桥墩局部冲刷研究进展

阐述桥渡冲刷的分类及局部冲刷机理,总结局部冲刷深度的影响因素及局部冲刷的研究方法与现状,指出局部冲刷研究的难点、面临的挑战及今后的研究方向,为桥墩局部冲刷机理及冲刷深度预测提供参考。     

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...     

桥墩局部冲刷深度的预测

在现有国内外研究成果的基础上,从桥墩局部冲刷机理出发,利用不同国家的实测资料,用量纲分析原理和逐步回归分析,建立一种概念清晰、形式简单的桥墩局部冲刷计算公式。通过1个实例的计算结果表明,该计算方法切实可行,可为公路桥梁设计人员提供有益的参考。     

桥墩局部冲刷对建桥的影响分析

针对桥墩局部冲刷对建桥的影响,分析了桥墩局部冲刷的影响因素,列举出黏性土和非黏性土河床桥墩局部冲刷的计算公式,并根据物理模型试验所用的泥沙粒径和测得的桥墩局部流速,采用局部冲刷公式计算了拟建桥梁主副桥墩处的冲刷深度,分析比较得出拟建桥梁的最佳位置。研究结果为桥梁的设计提供了相应的技术依据。     

结构形式对桥墩局部冲刷三维性态发展的影响

选用基于动网格自更新技术的三维CFD冲刷模型,可以解决既有一维、二维计算研究方法的局限性以及准确性问题,对桥墩冲刷以及周边流场三维性态进行全过程动态跟踪分析.首先采用经典B.W.Melville实验环境以及实验数据,分别从流场、流速以及冲刷坑进行冲刷模型的准确性验证.进而利用该数值模型分别对3种典型桥墩(单柱墩、双柱墩、排墩)周边河床的冲刷深度、冲刷坑形态以及冲刷影响区域进行数值分析,通过数据分析得出各自完全不同的冲刷发展趋势与性态特征.通过对比分析可以看出,桥墩结构形式对桥墩局部冲刷三维性态发展有着显著影响,区分桥墩结构形式对桥墩冲刷设计、理论分析以及长期监测方案设置具有相当的必要性与重要性.     

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。     

漂石河床扩大基础桥墩局部冲刷深度的人工神经网络解

以西南大漂石河床成桥后测试的桥墩局部冲刷深度结果为基础,以其中26个实测数据为样本,用BP人工神经网络对大漂石河床桥墩局部冲刷问题进行拟合.测试结果表明,用拓扑结构为3-30-1的BP网络,经学习40 000次后,随机测试样本局部冲刷深度其计算结果和测试结果的相对误差不超过2%;时于急流测深带来的不可避免的差错,采用先对所有样本同时作为学习样本和测试样本进行测试,再根据水文学原理剔除明显错误样本的方法,同时利用BP网络的容错功能,以确保结果的准确性.     

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。     

圆柱形桥墩附近三维流场及河床局部冲刷分析

应用大型流场分析软件FLUENT，采用现代三维运动界面追踪技术VOF（volume of fluid）方法和标准k-ε模型，耦合求解对桥墩附近三维流场进行了合理模拟，得出了剪应力的分布特征，为河床冲刷分析和合理防护措施的制定奠定了基础．     

基于水流冲击响应的桥墩冲刷识别方法研究

在跨江、跨河桥梁中,桥墩的安全往往受到水流的影响.由于洪水冲刷导致桥墩自由段长度增加,降低了桥墩的稳定性,严重时可能造成桥梁失稳倒塌,因此对桥墩冲刷进行监测具有重要意义.然而,在洪水暴发期间,现有测量技术难以精准实施桥墩冲刷监测.为此提出一种基于水流冲击响应的桥墩冲刷识别方法,首先,建立桥墩简化模型及其振动方程,推导桥墩自由段长度与固有频率的关系;然后,基于桥墩在地基中的等效嵌固理论建立桥墩自由段长度的修正方法,进而提出桥墩自由长度计算方法;最后,基于ABAQUS有限元软件建立桥梁有限元模型,考察该方法在不同冲刷情况下的识别精度.结果发现,桥墩自由长度识别误差在6%以内,并且在不同波浪荷载作用下该方法均具有稳定性.通过现场实桥试验对本文方法进行验证,并比较了人工锤击和水流冲击两种激励方法的异同点.结果表明,两种激励方法所得结果相近,桥墩自由长度识别误差可控制在10%左右,且传感器便于安装、成本低、识别精度高,因此该方法具有较好的应用前景.     

桥梁墩台的护坦防护局部冲刷深度计算

运用水力分析和试验观测的方法,研究了桥梁墩台的护坦防护机理及防护效果。提出护坦宽度(BH)和顶面埋置深度是影响护坦防护效果的主要因素,并根据试验资料提出护坦防护墩台局部冲刷深度的计算方法。试验结果表明,通过在桥梁墩台周围设置护坦可以有效地减小墩台局部冲刷深度。     

丁坝浑水冲刷试验研究

局部冲刷对河道建筑物的安全影响很大,丁坝作为一种治河建筑物应用广泛但设计理论有待完善。通过水槽试验,研究了单因子变化对浑水条件下的丁坝局部冲刷深度的影响,研究表明:浑水冲刷有别于清水冲刷,丁坝淹没和非淹没的情况下,冲深与相关因子的变化关系有相同也有不同,研究结果可供工程实际参考。     

基于磁性标签石块的桥墩局部冲刷监测方法

针对桥墩局部冲刷监测存在服役环境恶劣、传感器需粗放式布设等特点,提出基于磁性标签石块的桥墩局部冲刷监测方法。桥墩局部冲刷监测系统,包括磁性标签石块和磁力梯度仪。磁性标签石块采用磁性标签浇筑成混凝土石块,通过运动自由度缩减的方式,避免了基于优化搜索的磁场梯度反演中的非线性和不适定性的问题,采用磁场梯度反演磁性标签石块的三维运动,实现桥墩局部冲刷的动态监测。在磁性标签石块的模拟定位试验中,最大误差为0.2m,最大相对误差为5%,满足桥墩局部冲刷监测的要求。磁场梯度、磁场梯度张量不变量及张量的模量均与冲刷位移场高度相关,可直接用于冲刷监测的早期预警。     

丁坝局部冲深计算的理论探讨

多年来,丁坝局部冲深计算大多局限在半经验半理论的回归分析计算方面,由于客观条件的不同,虽计算公式众多,彼此形式及结果也分歧较多。鉴于这种状况,根据流体力学原理、试验现象和数据,从理论分析出发,尝试性地提出了丁坝局部冲深计算理论公式,经与试验结果比较发现：理论公式的结构合理,与试验结果相符,从而为半经验半理论回归公式的进一步研究提供了理论方面的基础。     

水流强度对淹没式方桩局部冲刷特性的影响

为研究不同水流强度作用下淹没式方桩的局部冲刷特性及流场变化,开展了非均匀沙条件下的桩基局部冲刷试验,分析了桩周的冲刷地形、冲刷深度变化规律;利用OpenFOAM对不同水流强度下的桩周流场进行了模拟,讨论了桩前马蹄涡、桩周回流和下降水流的分布特点。结果表明:在清水冲刷条件下,桩周的冲刷坑深度、沙丘高度和受冲刷影响区域大小均随水流强度的增大而增大;在平衡冲刷地形下,高水流强度冲刷后桩周流动更加复杂,冲刷坑内的涡流强度大幅度提高;当水流强度接近1时,粗颗粒泥沙对细颗粒的屏蔽效应会在一定程度上影响桩周最大冲刷深度。     

基于局部冲刷的海底管道周围流动结构分析

基于N-S方程和泥沙输运方程,采用k-ε模型和SGS涡黏性模型为紊流传输模型;利用有限差分法进行求解,模拟的结果同Mao的试验值吻合良好。对不同管径影响的冲淤情况和流动结构做进一步模拟分析,得到了局部冲刷公式。k-ε模型和SGS模型的模拟结果表明,k-ε模型对于剪切应力的预测更具优越性。     

平潭海峡大桥薄壁空心墩翻模施工技术研究

近年来我国进入了跨海大桥的大建时期,各地跨海大桥项目纷纷上马。结合平潭海峡大桥的施工实践,详细地介绍了采用吊机翻模施工的海上薄壁空心墩的施工工艺。最后总结了该施工工艺的特点,以供同类结构桥梁施工参考。     

高墩刚构桥系梁抗震分析

为研究系梁对高墩刚构桥抗震性能的影响,以系梁设置位置、系梁与桥墩截面刚度比以及系梁模拟方式为基本参数,通过分析结构动力特性及地震响应的变化,研究系梁对结构抗震性能的影响。研究结果表明：设置系梁后,桥梁的横桥向抗震性能降低,桥墩和系梁均成为抗震设计的薄弱环节;从提高结构整体抗震性能的角度出发,在墩中设置系梁效果最优,其中系梁与桥墩截面刚度比取0.5效果最优;系梁端部出现塑性铰后,对结构抗震性能的影响很小,可预先将系梁设计为与墩身铰接,以兼顾静力性能、动力性能和稳定性要求。     

考虑高墩二阶效应的简化迭代计算方法

为快速计算高墩侧移所致的二阶效应,在经典解析法的基础上,提出一种新的计算高墩二阶效应的简化迭代方法.根据高墩与上部结构的不同约束情况,推导建立相应的迭代计算公式.将简化迭代算法分别应用于一座高墩连续刚构桥和一座高墩连续梁桥算例中,并将计算结果与有限元法计算结果进行对比.结果表明,经过4次迭代计算后,本方法即可达到收敛条件;对于高墩连续刚构桥算例,墩顶水平位移和墩底弯矩的简化迭代计算结果与有限元模型计算结果的相对误差分别仅为-0.11%和-1.18%;对于高墩连续梁桥算例,两者相对误差分别仅为1.04%和1.02%.