【摘要】：橋墩的局部沖刷問題一直是橋梁在設(shè)計(jì)建造過程中的難點(diǎn),現(xiàn)存的橋墩大多以圓柱型、長圓柱型橋墩為主。在研究其橋墩周邊流場的時(shí)候往往只考慮了水流正面沖刷的情況,而河流的水流方向并不是一定的,在中國北方大多數(shù)河流的河道都屬于游蕩型河道,固定在河床的橋墩必然會(huì)與河流方向產(chǎn)生夾角形成斜交橋墩。本篇論文就斜交橋墩的問題分別用物理模型試驗(yàn)及數(shù)值模擬的方法進(jìn)行了試驗(yàn)研究。物理模型采用1:100正態(tài)模型水槽對不同斜交角度長圓柱型墩進(jìn)行了系列試驗(yàn)。對橋墩在不同水流強(qiáng)度、斜交角度條件下的沖刷坑形態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)觀測和分析。結(jié)果表明,斜交橋墩的沖坑幾何特性與正交橋墩存在較大區(qū)別。當(dāng)單寬流量10m~3/(s.m)且斜交角度15°以上時(shí),橋墩會(huì)出現(xiàn)共軛沖刷坑。當(dāng)橋墩斜交時(shí),背水側(cè)會(huì)出現(xiàn)順時(shí)針漩渦水流下降區(qū),迎水側(cè)墩尾處受水流頂沖形成局部沖刷坑;橋墩局部沖刷深度、體積、范圍等要素均隨水流強(qiáng)度及斜交角度的增大而增大,墩尾沖坑深度約為墩前的0.7倍。水流強(qiáng)度較小時(shí),規(guī)范公式計(jì)算值與試驗(yàn)值較吻合;水流強(qiáng)度較大時(shí),規(guī)范計(jì)算沖深小于試驗(yàn)值,減幅約為0.66~0.92。同時(shí)使用數(shù)值模擬軟件對斜交橋墩局部沖刷進(jìn)行了三維模擬,并與物理模型試驗(yàn)進(jìn)行了對比所得結(jié)果基本一致。對45°夾角情況下的橋墩進(jìn)行了細(xì)化的模擬分析,可較清晰地觀測到流場分布以及旋渦體系,沖刷坑形成的過程也可清楚展現(xiàn),同時(shí)對共軛沖刷坑進(jìn)行了比較,為以后探討橋墩沖刷與水流夾角關(guān)系提供了參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U448.27

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2775187