北洺河大桥桥墩布设对河道防洪安全的影响

拟建北洺河大桥所处河段为大曲率弯道,且受地形条件限制,桥梁中心线呈大角度扇形布设。曲线桥梁与弯道水流交会,水流条件尤为复杂。为研究北洺河大桥斜穿弯道河流情况下桥墩布设对河道冲刷及防洪安全影响,设计制作了1:60正态物理模型,开展不同洪水重现期下曲线大桥斜穿弯道河流河工模型试验研究。试验结果表明:受桥墩布设交角及弯道水流的共同作用,原设计方案不同重现期洪水工况下均加剧了桥位处河道右岸的冲刷,最大冲刷深度3.54 m,威胁堤防安全;水流顶冲右岸产生壅水,最大壅水高0.48 m;桥墩布置对下游河道的影响范围264 m。适度调整7号桥墩与水流夹角,同时对右岸河床铺设宾格石笼,控制最大冲刷深度减小到1.68 m,有效改善了桥墩与堤防间的水流流态,优化方案保护了行洪安全。     

山区人行网箱桥水毁机理分析

山区河流常年水位较低,雨季河水暴涨。由于洪水历时短、来水量大,洪峰过程期河水冲刷能力强,山区人行小桥涵水毁破坏严重。该文利用数学模型对重庆市万州区插旗村格宾网箱便桥进行流场模拟,通过流场及桥墩受力分析得出网箱桥水毁主要原因为墩头压缩冲刷、网箱桥墩整体刚度差造成的桥墩侧偏、下沉等,并据此提出了优化设计建议。     

浅谈公路水毁的处理对策

对于公路水毁一定要了解水流、泥沙运动、河床变形的作用过程,尤其沿河路基水毁最多的是河湾凹岸冲刷、弯道螺旋流引起的,则应从研究螺旋流的发生、发展和消失出发,寻找河湾中冲刷的范围、深度等规律;再如,引起桥台、桥墩和丁坝冲刷的原因是流体边界层分离,不断地产生随机的旋涡体系,旋涡高速旋转的动能和旋涡中心的负压强,把床面泥沙挟带到下游的结果。     

路桥结合部位水毁规律模型试验研究

为揭示平原河段路桥结合部位水毁规律,开展路桥结合部位水毁现场勘查和10种工况的室内模型试验,研究桥台尺寸、阻水比、端头形状、坡比、挑角以及水流冲刷时间和水流流速等影响因素下的水毁规律.研究表明,路桥结合部位是公路桥梁工程水毁易发部位,具有显著的区域性特征;模型迎水面水流流速及其冲刷时间、水流冲刷淘空最大深度、水毁堆积物横向扩散范围及其竖向堆积厚度,在一定程度上反映了路桥结合部位水毁程度和变化规律;桥台长度越短则其安全性越高,水位越高则桥台水毁越强烈,桥台端头为圆弧状能有效降低其水毁程度;有一定坡度的桥台削弱了水流与其迎水面的接触作用力,从而降低了水毁程度;桥台挑角不同会产生不同的水毁破坏现象;水流冲刷时间越长、水流流速越大,桥台水毁越显著.试验结果与现场勘查实际情况相吻合,研究结果在路桥结合部位水毁防治方面有一定的参考意义和应用价值.     

冰盖下组合桥墩的局部冲刷特性及水力特性

为研究冰盖对组合桥墩局部冲刷及其周围流场分布的影响,基于动床冲刷试验,在不同覆盖条件下,分析了不同水流条件和桥墩尺寸对组合桥墩局部冲刷的影响,建立了预测明渠水流与冰盖流条件下组合桥墩最大冲刷深度的经验方程,并通过ADV测量了墩前的流场。结果表明:组合桥墩的冲刷模式与串列桥墩相似,最大冲刷深度始终出现在墩正前方;经验方程中来流水深、来流流速、桥墩尺寸、冰盖糙率均与最大冲刷深度呈正相关关系;在粗糙冰冰盖流条件下,墩前的垂向流速最大,导致其最大冲刷深度总是大于同等条件下的明渠水流和光滑冰盖流。     

考虑端部形状影响的矩形桥墩局部冲刷试验研究

文章以宽度相同、长度不同的矩形桥墩为研究对象,考虑矩形、圆端形、三角尖形3种典型端部形状,在铺设10 cm等厚定级配沙的矩形长直水槽内进行不同流速下桥墩局部冲刷室内试验,量测不同时刻桥墩周边测点流场、墩周冲刷坑深度等参数,结合基本理论对桥梁基础局部冲刷进行研究。结果表明：圆端形和三角尖形端部桥墩墩前下降水流和墩周马蹄形涡流强度较矩形端部小;在相同条件下,圆端形端部桥墩最大冲刷坑深度相对于矩形端部桥墩减小34.9%,而三角尖形端部桥墩最大冲刷坑深度相对于矩形端部桥墩减小66.7%;在保证矩形桥墩长宽比L/B≥2的前提下,当弗劳德数Fr≤0.111时L/B越小,墩周冲刷破坏程度越小,而当0.148≤Fr≤0.185时则相反。根据河道不同流速合理选择墩型,能够更好地预防冲刷破坏。试验结果可为桥墩局部冲刷设计提供参考。     

封冻河道中单排与双排桥墩周围流场的数值模拟

基于计算流体力学软件Fluent,运用多相流理论,建立封冻条件下单排桥墩和双排桥墩对桥墩周围流场影响的三维标准湍流数值模型,研究在封冻条件下不同桥墩直径与不同进口水流流速对桥墩附近水流湍动能的影响。结果表明:水流速度对桥墩周围流场的影响较大,水流速度越大,水流的势能转换为动能越多,桥墩周围的湍动能越大;桥墩直径越大,对河道过流断面的挤压就越大,但是桥墩周围湍动能却越小。相对于双排圆形桥墩条件,单排圆形桥墩条件下桥墩附近的流场紊动更剧烈,因而双排桥墩能有效地保护桥墩。     

涌潮水流引发的桥墩局部冲刷试验

针对河口地区桥墩等桩式建筑物在涌潮水流作用下出现的局部冲刷问题,采用物理模型试验对涌潮水流引发桥墩局部冲刷的机理以及局部冲刷坑形态变化进行研究。试验结果表明：涌潮水流引发桥墩局部冲刷过程中桥墩局部切应力逐渐衰减,潮头水流虽然引发较大的床面切应力,但是由于作用时间短,所以只造成大量泥沙起动,在后续快水阶段桥墩局部冲刷迅速发展;涌潮强度和弗劳德数越大,桥墩局部冲刷越强烈;不同截面形式的桥墩,方形桥墩在局部冲刷坑发展过程中,由于涌潮水流下切强度更大,引发了较强的涡系结构,导致迎水面冲刷比侧面绕流冲刷更强烈,圆形桥墩迎水面和侧面冲刷程度相差不大;方形桥墩进行不对称旋转时产生的冲刷深度比对称旋转时大。对试验数据进行多元回归分析后得到涌潮水流引发桥墩局部冲刷的综合计算公式,验证结果表明该公式具有较好的预测精度,与试验值最大误差不超过12%。     

水流冲刷作用下软体排守护边滩失稳机理概化模型试验初步研究

软体排是河道与航道整治工程中广泛应用的洲滩守护结构,排体所护边滩的稳定性对排体变形及服役状态具有重要影响.水流作用下的边滩局部动力环境复杂,其失稳模式与水下自由边坡模式不同,失稳模式及产生机理有待探究.基于概化物理模型试验,对排体守护下的边滩失稳模式及形成机理开展研究.研究表明,排体守护边滩会发生牵引型与滑覆型两种失稳形式,边滩牵引型失稳所引起的排体应变响应较小,发生在排体整个冲刷周期.排尾冲刷变形累计达到一定程度后会产生偶发性的滑覆型失稳,引起边滩产生大范围滑动失稳及排体大范围沉降变形;排体守护下边滩滑覆型失稳的机理：水流冲刷引起边滩潜在滑动面下移,随边缘冲刷深度的增加,潜在滑动面与水平面的夹角不断增大,稳定性不断降低,最终导致潜在滑动面力学失稳(F_s<1),引起内部边滩产生大范围的滑覆型失稳.     

透水牺牲桩减少上下游桥墩局部冲刷深度及机理

针对工程实际中常见的上下游桥墩局部冲刷的防护问题,通过室内模型试验和数值模拟相结合的方法,研究清水条件下采用透水牺牲桩进行前墩局部冲刷防护时,透水牺牲桩填充碎石粒径和淹没率2个因素对透水牺牲桩自身和上下游桥墩局部冲刷特征的影响规律。研究结果表明：无牺牲桩防护时,上下游墩的局部冲刷深度都随墩心距的增大呈先减小后增大的规律;当墩心距为4D(D为桥墩直径)时,前墩对后墩局部冲刷的防护效果最好;相同条件下(最佳墩心距)分别采用实体牺牲桩和透水牺牲桩对上下游桥墩进行防护时,二者均能有效减小上游桥墩的局部冲刷,透水牺牲桩防护时效果更好,且自身局部冲刷深度较实体牺牲桩可减小约30%;采用透水牺牲桩防护时,当其填石粒径为0.2D～0.25D、淹没率为1时,减冲效果最好;透水牺牲桩的透水性允许部分水流从桩身内部流过,有效减小了桩前下潜水流的强度,减轻了其掏底作用,从而有效减小了局部冲刷深度;与采用实体牺牲桩防护相比,透水牺牲桩及上游桥墩两侧的最大剪切应力分别约为前者的1/2和1/4;透水牺牲桩桩后低剪切应力区的范围更大。     

方形网箱减流效果的试验与应用

依据深水网箱实际尺寸和渔具水槽试验方法,设计方形结构网箱进行水槽减流实验。应用三维流速计测量网箱尾部各点在不同水流实验条件下的流速,分析相关数据,探讨网箱尾部的流速分布,评价浮式网箱的减流效果。流速测试范围在网箱后50～125 cm的2个水层,减流效果明显,结果显示:(1)网箱尾部的减流区域集中在网袋与来流垂直的投影面中部,而网箱两侧的流速略有增加;(2)当流速由32.23 cm/s增大到67.79 cm/s时,减流20%～45%。在网箱养殖海域设计应用网箱型的组合浮式防波堤,最大减流55%以上,表明能够满足深水网箱养殖的减流需要。     

网箱养殖大黄鱼血液中游离氨基酸含量的比较分析

采用柱后衍生高效液相色谱技术测定了深水网箱养殖大黄鱼、传统网箱养殖大黄鱼血液中游离氨基酸组成。结果表明：深水网箱养殖大黄鱼血液中呈味和鲜味氨基酸总量分别高出传统网箱养殖大黄鱼41.17％和85．54％，其变异系数分别为24．14％和42．37％。     

格宾网加筋煤矸石路堤稳定性及其强化措施

煤矸石是煤炭开采加工等工业过程中形成的煤炭矿渣,由于其工业价值低而被作为废弃物。考虑到煤矸石矿区公路路基填料缺乏和遵循变废为宝的环保理念,某高速公路建设工程采用了煤矸石填筑路基,并采用了格宾网加筋土结构形式,然而,有关格宾网加筋煤矸石路基的工作性能方面的研究匮乏。为此,以该高速公路建设为依托,通过现场试验研究格宾网加筋煤矸石路堤的力学与变形特性;在此基础上,建立相应的三维数值模型,进一步分析格宾网加筋煤矸石路堤的稳定性及其加固强化措施。结果表明：在退台式格宾网箱墙面的卸荷作用和格宾网网兜效应共同作用下,墙面附近的竖向土压力较低;格宾网加筋挡墙是一种柔性结构,其墙后侧向土压力小于静止土压力;提出了在坡脚下方埋设格宾网箱的加固强化措施,该措施可通过改变坡脚下方土体的力学与变形状态以及潜在滑裂面的形状,来增大路堤的抗滑力,进而提高格宾网加筋路堤的稳定性。     

浮式养殖网箱系统的数值模拟

对一种浮式网箱及其系泊系统建立了有限元模型。为了确保计算模型的准确性，对网箱系统的主要部件分别进行了模拟并与实验结果验证。进而对该模型在不同来流方向，以及网面阻力受水流遮蔽效应的影响进行了数值模拟研究。结果表明，所建立的数值模拟系统是有效和合理的，能够作为网箱设计和优化辅助系统。     

悬挂式止水帷幕基坑降水开挖对临近高铁桥墩影响

当含水层深厚时,基坑工程中常采用悬挂式止水帷幕,此时止水帷幕深度对基坑降水开挖引起的周边地表和建筑物变形有着重要影响。为了研究不同止水帷幕深度条件下基坑降水开挖对临近高铁桥墩变形的影响,采用三维有限元软件,对苏州某地铁车站基坑降水开挖过程进行数值模拟。结果表明:随着止水帷幕深度增加,临近基坑的高架桥墩沉降量逐渐减小,当止水帷幕深度41、91 m时,距基坑42.5 m处的高铁高架桥墩沉降量分别为31.88、4.18 mm;在悬挂式止水帷幕条件下,止水帷幕深度大于91 m才能满足基坑降水对临近高铁桥墩的沉降控制要求(≤5 mm)。     

盾构施工对已有建筑物基础沉降的影响分析

以郑州市盾构施工区实际土质情况为背景,采用数值仿真分析软件FLAC 3D,就盾构隧道对邻近已有建筑的影响进行数值模拟分析,从而讨论隧道与建筑物间距及埋深等因素对基础差异沉降的影响.计算结果表明,当隧道近距离穿过筏基下的土层时,隧道中心偏离筏基下中心线越远,不均匀沉降差越大,但超过一定范围,又逐渐减小.同时,考虑沉降量和整体倾斜两个特征变形允许值给出了可以忽略盾构施工对建筑物沉降影响的隧道位置范围.     

网箱养殖区野生许氏平的种群数量

利用非线性回归法,评估得到爱莲湾野生许氏平的丰度为0.01 ind/m2,种群数量大体和5.6个大型抗风浪网箱或135个筏式网箱放养的鱼类数量相当.野生鱼类将产生正或负的生态效应,和养殖鱼类竞争DO,因排泄而支持爱莲湾初级生产所需氮的0.8%~1.3%,同时消耗残饵和排出粪便.     

网箱养殖区野生许氏平的种群数量

利用非线性回归法,评估得到爱莲湾野生许氏平的丰度为0.01 ind/m2,种群数量大体和5.6个大型抗风浪网箱或135个筏式网箱放养的鱼类数量相当.野生鱼类将产生正或负的生态效应,和养殖鱼类竞争DO,因排泄而支持爱莲湾初级生产所需氮的0.8%～1.3%,同时消耗残饵和排出粪便.     

下卧倾斜硬层对非均布荷载下地基沉降的影响

从沉降计算的弹性理论出发,结合有限元数值分析,以地基表面到下卧硬层的深度与基础宽度之比(深宽比)和下卧硬层倾斜角(假设硬层倾向在所取分析截面内)为变量,探讨了下卧倾斜硬层对非均布荷载下地基沉降的影响。以数值计算结果为根据,得到不同形式荷载作用下的沉降(差)影响系数,并绘出图表以辅助工程实际应用,同时就计算参数对沉降的影响、最大沉降点位置随深宽比和倾斜角的变化而偏移的现象进行了参数分析。最后,给出具体应用示例,验证了该方法的可行性.