發(fā)布時間：2022-01-14 10:06

　　在水流環(huán)境中,橋梁結(jié)構(gòu)物的存在會使其周圍流態(tài)發(fā)生變化,進(jìn)而產(chǎn)生局部沖刷。局部沖刷的形成大大降低了橋梁樁基的承載力,是造成橋梁結(jié)構(gòu)損毀、坍塌的主要原因之一。橋梁樁基的局部沖刷是海岸和近海巖土工程中的經(jīng)典問題,涉及流體動力學(xué)和土力學(xué)的交叉內(nèi)容,其機(jī)理與演化過程復(fù)雜,加之受當(dāng)前試驗技術(shù)和計算機(jī)模擬能力的限制,針對不同型式的群樁基礎(chǔ)的沖刷問題仍有很多方面尚待進(jìn)一步厘清。本文針對近海環(huán)境中的單樁、群樁基礎(chǔ)局部沖刷問題,開展了如下研究工作:1.通過室內(nèi)水槽試驗,采用攝像機(jī)實時監(jiān)測單樁樁周的沖刷深度變化,研究了不同水深和流速條件下局部沖刷的發(fā)展特征,試驗發(fā)現(xiàn):局部沖刷首先發(fā)生在樁側(cè)前方并逐漸向樁周擴(kuò)展,樁后先發(fā)生淤積后再沖刷;水深越大,流速越大,樁后淤積現(xiàn)象持續(xù)時間越短,樁周沖刷發(fā)展迅速且均勻,達(dá)到穩(wěn)定所需時間越久;樁周最大、最小沖深點首先分別出現(xiàn)樁的側(cè)前方和樁后區(qū)域,但隨著試驗的進(jìn)行其位置會發(fā)生變化。另外,單樁繞流的數(shù)值計算中發(fā)現(xiàn),底床最大切應(yīng)力位于樁側(cè)前方,說明初始沖刷從該部位發(fā)生,這與室內(nèi)試驗結(jié)果一致。2.針對實際工程中常見的矩形柱群（九柱柱群）,本文采用粒子速度成像（PIV）技術(shù)和壓力傳感器... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：185 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１邊界層分離不意圖??

第一章緒論??時為臨界狀態(tài)；當(dāng)Ｒｅ＞３＞＜１０６時，湍流禍街重現(xiàn)，此時為超臨界狀態(tài)。??由圖１．２可知，隨著雷諾數(shù)Ｒｅ的增加，圓柱柱后會產(chǎn)生周期性脫落的漩渦，??其脫落頻率／可用無量綱數(shù)Ｓｔｏｕｈａ丨數(shù)（Ｓｔ）來表征，Ｓｔ＝／Ｄ／［／（Ｄ為圓柱直徑，??（７為來流速度），且通過試驗表明：當(dāng)Ｒｅ＜２００時，ＳＫ０．２，且隨Ｒｅ的增大而增??大；當(dāng)亞臨界狀態(tài)（３００＜Ｒｅ＜３ｘｌ０５）時，Ｓｔ數(shù)穩(wěn)定在０．２左右；當(dāng)Ｒｅ＞３ｘｌ〇５時，??Ｓｔ數(shù)隨Ｒｅ變化較大，沒有明顯規(guī)律。??另外，圓柱繞流產(chǎn)生復(fù)雜的流態(tài)結(jié)構(gòu)的同時，圓柱也會由于表面壓強(qiáng)分布的??不均勻產(chǎn)生阻力（平行于流體流向）和升力（垂直于流體流向）周期性的變化。??單位長度圓柱體的阻力和升力可分別按下式計算：??Ｆｄ＝＼ｃｄｐＵ２Ｄ?（１－１）??Ｆ丨丨?ｐｌｆＤ?（１－２）??式中，ｐ為流體密度，ｔ／為來流流速，乃為圓柱直徑，＆、巧分別為圓柱所受的??沿流向的阻力和垂直于流向的升力，〇、〇分別為相應(yīng)的阻力和升力系數(shù)。其中，??由于圓柱的對稱性

說明上下游柱間為引力，當(dāng)ＺＶＤ增加到第三種流態(tài)的值時，Ｑ發(fā)生陡升并趨近??．單柱的。??雙柱并列時流態(tài)特征（圖１．４ｂ）主要為：（１）?１＜Ｌ／ＺＫ１．１－１．２，單漩渦脫落（ａ??ｓｉｎｇｌｅ－ｂｌｕｆｆ－ｂｏｄｙｂｅｈａｖｉｏｕｒ），雙柱間距太小，間隙流微弱，邊界層在上、下柱外??側(cè)脫落，尾部形成類似單柱的一列渦街，此時Ｓｔ數(shù)約為單柱的一半；（２）??１．１－１．２＜Ｚ７Ｚ）＜２－２．２，偏斜流形態(tài)（ｂｉａｓｅｄ?ｆｌｏｗ?ｐａｔｔｅｒｎ），雙柱間距變大，產(chǎn)生能量??較大的間隙流、且發(fā)生偏斜，雙柱各自的上、下剪切層均發(fā)生分離、脫落，在雙??柱后形成寬尾流（脫落頻率較小，Ｇ較小、Ｑ較大）和窄尾流（脫落頻率較大，??Ｇ較大、Ｃ／較小），且在一定間距比時可捕捉到雙穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象及間隙流發(fā)生周期性??的偏斜，Ｌ／Ｄ較小時，兩柱的Ｃ／均為正，柱間表現(xiàn)為明顯的排斥力，窄尾流的脫??落頻率約是寬尾流的３倍；（３）?Ｌ／Ｚ）＞２－２．２

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]高雷諾數(shù)下單圓柱繞流的DES三維數(shù)值模擬[J]. 李燕玲,蘇中地.  中國計量學(xué)院學(xué)報. 2013(04)
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博士論文
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碩士論文
[1]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
[2]圓柱群繞流的實驗及數(shù)值模擬研究[D]. 李強(qiáng).浙江大學(xué) 2014
[3]潮流作用下橋墩局部沖刷研究[D]. 李夢龍.天津大學(xué) 2012
[4]粒子圖像測速（PIV）技術(shù)在水槽波浪中的研究[D]. 龍曉警.天津大學(xué) 2009
[5]直立圓柱周圍流場與局部沖刷的數(shù)值模擬方法研究[D]. 陳志樂.上海交通大學(xué) 2008
[6]潮流作用下橋墩局部沖刷研究[D]. 韓海騫.浙江大學(xué) 2006



本文編號：3588311