橋墩的沖刷是目前橋梁損毀的主要原因。橋墩周圍的水流結(jié)構(gòu)很復(fù)雜,下降水流、兩側(cè)的馬蹄形漩渦、尾部的尾流漩渦、橋墩兩側(cè)和墩后由床面附近釋放的小漩渦,這幾種漩渦體系組成了橋墩周圍復(fù)雜的水流結(jié)構(gòu)。現(xiàn)如今,國(guó)內(nèi)外很多專家學(xué)者都在研究有關(guān)橋墩方面的防沖刷原理,取得了豐富的科研成果,形成了成熟的理論體系。前人開展了系列的物理模型試驗(yàn),本文使用Flow-3D軟件模擬驗(yàn)證前人的研究成果,同時(shí)說明Flow-3D可以準(zhǔn)確模擬圓端形橋墩三維繞流和沖刷現(xiàn)象。本文采用數(shù)值模擬與理論分析相結(jié)合的手段,從圓端形橋墩周圍行進(jìn)水流的特征和變化進(jìn)行研究分析。模型試驗(yàn)中采用環(huán)翼式防沖板對(duì)橋墩進(jìn)行防護(hù)。其防沖的主要原理是通過改變橋墩周圍的水流結(jié)構(gòu),主動(dòng)降低下了降水流對(duì)橋墩的沖刷。經(jīng)過模擬計(jì)算得出:圓端形橋墩在安裝上防沖板后會(huì)顯著的減少下潛水流;當(dāng)防沖板安裝在水深1/3處位置時(shí),防沖刷效果最明顯;行進(jìn)水流的垂向流速是造成橋墩底部沖刷的主要因素,縱向流速次之,橫向流速影響最小,在安裝上防沖板后可以有效的阻擋下降水流的沖刷;墩前和墩后流場(chǎng)有明顯的區(qū)別,墩前的流場(chǎng)比墩后的流場(chǎng)受到橋墩的影響較小,墩后尾部渦流與回流現(xiàn)象較明顯。通過Flo... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

寶成鐵路石亭江鐵路大橋Fig.1Baochengrailwaystonetingjiangrailwaybridge

時(shí)也提高了研究效率。近年來，數(shù)值模擬技術(shù)的日漸取得了巨大的進(jìn)步已經(jīng)能夠較真實(shí)地反映水流的流約了資源和時(shí)間，同時(shí)也提高了效率。如今在我國(guó)數(shù)專家學(xué)者的重視，成為一種重要的科學(xué)研究手段，為利用數(shù)值模擬來研究圓柱橋墩的繞流問題緊跟時(shí)代刷問題的研究開辟一條新的途徑和研究思路。前人圓端形橋墩沖刷水力學(xué)特性水工模型試驗(yàn)的研模擬這一方法對(duì)該問題進(jìn)行求解，在三維數(shù)學(xué)模型中壓力等流場(chǎng)特征，對(duì)比驗(yàn)證數(shù)值模型和實(shí)際模型的實(shí)墩周圍的流場(chǎng)分布以及沖刷特性，初步探索水流與沖，建立模型，設(shè)定相應(yīng)的初始條件和邊界條件，對(duì)圓沖板之間進(jìn)行防沖刷對(duì)比的模擬，研究了圓端形橋墩用模型實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)（王丹 2017）驗(yàn)證了本文模擬結(jié)的實(shí)用性。 Flow-3D 軟件對(duì)模型進(jìn)行數(shù)值模擬分析的技術(shù)路線

墩：矩形橋墩、圓端形橋墩、圓形橋墩、尖端形橋墩；如圖3 所示。（2）拱橋重力式墩：普通墩、單向推力墩。輕型橋墩又包括：空心墩、柔性墩和柱式墩。本文主要探討圓端形橋墩，其形狀為矩形兩側(cè)各接一個(gè)半圓，雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但更易于水流流動(dòng)，能夠降低流動(dòng)阻力，在跨河橋中應(yīng)用最普遍。圓端形橋墩半圓加矩形的結(jié)構(gòu)對(duì)水流產(chǎn)生的影響比圓柱形橋墩更加復(fù)雜[23]。所以對(duì)圓端形橋墩的紊流特征進(jìn)行深入研究具有重要意義。圓端形橋墩 圓形橋墩矩形橋墩 尖端形橋墩?qǐng)D 3 梁橋重力式墩Fig.3 Beam bridge gravity pier15

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]環(huán)翼式防沖板對(duì)圓端形橋墩局部沖刷試驗(yàn)及水力特性[J]. 牟獻(xiàn)友,王丹,冀鴻蘭,李春江,喬春林.  南水北調(diào)與水利科技. 2017(05)
[2]橋墩上環(huán)翼型防沖板和開縫組合新型防護(hù)試驗(yàn)研究[J]. 牟獻(xiàn)友,喬春林,冀鴻蘭,李春江,王丹.  水力發(fā)電學(xué)報(bào). 2017(04)
[3]串聯(lián)環(huán)翼式橋墩間沖刷防護(hù)影響研究[J]. 柏濤,牟獻(xiàn)友,任致賢,洪龍生,吳金峰.  水電能源科學(xué). 2016(09)
[4]Clear-water local scouring around three piers in a tandem arrangement[J]. WANG Hao,TANG Hong Wu,XIAO Jiang Feng,WANG Yao,JIANG Sheng.  Science China（Technological Sciences）. 2016(06)
[5]單圓柱橋墩沖刷的三維數(shù)值模擬[J]. 吉鴻敏,張新燕,朱德蘭.  中國(guó)農(nóng)村水利水電. 2015(11)
[6]橋墩防沖板結(jié)構(gòu)控制因素及其優(yōu)化研究[J]. 李春江,牟獻(xiàn)友,王祚,田劍浩.  水電能源科學(xué). 2015(06)
[7]不同流量下環(huán)翼型防沖板結(jié)構(gòu)優(yōu)化試驗(yàn)[J]. 王祚,牟獻(xiàn)友,李春江,田劍浩.  水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào). 2015(02)
[8]環(huán)翼式橋墩最優(yōu)擋板形狀試驗(yàn)[J]. 陳艷梅,牟獻(xiàn)友,成蘭艷,張志澍.  水利水電科技進(jìn)展. 2014(03)
[9]環(huán)翼式橋墩擋板形狀對(duì)垂向水力特性的影響[J]. 陳艷梅,牟獻(xiàn)友,成蘭艷,李春江.  水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào). 2014(01)
[10]聲學(xué)多普勒測(cè)流原理及應(yīng)用研究[J]. 張春海,董曉冰.  吉林水利. 2013(11)

碩士論文
[1]圓端形橋墩的新型防護(hù)措施研究[D]. 王丹.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[2]環(huán)翼型防沖板和開縫組合防護(hù)對(duì)橋墩局部沖刷的影響試驗(yàn)研究[D]. 喬春林.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[3]基于Flow-3D的有壓管道水錘數(shù)值模擬研究[D]. 劉潔.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[4]圓柱橋墩繞流的數(shù)值模擬研究[D]. 吉鴻敏.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2015
[5]環(huán)翼式橋墩局部沖刷防護(hù)數(shù)值模擬研究[D]. 白佳樂.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 2013
[6]環(huán)翼式橋（閘）墩防沖刷實(shí)驗(yàn)研究[D]. 張萬鋒.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 2011
[7]橋梁墩臺(tái)局部沖刷與CFD仿真研究[D]. 劉震卿.湖南大學(xué) 2010
[8]圓端形橋墩周圍水流紊動(dòng)特性及紊流寬度研究[D]. 祖小勇.長(zhǎng)沙理工大學(xué) 2009
[9]橋墩局部沖刷深度預(yù)測(cè)方法研究[D]. 孟慶峰.長(zhǎng)沙理工大學(xué) 2008



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