进行数值模拟研究,验证结果表明该方法能较有效模拟非定常圆柱绕流流场的形态。在层流状态下圆柱体下游存在形态清晰的卡门涡街结构且无明显的掺混现象;在Re=3900的湍流状态下圆柱下游的掺混现象显著增强,圆柱下游约1．0D处的脉动强度达到最大值。