【博士】橋墩附近流場特性及新型防護技術(shù)實驗研究【2007】

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內(nèi)容簡介

　　學科專業(yè)：水力學及河流動力學　　授予學位：博士　　學位授予單位：河海大學　　學位年度： 2007年　　橋墩局部沖刷問題一直為水利工作者所關注，盡管在過去的100多年里，橋墩周圍流場水力特性及防護工程、防護特性的研究已取得一些成果，但是局部沖刷理論還不是很完善，也還沒有任何一種被認為是完全行之有效的橋墩局部沖刷防護措施。本文提出了一種新型防護技術(shù)(橋墩周圍四面體透水框架群拋投防護方法)，并采用室內(nèi)水槽實驗和基礎理論分析相結(jié)合，運用現(xiàn)代量測技術(shù)，對橋墩周圍流場水力特性進行系統(tǒng)的研究，然后，對比分析了新型防護技術(shù)的具有好的防護作用和傳統(tǒng)防護措施的不足的原因，獲得如下有價值的研究成果：　　1．橋墩周圍流場特性研究　　a．本論文研究認為，橋墩對上、下游水流的影響范圍分別為3．21D和6．86D(D為橋墩寬度或直徑)；橋墩局部沖刷的起始位置不受水流特征因素的影響；　　且位于橋墩邊緣與水流方向約成±100。角處；引起橋墩周圍床面起始沖刷的是橋墩前緣附近側(cè)向壓力梯度驅(qū)使下的橋墩繞流，而不是下降水流和馬蹄形旋渦?！　．隨著沖刷過程的持續(xù)進行，水流的紊動變得更加劇烈。而沖刷坑深度的增加量會減小，直至平衡。得到橋墩局部沖刷防護工程應該在沖刷開始之前實施的結(jié)論。　　2．四面體透水框架群防護后橋墩周圍流場特性研究　　亂研究認為可以不考慮桿件的截面形狀對防護效果的影響?？蚣艿淖顑?yōu)布置形式應為尖頭迎水，其內(nèi)部z方向的逆向壓力會阻止床面泥沙在滲流壓力的驅(qū)使下從框架體桿件之間的空隙流失?！　?．四面體透水框架群破壞形式和防護參數(shù)研究　　a．對四面體透水框架群拋投防護后影響局部沖刷坑深度的各種特征因素(行近流速H、水深‰、泥沙起動流速U。、泥沙中值粒徑d。、橋墩寬度或直徑D、四面體透水框架群的桿件體積率對、框架群的相對放置高度Y和框架群布設范圍c等)進行了分析，提出了衡量四面體透水框架群拋投防護效果的抗沖系數(shù)L的定義?！　。對框架群的整體破壞形式和邊緣破壞形式進行了定義。提出了錨固或串接四面體透水框架來遏制整體破壞的發(fā)生、增大四面體透水框架群的防護范圍減輕邊緣破壞程度的方法。首次發(fā)現(xiàn)了被淘底塌落后四面體透水框架群所具有的二次防護能力且二次防護能力與四面體透水框架群的桿件體積率有關?！　．研究了相對流速、相對水深、模型沙的相對中值粒徑、四面體透水框架群的桿件體積率、相對防護范圍和相對放置高度對抗沖系數(shù)L的影響?！　?

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