【摘要】：立柱是近海工程中的重要構(gòu)件,沖刷是立柱結(jié)構(gòu)物穩(wěn)定性的最大威脅因素。基于這一工程背景,本文采用物理模型試驗(yàn)的方法,探討了單向流作用下立柱的沖刷問題,主要研究?jī)?nèi)容如下。首先研究了單向流作用下單個(gè)立柱的局部沖刷問題。重點(diǎn)探討了雷諾數(shù)(Re=UD/ν)對(duì)單樁沖刷的影響。本試驗(yàn)通過改變圓柱直徑的大小控制雷諾數(shù)的范圍。在試驗(yàn)沖刷過程中,不同雷諾數(shù)所對(duì)應(yīng)的工況均使用CIS(Contact Image Sensor)傳感器采集沖刷深度發(fā)展的時(shí)間歷程線數(shù)據(jù),得到?jīng)_坑深度的動(dòng)態(tài)發(fā)展過程。沖刷完成后,用3D地形掃描儀掃描地形得到?jīng)_刷平衡剖面數(shù)據(jù)。對(duì)時(shí)間歷程線數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,得到?jīng)_刷平衡深度和時(shí)間尺度的值,提出更準(zhǔn)確的沖刷深度計(jì)算公式,便可以計(jì)算出任意時(shí)刻對(duì)應(yīng)的沖刷深度。對(duì)平衡沖刷深度和雷諾數(shù)的關(guān)系進(jìn)行擬合,符合冪函數(shù)的變化規(guī)律。為了保證單樁底面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,工程中常常使用復(fù)合結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)單樁的沖刷防護(hù)。本文第三章研究對(duì)象是單樁與擴(kuò)展基礎(chǔ)的復(fù)合結(jié)構(gòu),試驗(yàn)中為達(dá)到?jīng)_刷防護(hù)的效果采用給單樁設(shè)置擴(kuò)展基礎(chǔ)的方法。擴(kuò)展基礎(chǔ)模型包括兩種,一種是深埋擴(kuò)展基礎(chǔ),主要研究了擴(kuò)展基礎(chǔ)的直徑和埋深大小對(duì)沖刷防護(hù)效果的影響;另一種是淺埋擴(kuò)展基礎(chǔ),主要研究了擴(kuò)展基礎(chǔ)的直徑和高度對(duì)沖刷防護(hù)效果的影響。防護(hù)原理是利用擴(kuò)展基礎(chǔ)的頂面削弱圓柱前下行流對(duì)沙床的淘刷力,擴(kuò)展基礎(chǔ)向上游延伸的部分可以防護(hù)沙床免受馬蹄形漩渦的沖刷,從而減小了圓柱上游沖坑的深度。試驗(yàn)結(jié)果表明,增大擴(kuò)展基礎(chǔ)直徑是沖刷防護(hù)最直接有效的方法,但是該方法存在著所需空間大、造價(jià)成本高、施工難度大的劣勢(shì)。因此可以考慮將埋深擴(kuò)展基礎(chǔ)、控制擴(kuò)展基礎(chǔ)高度的方法,分別與增大擴(kuò)展基礎(chǔ)直徑相結(jié)合,找到最適合工程環(huán)境條件的沖刷防護(hù)措施。該試驗(yàn)的結(jié)論可以為實(shí)際工程中擴(kuò)展基礎(chǔ)的設(shè)置提供建議。最后探討了單向流作用下群樁的沖刷問題,重點(diǎn)研究空隙率p對(duì)群樁沖刷的影響。空隙率p反映了群樁的疏密程度,每個(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ桶ㄒ欢〝?shù)量的單元樁。本試驗(yàn)通過改變單元樁(d=2.5cm)的數(shù)量控制空隙率的大小。群樁的外圍直徑D為15cm恒定不變。試驗(yàn)研究了空隙率p對(duì)群樁沖刷特性的影響。結(jié)果表明,當(dāng)p0.75,以單元樁周圍的局部沖刷為主;當(dāng)p0.75,以群樁周圍的全部沖刷為主。因此,當(dāng)孔隙率p足夠大,群樁的沖刷可近似為直徑D=15cm的單樁沖刷。另外,還研究了孔隙率p對(duì)沖刷深度和沖坑半徑的影響,隨著空隙率的減小,沖刷深度和沖坑半徑均有上升趨勢(shì)。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P751

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 陳兵;胡濤;蘇宗周;;圓柱基礎(chǔ)擾流環(huán)沖刷防護(hù)實(shí)驗(yàn)研究[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);2014年01期

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本文編號(hào)：2628295