桥区航道通过能力分析

运用理论分析的方法探讨桥区影响航道宽度的因素,提出桥区航道通过能力的计算方法,认为确认桥区航道通过能力应考虑水深、航道宽度及桥梁净空高度等影响因素,桥区航道宽度应该是船航迹带宽度、风致漂移量、流致漂移量、船间安全间距的叠加。     

内河航道宽度的确定方法

为确保船舶在内河航道的通航安全,运用概率理论和船舶领域理论研究船间间距、船岸间距确定方法,运用水动力学理论研究弯道流致漂移量和船桥间距确定方法。研究结果表明:运用概率理论、船舶领域理论及水动力学理论研究船间间距、船岸间距及弯道流致漂移量、船桥间距科学合理;内河航道宽度的确立应综合运用各种理论。内河航道宽度的确定,有利于减少船舶交通事故发生的概率。     

超规范环境条件的海口新海港区口门航道通航宽度计算

针对超规范环境条件下的船舶通航宽度问题,综合考虑船舶自身操作特性、船舶航行基本尺度所需通航宽度、风致漂移量、流致漂移量等因素,采用基于风流漂移的船舶通航宽度计算模型计算代表船型所需双向通航宽度。在风流漂移模型中选取不同流速、风速情况下,船舶空载、满载等不同组合时风流漂移模型计算的航道宽度与《海港总体设计规范》计算的通航宽度进行对比,验证模型的适用性和准确性,计算超规范环境条件的航道宽度,根据计算模型分析不同风流条件组合下船舶的航速限制条件。     

急弯河段通航水流条件与航道宽度关系研究

急弯河段水流流态复杂,船舶过弯所需的航道宽度要远大于直线段航道宽度,也大于一般的弯区河段航道宽度。根据汉江下游马口滩急弯河段船模航行试验成果,总结分析了船舶在弯道段航行时占用的航宽与水流的关系,表明船舶以大致相同的航速上、下航行通过弯道时,上行时占用的航宽比下行时要小的多。流速或流向角越大,船舶的航迹带宽度越大,占用的航宽也越大。在此基础上建立了马口滩急弯河段航宽计算公式。     

大型邮轮进出海港所需通航宽度计算与软件开发

为提高大型邮轮进出海港通航宽度计算的准确性,避免发生搁浅事故,在《海港总体设计规范》中提出的船舶通航宽度计算公式的基础上,综合考虑邮轮自身操作特性、航行基本尺度所需通航宽度、风致漂移量、流致漂移量等影响因素,构建大型邮轮进出海港所需通航宽度计算模型。运用MATLAB开发计算软件,以快速实现不同航行长度、风速、海流流速情况下通航宽度的计算与分析。以"天海新世纪"号邮轮进出青岛港为例,分别应用"规范"和优化模型进行计算,验证计算模型和软件的有效性与可信度。     

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。     

考虑波浪影响船舶进出港航道宽度分析

建立波浪对船舶航迹带宽度影响的模型,并结合模拟仿真试验得出船舶在风、流和船速等影响下的航迹带宽度,计算在风、流、波浪和船速等因素影响下的航迹带宽度。根据相应的规范公式计算对应的航迹带宽度和单、双向航道宽度,并进行比较分析。     

基于船舶模拟器的航道航迹带宽度计算方法

航迹带宽度是航道规划、设计的重要参数,一直是航道宽度计算的难点。针对现行规范航迹带宽度计算系数取值困难的问题,基于船舶操纵模拟器,通过采集模拟试验仿真数据,采用将船舶航迹带宽度分为航线偏移量和船舶本身占用空间来直接计算航迹带宽度的方法。结合台州湾大桥区航道,仿真计算了典型风、流工况的航迹带宽度,仿真结果与现行规范计算结果基本一致。表明该方法可行,且具有很好的实用价值。     

失控船拖带系统建模与航迹带模拟研究

基于船舶操纵性运动方程和拖缆的三维动力学运动方程,建立了"拖轮-拖缆-失控船"船舶拖带系统动力学模型.采用数值汁算法实现了拖带运动的模拟.拖轮操纵运动模型采用MMG模型,为提高拖带系统建模精度.建模过程中引入了风、浪、流干扰子模块.并采用由试验数据建立的经验公式处理风、浪、流对船舶拖带系统的影响.共分析了无风、浪、流影响,风、浪、流单独影响,风、浪、流联合作用等5种影响状态,并分别进行了模拟计算.模拟结果表明:风对被拖船航迹带的影响相对较小,但拖带系统的漂移较大;流对被拖船航迹带的影响比风的影响大,但相比之下拖带系统漂移较小;波浪对被拖船航迹带的影响最大.航迹带宽约等于被拖船的船长.     

连续弯道内水流运动的特点

利用数学模型,采用带旋流修正的紊流模型,同时借助VOF方法描述自由表面,对6个连续反向弯道中的水流运动特点进行了数值计算,分析了连续弯道中的主流线分布,不同来流情况下的纵向水面流速变化以及横向环流在连续弯道中的发展过程.结果表明,在连续弯道中,高流速区均出现在弯顶前凸岸一侧;连续弯道两个反向弯段的横向环流也是反向的,下一个弯段的环流发展受到上一个弯段环流明显的抑制作用;随着上游来流量的增大,弯道中最大纵向流速的位置由弯顶前凸岸处向弯顶下移,顶冲点下移,纵向流速沿弯道宽度方向的分布趋于均匀,水流"走直"的趋势明显.     

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。     

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。     

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。     

S形弯曲河段低水头闸坝枢纽口门区通航水流条件研究*

以老口枢纽为例,分析S形弯曲河段上低水头闸坝枢纽引航道上、下游口门区水流特点,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。研究结果表明：通过修改上下引航道隔墙形式、局部地形开挖、岸坡回填、增设潜丁坝,以及调整凸岸岸线等措施,调整了引航道中心线位置并缩小引航道中心线与河道主流流向交角,减弱及消除了上下游引航道及口门区存在的回流、挑流及隔墙堤头的绕流等不利流态,有效改善了老口枢纽的通航水流条件,为S形弯曲河段低水头闸坝枢纽设计提供参考。     

上海内河跨航道桥梁防撞设施分析

针对上海内河跨航道桥梁水上防撞设施,对桥梁防撞体系、船撞力计算方法进行论述,结合内河跨航道桥梁自身特点和最新防撞理念,对适合内河跨航道桥梁的防撞方案和设施进行分析。结果表明:适合上海内河跨航道桥梁水上防撞的防撞设施主要有固定或浮式防撞装置和桩基防撞墩两种类型,若这两种类型防撞设施不具有施工条件,一般采用小规格缓冲材料对桥墩进行防护;对于与黄浦江直接连通的支流桥梁,除小规格缓冲材料,一般采用防护桩。     

Experimental study on the width of the turbulent area around bridge pier

At present, the method of calculating the turbulent flow width around the bridge pier is not given in the "Standard for Inland River Navigation" (GB50139-2004) in China, and the bridge designer usually increases the bridge span in order to ensure the navigation safety, which increases both of the structural design difficulty and the project investments. Therefore, it is extremely essential to give a research on the turbulent flow width around the bridge pier. Through the experiments of the fixed bed and the mobile bed, the factors influencing the turbulent flow width around the bridge pier have been analyzed, such as the approaching flow speed, the water depth, the angles between the bridge pier and the flow direction, the sizes of bridge pier, the shapes of the bridge pier, and the scouring around the bridge pier, etc. Through applying the dimension analytic method to the measured data, the formula of calculating the turbulent flow width around the bridge pier is then inferred.     

岷江龙溪口航电枢纽工程船闸总体布置与通航条件研究

针对龙溪口航电枢纽船闸工程建设过程中出现的居民渡河安全、船闸临时通航和下游河床下切等问题,采用二维数学模型对工程河段施工期下游水流条件和导流第三期工程第一个汛期(三期一汛)船闸上引航道通航水流条件进行数值模拟。结合工程的具体情况,提出新民客渡临时过渡方案。结果表明,下游河床下切预判数据、三期一汛枢纽调度和船闸运行方案保证了施工期工程河段两岸居民的渡河安全,有效解决了河床下切对船闸通航的影响,确保三期一汛岷江航道的畅通。     

桥梁主通航孔施工期通航方案及保障措施

我国内河水域新建桥梁在对主墩进行施工过程中,为了确保船舶正常通航,海事部门要求实行单向通航。因此,主墩施工期间桥区水域可能出现船舶排队等候过桥的现象,船舶等候过桥势必增加桥区水域复杂的通航环境,目前海事部门规定桥区水域(单向通航)航行的船舶之间应保持足够的安全距离。通过建立数学计算模型对桥区水域(单向通航)通航船舶之间安全距离进行量化研究,探讨出桥区水域船舶之间安全距离计算方法。为海事部门制定桥区水域通航安全管理规定、维护桥区水域良好的通航秩序和船舶过桥安全提供科学的理论依据。     

船舶失控漂移模型在防波堤水域的应用研究

建立防波堤水域船舶失控漂移模型，设定防波堤工程所在海域的自然条件、防波堤口门有效宽度、进出港口船舶尺度等参数。通过设定船舶在防波堤口门外失控点至防波堤口门的距离，计算船舶在偏航、风、流共同作用下从失控点开始至防波堤口门的横向漂移量，根据计算结果来判断船舶是否有与防波堤发生碰撞的危险性。