斜交桥墩布设防撞装置影响通航研究

随着船舶大型化、航道等级提升以及船撞桥墩事故频发，山区河流通航河段早期建设涉水桥墩存在较多的斜交桥墩，即桥墩与水流方向普遍存在夹角，通过安装防撞装置对该类桥墩进行防护是主要的方式之一。为揭示斜交桥墩布设防撞装置引起阻水特性改变对船舶运动的影响，通过数值分析软件ＦＬＵＥＮＴ建立二维数值分析模型，研究高雷诺数下桥墩设防方式、斜交角、桥墩间距对船舶受力及运动的影响。研究结果表明:斜交角与船舶艏摇力矩成正比；布设防撞装置引起船舶船艏力矩增大，船舶通航所需的安全航行间距增大；设防桥墩与船舶间距在0～18ｍ（1倍装置宽度）范围内对通航有显著影响。本研究成果对于山区河流的安全通航问题具有一定的参考价值。     

钢结构防撞装置的防撞性能对比分析研究

随着钢结构在建筑行业中的普遍应用,许多跨度大、高度高、承载重及承受动力荷载等建筑结构也大量采用钢结构来替代原始的混凝土结构。该文以重庆万州长江公路大桥为依托工程,以拱形自浮升降式防撞装置的防撞带为研究对象,采用ABAQUS建立了桥梁防船撞的有限元仿真模型,研究钢—混组合结构防撞带与全钢结构防撞带在5000t典型船舶撞击下的防御性能,分析了两种防撞结构的施工及养护优劣性。计算分析结果表明,全钢结构防撞带的防撞性能优于钢—混组合结构防撞带,且施工难度以及养护维修难度相对更优,可为桥梁的安全防御提供参考依据。     

万州长江公路大桥防撞装置结构稳定性及通航净空尺度

为了研究万州长江公路大桥防撞装置的通航适应性,分别采用有限元软件ABAQUS、物理模型试验等方法对该装置的结构稳定性及通航净空进行了分析。模型计算和试验结果表明,船舶撞击防撞带后,防撞带保持了较好的完整性,船舶也未出现擦刮大桥拱圈和自身翻覆现象,满足桥、船和防撞设施"三不坏"原则,防撞装置对大桥能进行有效地防撞保护。     

微山船闸大桥桥墩防护方案的选择

微山船闸上游船闸大桥是微山二线船闸配套工程设施,横跨京杭运河主航道上,其中右岸桥墩处于微山二线船闸上游引航道的右边坡上,过往船舶时有碰撞,本文阐述了通航孔的桥墩防撞的必要性及原理,并对防撞方案进行了优选。     

走锚漂流船舶撞击下桥墩基桩损伤分析

某挖沙船因洪水冲击走锚漂流,与下游浔江特大桥非航道孔桥墩发生碰撞。通过对事故时水文气象、漂流船舶状态与受损状况、受损桥墩外观调查,采用超声对测法和反射波法分别检测了撞击区域桥墩混凝土内部损伤和桩基桩身完好性,基于ABAQUS有限元软件分析了走锚漂流船舶作用下桥墩桩身应力、位移和损伤分布,综合分析判断事故中桥墩的损伤状况,为事故的后续处理提供技术依据。结果表明:桥墩碰撞处无开裂和明显破损,桥墩桩与盖梁间连接完好,上部结构与桥墩间搁置正常;碰撞区域混凝土内部无明显损伤,受撞桥墩桩身结构完整无明显缺陷;高危损伤区域为变径处系梁的左上和右下连接处;船舶走锚与船舶漂流对桥墩的撞击作用效应差别巨大,可判定本次碰撞事故未对受撞桥墩结构造成损伤。     

三峡水利枢纽永久船闸人字门防撞装置设计

三峡永久船闸是三峡水利枢纽目前唯一的通航建筑物。因此，船闸的安全运行是保证川江航运畅通的关键。确保船闸安全运行的一个重要措施就是在人字门前设置防撞装置，以免遭下行船舶（队）因突发故障的撞击。防撞装置设计既要满足库水位变幅大、过坝船舶类型多、排水量大的要求，还应考虑永久船闸整体美观、经济合理、操作简单和维护方便。在比较了国内外大型船闸人字门防撞装置的设计后。提出三峡永久船闸人字门防撞装置的设计方案为：用钢丝绳作为拦船索，绳两端与槽内的升降机架用剪力销连接，升降机架由闸墩上的卷扬机启闭。三峡永久船闸防撞警戒装置具有投资较少、结构新颖、操作简单和维护方便等特点。在我国的通航建筑物中属首次使用，为船闸人字门防撞装置设计提供了有益的借鉴。     

Mike21软件在航道通航条件影响评价中的应用

为了评价226省道九圩港大桥工程建设对航道通航条件的影响,文章通过Mike21二维模型模拟了航道引水、排水两种情况下桥梁建设对航道通航条件的影响。根据模拟结果,水流在桥墩、导航桩、防撞桩附近会产生绕流,导致桥区出现横向水流,但是横向流速大于0.3 m/s的横流宽度较小,对船舶的航行安全影响不大。     

高速横流作用下内河船舶偏转状态研究

我国内河航道是世界上运量最大、运输最繁忙、通航条件最复杂的航道之一，而横流是影响船舶安全通航的重要因素，目前国内外学者主要分析低速横流对船舶航行的不利影响，但对船舶在高速横流作用下运动情况研究较少。为揭示高速横流对内河船舶的影响，并对高速横流在航道中的整治利用进行可行性分析，通过数值模拟和概化模型试验，观察高速横流下船舶的运动形态以及不同喷射口压强，不同船－墩间距对船舶偏转的影响。结果表明:高速横流可以在桥墩前方形成弧形干扰带，拨开船艏，实现船桥避碰；船舶经过高速横流时依次经历船身顺直前进、船艏向远离桥墩偏转、船身回正、船尾向远离桥墩方向偏转四个阶段；喷射口压强越大，相同船－墩间距下船舶艏向角峰值越大，船舶到达艏向角峰值处位置越靠前，船身回正所用距离越短；船－墩间距越远，相同喷射口压强下船舶艏向角峰值越小。     

防撞浮箱对桥墩绕流影响的数值研究

在桥墩自由液面处加装防撞浮箱是目前常用的桥墩防撞方法。为了揭示防撞浮箱对桥墩绕流的影响，该文选取圆形桥墩，通过求解不可压缩流动RANS方程，采用雷诺应力(RSM)湍流模型，数值模拟了加装防撞浮箱的桥墩绕流。首先通过与圆柱绕流模型试验的对比，验证了数值仿真方法的合理性和结果的精确度；然后再进行不同水深下，加装不同截面形状和不同截面尺寸防撞浮箱的桥墩绕流数值计算，分析了防撞浮箱和水深对桥墩阻力系数、流场结构以及桥墩局部冲刷的影响。结果表明：加装防撞浮箱将增大整个结构的阻力，改变桥墩后部的涡结构；防撞浮箱截面形状和尺寸的变化都会对桥墩绕流产生影响，进而影响桥墩自身结构和桥区航道的安全通航，此外水深变化也是不可忽略的因素。研究结果可为桥墩防撞浮箱设计提供相关参考。     

新安江马目大桥通航孔跨度研究

新安江马目大桥位于"Ω"型弯道出口狭颈处,由于两岸陆上选址的条件限制,桥轴线与水流存在一定的夹角,为了保证船舶通航安全,利用数学模型对桥轴线附近的水流流场进行计算,据此对通航孔的跨度布设合理性进行分析,为桥跨布设提供科学依据,可供类似桥梁设计时参考。     

深中通道工程对珠江口水动力环境影响

深圳至中山跨江通道工程(简称深中通道)连接深圳和中山两市,跨越珠江口内伶仃洋"三滩两槽",大型人工岛及大量桥墩的存在必然对珠江口水域的水流动力环境造成一定的影响。通过伶仃洋潮流物理模型试验,研究深中通道各工程方案对珠江口水动力环境的影响。研究结果表明:A2方案(伶仃航道隧道+矾石航道桥梁)对潮位影响最大、其他次之;人工岛及桥墩附近水域流态变化较明显,以人工岛最大,通风井、锚碇、主塔、索塔等建筑物次之,非通航桥墩附近流态变化不明显,桥轴线5 km以远水域已基本不受工程影响。总体而言,各工程方案对伶仃洋滩槽格局影响都不大,结合其他专题研究,一致推荐A3方案(伶仃航道桥梁+矾石航道隧道)作为深中通道合理可行方案。     

跌坎式底流消能工跌坎深度确定及工程应用

由于受地形条件和下游高速公路桥墩的限制,某水库工程在选择消能工和体型的布置上难度较大,最终设计采用底流消能。为研究消力池的体型、消能效果和出池水流对高速公路桥墩的影响,开展了水力学模型试验。采用降低消力池底板高程形成跌坎式底流消能工,取得了良好的消能效果,临底流速降低明显,下游河道水流对高速公路桥墩的水力冲击明显减弱。所得成果可为类似工程的消能研究提供参考。     

港珠澳大桥对珠江口水域水动力影响的数值模拟

港珠澳大桥连接香港、珠海和澳门三地,横跨珠江口水域,大桥沿线大量的桥墩和海中人工岛必将对珠江口水域的水动力环境产生影响.采用平面二维潮流数学模型模拟了建桥前后珠江口水域的水动力变化和影响程度,采用非结构网格模拟桥墩和人工岛的形状,有限体积法求解水沙控制方程.模拟结果表明,大桥工程引起的水动力变化区域主要集中在东、西人工岛上下游各5 km及非通航区桥位上下游各1 km范围以内水域,对珠江口水域的水动力分布格局基本不产生影响.     

铁路跨河桥梁工程防洪评价常见问题探讨

针对连淮扬镇高速铁路约200座桥梁工程要考虑防洪评价共性问题,如大量桥墩布置在行洪或排引水渠道内、堤身设计断面布置桥墩、桥轴线法向与水流交角偏大等进行总结并探讨解决措施、提出建议。导致桥墩位置布置不合理的最根本原因是铁路线位的确定过程中水利部门参与不深入,防洪评价专题工作开展滞后,未能在设计时充分考虑堤防安全、河势稳定、行洪通畅等因素。另外,方案设计仅依据已颁布的水利相关规划,未参考正在编制或修编中的重大水利规划是引起防洪安全隐患的另一重要原因。高铁桥墩通常尺度较大,有明显水流控导作用,墩柱与水流交角较大时会引导水流冲刷堤岸,对堤防安全造成直接威胁。分析表明加大桥跨和偏转桥墩是两种潜在的解决方法,但前者增加投资成本,后者受限于当前桥梁设计理论,加大桥跨可能伴随施工困难显然不是最佳解决途径,桥梁设计的"斜桥斜做"理论亟待突破。     

高坝洲升船机防撞梁设计

对防撞梁的应力应变分析,采用幂函数弹塑性本构关系,根据碰撞过程中的能量转换原理,推导了碰撞终了时刻钢梁的最大塑性变形和碰撞力表达式,并以满足船厢厢头门受到的撞击力低于其强度和钢梁具有一定的塑性变形以充分吸收船舶撞击的动能两项要求为依据,建立了防撞梁的设计公式。利用该公式对高坝洲升船机上的防撞梁进行了设计。     

大跨度高墩连续刚构桥摩擦摆支座减隔震设计

以某大跨度高墩连续刚构桥为研究对象,应用Midas有限元软件,建立该桥的整体空间有限元计算模型,开展自振特性分析,并进行反应谱和弹性时程分析;同时还采用双线性滞回曲线模拟摩擦摆支座进行非线性时程分析及抗震性能验算。分析结果表明:引入摩擦摆支座后,桥梁的基频降低,延长了桥梁的自振周期,对抗震有利;桥梁内力响应、位移响应均有较大幅度减小,且对顺桥向的地震响应影响较大;隔震后桥墩在E2地震作用下的计算弯矩小于其初始屈服弯矩,处于弹性工作状态,满足既定的抗震性能目标。     

珠江河口地区桥梁阻水效应分析

该文根据珠江河口地区已建桥梁情况,对桥梁建设后的阻水效应进行分析。研究结果表明：在珠江河口地区,桥梁的阻水效应与桥墩阻水比有关,阻水比越大,阻水效应越大;桥梁所在河道断面的流速越大,阻水效应就越大;同时桥梁阻水还存在叠加效应,桥梁间距越小,叠加效应越明显,但当桥梁间距超出一定范围后,其叠加效应将不再明显。     

底流消力池墩栅联合消能工水力特性数值模拟研究

针对低弗汝德数底流消力池消能不充分、流态紊乱及底板时均动水压强过大而造成失稳破坏的问题,通过采用数值模拟的方法,对传统消力池内分别加设趾墩-悬栅、消力墩-悬栅、T型墩-悬栅联合辅助消能工,分析各联合辅助消能工的水力特性及消能规律。结果表明：消力池内布置3种墩栅联合辅助消能工后,相较于传统消力池,水面流态趋于平稳,消力池底板最大时均动水压强分别减小了50%、25%、12.5%,消能率分别提高了3.13%、6.06%、5.24%;相较于同种墩型消力池（未加悬栅）,消力池底板最大时均动水压强分别减小了20%、25%、12.5%,消能率分别提高了0.17%、3.05%、0.39%;趾墩、消力墩、T型墩与悬栅辅助消能工联合运用具有优势叠加效应。本研究可为解决同类底流消能问题提供参考。     

Impact of bridge pier on the stability of ice jam

River ice jam is one of the most important issues in rivers in cold regions during winter time. With the extra solid boundary due to the ice cover, the flow condition under ice-covered conditions is completely different from that of a open channel flow. The presence of bridge piers will further change the velocity field around the bridge piers. As a consequence, the formation and the accumulation of ice jams in the vicinity of the bridge pier will be affected. On the other side, the formation of an ice jam around the piers can cause extra turbulence to reduce the stability of a river bridge. The present study focuses on the stress analysis of the ice jam in the vicinity of a bridge pier. By developing a governing equation for describing the equilibrium state of an ice jam, the stability of the ice jam around bridge piers is analyzed and determined. As seen from the field data in literature, the stability estimations of an ice jam around bridge piers determined by the present method agree well with the field observations. Therefore, the proposed approach can be used for the prediction of the formation of ice jams around bridge piers.     

皂市水利枢纽泄洪消能建筑物水力设计

根据坝址水文特性、规划要求及工程地形、地质条件,皂市水利枢纽泄洪消能设计采用了表、底孔相间布置联合泄洪、表孔宽尾墩底流--底孔射流--消力池联合消能的型式,适应了渫水洪水陡涨陡落、水位变幅大、泄流量大、防洪调度运行条件复杂及消能区地质条件差等特点,成功地解决了中水头、大单宽、低佛氏数消能问题,完善了枢纽坝后式厂房布置方案,并且满足了尽可能不扰动下游右岸水阳坪滑坡体的要求.