圆柱桩群绕流包络线张角测试研究

参照单柱绕流现象建立了桩群绕流包络线张角的概念,通过有限深度均匀流水槽试验研究了不同圆柱桩群对均匀水流绕流包络线张角大小的影响规律,并进行了对比分析。结果表明:随着圆柱桩群阻流率、排架密度、桩群长度、桩群迎流角的增大,均匀水流绕流圆柱桩群包络线张角增大;不同流速的水流应对圆柱桩群绕流的反应不一,流速越大反应越剧烈。     

均匀流中矩形排列圆柱桩群阻力测试研究

为解决港口码头工程中圆柱桩群的水流绕流阻力计算问题,以指导涉及圆柱桩群的物理模型试验和数值模拟计算等科研工作,在归纳总结已有的科学研究成果的基础上,通过先进的测力设备和较为科学的悬浮测力法,对有限深度均匀水流中圆柱群绕流进行了阻力测试研究。通过对测试数据的科学分析,得出了圆柱阻力系数CD与雷诺数Re的关系曲线及横向排列两圆柱的阻力特性规律和沿水流流向排列两圆柱前柱对后柱阻力的遮流影响规律,并继而归纳出较为准确的无迎流角矩形排列圆柱桩群阻力计算经验公式。     

有限深度均匀水流中桩柱阻力测试研究

为解决实际工程中桩基码头与桥墩的水流绕流阻力计算问题,在归纳总结已有研究成果的基础上,采用自制的测力设备对有限深度均匀水流中桩柱阻力进行了测试研究。结果表明:方桩的横向阻力影响程度较圆柱严重,流态的不同导致不同的桩柱绕流阻力特性。     

内河框架码头桩柱绕流水动力特性的二维数值模拟

桩柱绕流水动力特性直接决定水流对桩柱作用力的分布规律,是内河框架码头水流荷载计算的基础。结合计算流体动力学(CFD),依托内河框架码头实际工程,进行了内河框架码头大直径桩柱串列及并列4桩柱绕流水动力特性的二维数值模拟,系统分析了不同流速及不同桩间距下桩柱绕流尾流流场形态,揭示了桩柱绕流阻力系数、升力系数、斯特劳哈尔数随桩间距和流速的变化规律。研究了串列及并列4桩柱绕流流场形态和水动力特性,不同流速及不同桩间距下的遮流影响效应、遮流影响系数以及横向影响系数的变化。数值模拟与分析结果可为计算类似内河框架码头水流荷载提供一定的技术参考。     

桩群排列方式对水流结构特性的影响

利用室内水槽试验模拟了桩群不同排列方式工况下水流的运动规律,借助三维超声波多普勒测速仪(ADV)量测了不同断面、不同垂线、不同测点的时均流速,得到了不同工况下的流速分布、紊动强度、雷诺应力,并分析了它们的变化特征。结果表明:桩群使流速重新分布,在桩群区与非桩群区交界处流速明显减小,且桩群布置密度大时,水流绕流流速最大;当桩群排列方式改变时,各断面的三向紊动强度都会发生较大改变,但是对于某一方向上的紊动强度各断面仍有一定的相似性;修桩后雷诺应力分布规律有所不同,水流上侧的雷诺应力较大;桩群排列方式的改变不仅使雷诺应力沿程变化较大,而且改变了雷诺应力时均值的大小及最大值出现的位置。     

有限深度均匀流中圆柱遮流阻力影响特性研究

为解决规则圆柱桩群阻力计算的问题,在归纳总结已有研究成果的基础上,对有限深度均匀流中两圆柱沿水流前后排列进行了阻力测试研究。结果表明:圆柱遮流阻力影响系数kE与雷诺数Re和流速v无关,只与桩距与桩径的比值SZ/D密切相关。     

墩周绕流对抛石落距的影响

动水中抛石常用于桥墩冲刷的应急防护。受墩周水流的影响,抛石沉降的着床点难以确定。本文研究了抛石落距受水流、桥墩绕流及抛石颗粒特性的影响规律,用量纲分析法建立了相关物理方程,通过大量多因素的水槽试验,观测了桥墩绕流不同区域抛石落距规律,确定了方程式的系数及指数。各项试验均多次重复,对观测数据均进行了统计分析,以避免试验观测错误。研究表明,抛石落距与水流Fr数及水深h成正比,与抛石颗粒和水的相对密度差(ρs-ρ)/ρ及颗粒尺度dr成反比,并与墩雷诺数有关。墩周绕流阻力导致墩前抛石落距较均匀流条件下减小,绕流影响区内、外落距明显不同。     

桩群局部冲淤特性试验研究

通过在宽长水槽中进行的不同排列桩群在不同流速、不同水深的单向恒定均匀流作用下的动床冲淤对比试验研究,经比较分析试验后水槽地形变化的数据资料发现：桩群局部冲淤非常复杂,桩群的存在极大地改变了原有的水沙运动状态,加剧了桩群所在底床泥沙的冲淤,桩群对其所在底床冲淤影响特性不能只用桩群阻力简单解释,而与桩柱排列形式关系最为密切,影响也最大;水流流速及水深的影响实际是通过桩群对流场的改变来实现的。     

多沙河流高压输电塔基冲刷试验研究

为研究复杂结构桩基在多沙河流上的局部冲刷问题,利用1∶100正态模型水槽对主河槽中输电塔基的冲刷情况进行了试验,对塔基不同埋深、不同洪水频率条件下的冲刷坑形态进行了观测和分析。结果表明:塔基周围水流流态及流速分布与单桥墩类似,但桩群内部水流流态及流速分布则相对复杂;试验前后塔基前水深、流速的比值分别为0.47~0.64、1.25~1.26;塔基冲刷深度与水流单宽流量成正比,与承台埋深成反比,下游塔基的冲刷深度略小于上游塔基的。     

群桩阻力损失与桩前冲刷研究

水流与群桩间的相互作用是一个较为复杂的问题。此文分析了水流与群桩相互作用的机理，并提出利用群桩阻力损失和群桩的冲刷深度来表达它们间的相互作用。水槽动床试验表明，群桩绕流阻力损失和桩的冲刷深度与桩间距和纵向排数的关系较为密切。