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。     

拖轮螺旋桨尾流对沉管或沉箱浮运的影响

随着沉管和沉箱体积的大型化,浮运船舶尾流作用不容忽视,但目前国内相关研究较少。根据外文资料中计算螺旋桨射流作用的方法,分析船舶尾流作用范围及其流速变化,并计算其在沉管或沉箱上的尾流作用力,为沉箱、沉管浮运提供计算依据。     

基于MIKE21对防撞设施桥墩处紊流宽度的研究

目前,对航道中桥墩处紊流宽度计算一般使用E=K_cK_sf(v,b,h)公式。但该公式并没有涉及航道地形的参数,也没有考虑到后续防撞设施的影响。为了研究防撞设施的布设对于桥墩处紊流宽度造成的实际影响,本文采用MIKE21软件,结合中运河桥和茹塘大桥实例,建立二维水流数学模型。通过对比数模与公式结果的误差发现,该一般性公式只适用于墩前水流较简单的情况。MIKE数模能更好地还原研究区域水文条件,直观反映紊流宽度,弥补了公式中关于桥墩附近复杂地形的空白,对将来公式修正提供了科学参考依据。     

桥梁方沉井浮运阻力研究

运用计算流体软件FLUENT对方形钢沉井浮运时受到的水阻力进行数值计算,得到了不同流速不同吃水工况下沉井外壁和沉井整体的水阻力,并将FLUENT计算结果与经验公式估算结果比较分析,验证了经验公式中只规定外壁为档水面积是不合理的.在实际浮运中沉井内壁也受到了较大的水阻力,并且不可忽略.依据FLUENT数值结果对经验公式进行修正,修正后的经验公式考虑了内壁受到的水阻力,可更准确地估算方形沉井浮运时的水阻力.修正后的经验公式可为工.--f~工程实际应用提供方便.     

沉管受限水域浮运航道设计*

结合现有项目工程的航道使用条件,依据国内外调研成果及爯内河通航标准爲爯海港总平面设计规范爲,对有限水域内大型沉管的浮运航道进行设计,得出航道设计的宽度与深度等关键技术参数,并在港珠澳大桥沉管隧道沉管浮运航道的选择中得到应用,通过对沉管在现场实测应用中分析计算,得出沉管浮运的航迹线.分析及研究成果经过实际应用验证,满足工程施工的要求.     

沉管管节浮运过程中波浪附加阻力的水动力学分析

波浪引起的附加阻力是管节海上浮运过程中总阻力的重要组成.采用基于势流理论的水动力学软件AQWA计算了管节浮运过程中的波浪附加阻力.通过建立管节及附属结构的三维有限元模型,确定管节的几何、物理性质,建立湿表面模型进行水动力学分析.对影响附加阻力的各因素,包括水深、航速、波浪谱及波浪要素等,进行了参数敏感性分析.计算结果表明,采用P-M谱的计算值较采用JONSWAP谱有所不同,附加阻力随水深增加而减小,阻力值与波浪周期及波浪入射角均有一定的关系,与波浪高度的平方成正比,且与拖航速度成正比.     

沉管管节浮运过程中波浪附加阻力的水动力学分析

波浪引起的附加阻力是管节海上浮运过程中总阻力的重要组成。采用基于势流理论的水动力学软件AQWA计算了管节浮运过程中的波浪附加阻力。通过建立管节及附属结构的三维有限元模型,确定管节的几何、物理性质,建立湿表 面模型进行水动力学分析。对影响附加阻力的各因素,包括水深、航速、波浪谱及波浪要素等,进行了参数敏感性分析。计算结果表明,采用P-M谱的计算值较采用JONSWAP谱有所不同,附加阻力随水深增加而减小,阻力值与波浪周期及波浪入射角均有一定的关系,与波浪高度的平方成正比,且与拖航速度成正比。     

荆江河段不同植被生态护坡的水流试验及应用

通过现场勘查、跟踪,分析了荆江河段河漫滩植物群落及植物种类分布,结合实际调查情况选取试验模型植物,开展不同植被对水流结构的影响水槽试验研究。结果表明,植被的存在对岸坡附近水流流速影响明显,增加了水流的阻力,对减轻水流冲刷有较好的防护作用,不同植被高度、不同种植密度对植被根部冲刷具有不同的影响。最后选取周天河段张家榨护岸工程段进行了不同植被生态护坡现场试验,生态效果明显。     

河道水流冲刷对推移质运动形态影响试验研究

水流冲刷下的床面是推移质运动的场所,研究微观床面形态对推移质运动的影响,有利于探究床面上推移质运动的规律,对河道治理有较好的促进作用。经过系列水槽试验,选取具有代表性的视频,采用图像识别技术,对视频中运动的物体进行标记,分析推移质在床面运动的规律,探究水流冲刷对推移质运动形态的影响。结果表明:大颗粒在床面上的运动方向与水流方向形成一个小于30°的、路径较直的夹角;小颗粒在床面的运动受近底流速的影响,聚集体会对河床表面水流进行树枝型分流,导致小颗粒的运动方向时刻变化,与水流方向夹角范围在0°～90°,在2个聚集体之间加速较为明显;不同形态的聚集体的稳定性不同,且聚集体之间可相互转化。     

含植被河道水流阻力系数试验研究

河道植被生态特征的多样性和水流运动的复杂性造成的水流阻力难以预估,生态型河道防洪能力计算存在困难。通过对含植被河道水流阻力系数试验及研究成果的回顾,梳理已有的研究方法、研究内容和相应结论,分析阻力系数的影响因素和计算取值,提出尚需进一步加强的技术途径和开展的研究方向:含植被河道模型试验的技术手段尚需改进,在强化植被层中紊流涡旋运动观测分析的基础上,加强对植被层水流阻力的机理研究;须针对植物随机生长和种群分布特点,加强对植被生态特征与水流阻力关系的研究,并进一步优化植被与河床共同作用下水流阻力的计算方法。     

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。     

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.     

不同坝型丁坝坝体周围水流紊动特性试验研究*

通过水槽试验,结合理论分析,研究丁坝附近水流紊动强度沿水流方向、水深方向和横向的分布规律。绘制5种不同坝体结构形式其周围水流脉动动能和紊动强度的分布等值线图并分析分布规律,进一步探讨不同坝体挑角对丁坝附近水流紊动强度和脉动动能的影响。     

基于土石围堰的子围堰应用效果评价

针对航电枢纽工程中土石围堰防渗效果问题,以岷江龙溪口航电枢纽工程为工程背景,在围堰内侧增加子围堰差解决围堰渗水的问题。通过对比高喷旋喷桩补强、水泵排水等方式,研究子围堰在质量、工期、成本等方面的优势。实际应用表明,子围堰可对原有围堰的防渗效果起到较好的增强作用,相较于在原有围堰的基础上使用高喷旋喷桩或者水泵强排的方案,子围堰在施工难度和经济效益方面更有优势。研究成果可为长江上游类似工程提供参考。     

山区急弯放宽河段水流分离现象试验研究

文章在分析山区河流形态的基础上,概化出急弯放宽河段的基本平面形态参数,引入了弯道放宽率这个因素,并在前人对弯道水流分离现象研究的基础上,综合考虑了弯道放宽率、弯道中心角、相对弯道中心半径、弗汝德数等因素的影响,通过物理模型试验,对山区急弯放宽河段的水流分离现象的发生和分离区的大小进行了系统的试验研究。研究表明,在文章的试验范围内,总的来说弗汝德数和弯道中心角越大、相对弯道中心半径越小,水流就越容易出现分离,但对弯道凸岸分离区的出现起主要作用的是弯道放宽率,当弯道放宽率大于一定值时,都将发生水流分离现象,而与其他因素没有关系,并且当弯道放宽率较大时分离区也较大。     

护心滩鱼骨坝工程的紊动特性与水毁特征研究

鱼骨坝工程是鱼嘴工程中较为典型的布置形式。通过水槽概化试验和理论分析,研究了鱼骨坝周围水流的流速及紊动特性,对坝体周围河床的变形情况及坝体水毁原因进行了分析。研究成果对鱼骨坝工程设计具有一定的理论价值。     

岷江犍为航电枢纽二期围堰施工通航水流条件研究

岷江犍为航电枢纽是岷江港航电综合开发建设任务规划中至关重要的一环,而岷江作为四川大件运输的重要通道,其水上运输意义重大。为保障施工期岷江航道畅通,特别是施工期导流中的二期围堰阶段,采取临时航道通航,对航道布置及航路调整较大。通过水工模型试验及船模试验测定水流流速、流态及船舶航行姿态等相关参数。结果表明,原设计方案在枯水期存在进口处水深不足、在大流量下纵向围堰堤头出现绕流流态的问题,对船舶航行极为不利。根据试验结果提出相应的优化措施,优化后基本消除或改善了上游进口处枯水期碍航及中洪水期围堰堤头绕流流态,使设计航道中游段流速分布整体更为均匀,改善了通航条件,为同类枢纽施工围堰通航提供参考。     

规则波作用下矩形浮式防波堤的消浪性能试验研究

探讨了正向入射的规则波与矩形浮式防波堤的相互作用关系,矩形浮式防波堤采用4条锚链与地基连接.通过试验研究了结构相对堤宽(W/L)、相对波高(H/d)、以及相对水深(s/d)等对波浪透射系数的影响.通过对试验数据的拟合,给出了(W/L)0.5的计算公式.     

矩形方箱浮式防波堤消浪性能研究

通过物理模型试验,探讨矩形方箱锚链锚泊浮式防波堤在规则波作用时,透射系数随浮箱宽度、吃水深度、锚链初始张力等因素的变化规律。研究结果表明:增大浮箱的宽度和吃水深度,可以减小透射系数;增加锚链的初始张力,可以限制浮箱运动,减小透射系数。