本文選題：明渠水流　切入點(diǎn)：阻水效應(yīng)　出處：《上海交通大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快,交通線路設(shè)計(jì)規(guī)劃不能只依賴陸地空間,跨水域交通作為目前解決該問題較為有效的手段已成為社會(huì)基礎(chǔ)建設(shè)的重要組成部分。橋梁等涉水基礎(chǔ)建設(shè)勢(shì)必會(huì)引起橋梁附近水域河床阻力、水流流態(tài)、流速分布、過流能力和岸坡穩(wěn)定等發(fā)生變化。因此,如何計(jì)算涉河橋梁下部基礎(chǔ)引起的水位雍高,如何評(píng)估橋梁建造后下部基礎(chǔ)對(duì)河道上下游河勢(shì)的影響范圍及影響程度,如何對(duì)橋梁阻水能力進(jìn)行量化論證并給出適用的概化指標(biāo),是水利工程師致力解決的一個(gè)重要問題。在較為全面且系統(tǒng)地回顧和總結(jié)了關(guān)于橋墩雍水這一主題的理論發(fā)展體系及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀之后,本論文將橋墩建造后上下游水面曲線變化規(guī)律作為研究對(duì)象,結(jié)合理論推導(dǎo)、水工模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值仿真計(jì)算手段,對(duì)橋墩周圍水位相對(duì)變化幅值進(jìn)行了一系列深入研究,提出了一個(gè)無量綱歸一化形式的橋墩阻水效應(yīng)經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式,具體研究?jī)?nèi)容如下:1.利用水工模型實(shí)驗(yàn)手段分析橋墩放置前后水面曲線變化,基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),從受力平衡及能量守恒兩個(gè)角度分析推導(dǎo)橋墩全局阻水效應(yīng)系數(shù)理論計(jì)算表達(dá)式,并通過無量綱、歸一化等數(shù)學(xué)手段提出一個(gè)僅與流態(tài)Fr有關(guān)的,用于計(jì)算橋墩阻水效應(yīng)的雙參數(shù)經(jīng)驗(yàn)簡(jiǎn)化公式;2.利用數(shù)值仿真計(jì)算手段模擬不同F(xiàn)r數(shù)的流態(tài)工況背景下,橋墩周圍特定計(jì)算域內(nèi)水位變化特征,分析并確定橋墩阻水效應(yīng)分布規(guī)律及影響范圍,依據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果率定橋墩阻水效應(yīng)經(jīng)驗(yàn)公式中的雙參數(shù),給出雙參數(shù)橋墩阻水效應(yīng)計(jì)算公式的修正形式及雙參數(shù)與流態(tài)Fr數(shù)的函數(shù)表達(dá)式;3.基于上述研究途徑及研究工作實(shí)施思路,利用水工模型實(shí)驗(yàn)手段探討不同阻水效應(yīng)影響因子對(duì)橋墩群周圍雍水幅值的影響程度及變化規(guī)律,總結(jié)描述相關(guān)影響因子與雍水幅值之間的定性關(guān)系。本論文所取得的具有重要理論和實(shí)際意義的研究成果,能夠?yàn)榇蟪叨群恿魉畡?dòng)力模擬中橋梁墩柱的概化提供一定參考依據(jù)。
[Abstract]:With industrialization and the acceleration of urbanization, the design and planning of transportation routes cannot rely solely on land space. As an effective means to solve this problem, cross-water transportation has become an important part of social infrastructure construction. The river bed resistance, water flow pattern and velocity distribution are bound to be caused by the bridge and other water-wading infrastructure construction near the bridge. Therefore, how to calculate the water level uvula caused by the lower foundation of the bridge, and how to evaluate the influence range and degree of the lower foundation on the upper and lower river regime after the bridge is built, and how to calculate the water level uvula caused by the bottom foundation of the bridge. How to quantitatively demonstrate the water resistance capacity of bridges and give the applicable generalization index, It is an important problem to be solved by water conservancy engineers. After a comprehensive and systematic review and summary of the theoretical development system on the theme of the uvula of bridge piers and the current research situation at home and abroad, In this paper, the variation law of water surface curve after pier construction is taken as the research object, combining with theoretical derivation, hydraulic model experiment and numerical simulation method, a series of deep research on the relative variation amplitude of water level around pier is carried out. In this paper, an empirical expression of water resistance effect of pier in dimensionless normalized form is presented. The specific research contents are as follows: 1. The changes of water surface curve before and after pier placement are analyzed by hydraulic model experiment, based on experimental data. This paper analyses and deduces the theoretical expression of the global water blocking effect coefficient of bridge pier from two angles of force balance and energy conservation, and puts forward a formula related only to flow state Fr by mathematical means such as infinitesimal, normalization, etc. The two-parameter empirical simplified formula used to calculate the water resistance effect of bridge piers 2.Using the numerical simulation method to simulate the variation characteristics of water level around the pier in the specific computational domain under the background of different Fr numbers. Based on the analysis and determination of the distribution law and the influence range of the water resistance effect of the pier, the double parameters of the empirical formula for the water resistance effect of the pier are determined according to the result of the simulation calculation. The modified form of the formula for calculating the water resistance effect of the double-parameter bridge pier and the functional expression of the two-parameter and the Fr number of the flow state are given. 3. Based on the above research approach and the practical thinking of the research work, By means of hydraulic model experiment, the influence degree and variation law of the influence factors of different water blocking effect on the amplitude of Yongshui around the pier group are discussed. The qualitative relationship between the related influence factors and the amplitude of the uvula is summarized and described. The important theoretical and practical research results obtained in this paper can provide a certain reference for the generalization of bridge pier columns in large-scale hydrodynamic simulation of rivers.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U442.3

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本文編號(hào)：1577331