台州湾大桥桥墩处局部冲刷试验研究

台州湾大桥位于椒江河口,桥墩结构及河口水域水动力条件复杂。为科学预测桥墩周围冲刷坑范围、形态和最大局部冲刷深度,开展了设计洪水、设计潮水条件下桥墩处局部冲刷水槽物理模型试验研究。通过冲刷公式估算和类似实测资料分析验证表明,试验中预测的桥墩处的冲刷坑范围和深度合理。此结果可为实际工程的设计及运行提供技术支撑。     

非淹没丁坝坝头冲刷深度的计算

基于丁坝坝头水流结构 ,提出了坝头绕流挤压流动模式 ;由此根据有效局部水流连续原理 ,建立了丁坝坝头冲刷深度计算公式 ,该式涉及因素较全面 ,公式建立过程中所使用的数学模式清晰 ,物理意义明确 .经野外及室内资料验证表明 ,计算与实测结果较为吻合 ,具有较好的适应性     

国内外非粘性土桥墩局部冲刷计算方法综述

本文总结了国内外非粘性土桥墩局部冲刷的计算方法。国外众多计算方法在国内使用中有其局限性。国内计算方法主要以６５－１式为主，近年来，在６５－１式基础上又出现一些改进的计算方法，使得计算方法更趋于合理。对多沙细沙河流，张红武公式形式较为简捷。     

牺牲桩截面特性对圆柱桥墩局部冲刷的影响试验研究

墩前牺牲桩防护是减小桥墩局部冲刷的主要措施之一,现有的牺牲桩防护桥墩局部冲刷研究主要集中在圆形截面,关于牺牲桩截面特性对桥墩局部冲刷的影响关注较少。通过单向流循环水槽构建冲刷环境,开展不同直径与不同截面牺牲桩防护单桩桥墩局部冲刷物理模型试验,并通过水下高清摄像以及倾斜摄影测量技术实现对局部冲刷深度发展历程和冲刷平衡时刻冲刷坑形态的精准测量,进而探究牺牲桩直径与截面形式对单桩桥墩局部冲刷防护效果的影响规律。试验表明：牺牲桩直径与截面形状是影响桥墩局部冲刷防护效果的关键因素,牺牲桩的防护效果随牺牲桩直径的增大而增强,相比方形和圆形截面牺牲桩,菱形截面牺牲桩对桥墩的冲刷防护效果更好;牺牲桩防护会影响后方桥墩冲刷坑变化的剧烈程度,防护效果越好,后方冲刷坑变化越平缓;牺牲桩防护会缩短冲刷达到平衡状态的时间,牺牲桩直径越大,到达冲刷平衡状态的时间越短。采用牺牲桩开展桥墩局部冲刷防护时,应合理确定牺牲桩尺寸和截面特性,从而提高冲刷防护效果。     

桥墩施工期沉井附近流速变化及对冲刷坑的影响

通过室内水槽试验对桥墩施工期沉井下沉过程中的流态及流速变化进行了探讨。分析了沉井附近流速与行近流速、沉井下沉入水深度的关系。此外,通过对实测资料的分析,得到了沉井下沉过程中沉井附近流速分布的变化以及行近流速对冲刷坑影响的规律。     

国内外非粘性土桥墩局部冲刷计算方法综述

本文总结了国内外非粘性土桥墩局部冲刷的计算方法。国外众多计算方法在国内使用中有其局限性。国内计算方法主要以６５－１式为主，近年来，在６５－１基基础上又出现一些改进的计算方法，使得计算方法更趋于合理。对多沙细沙河流，张红武公式形式较为简捷。     

单圆柱桥墩绕流流场试验研究

通过单圆柱桥墩绕流现象观测,结合观测水流流态、测定水位、流速等,研究单圆柱墩周围三维水流变化规律,以及单圆柱桥墩的水力学特性.结果表明:随着来流的增大,圆柱周围各点流速明显增大,圆柱后水流扰动更加剧烈,横向绕流更加明显,但绕流宽度逐渐减小;在恒定的来流流速下,水流在墩前壅水处流速减小,桥墩两侧流速急剧变大,墩后流速减小,流向不规则,并伴有漩涡出现.距离桥墩越远,水流流态越平顺;一定的来流流速下,自圆柱处开始,横向水流流速先增大而后减小,垂向流速也是先增大后减小的趋势;无论平面还是垂向,河道流速越大,绕流流程相对越长.     

细沙多河流桥墩附近冲刷及其模拟

本文根据细沙多河流的原型河床边界条件,通过物理概化模型试验,较系统地研究了细沙河床桥墩附近水位变化、冲刷过程及冲刷坑形态等问题后,发现当局部冲刷停止时,床沙中径相应变粗1.5——2.5倍,而且实验曲线进一步反映了桥墩冲深随行进流速增加而加大的变化趋势。此外文中还对多沙细沙河流工程附近的局部河床冲刷的试验模拟充法进行了深入探讨,并对有关计算公式进行了检验与分析。     

CFD prediction of local scour hole around bridge piers

In order to predict the local scour hole and its evaluation around a cylindrical bridge pier, the computational fluid dynamics (CFD) and theories of sediment movement and transport were employed to carry out numerical simulations. In the numerical method, the time-averaged Reynolds Navier-Stokes equations and the standard k-ɛ model were first used to simulate the three-dimensional flow field around a bridge pier fixed on river bed. The transient shear stress on river bed was treated as a crucial hydrodynamic mechanism when handling sediment incipience and transport. Then, river-bed volumetric sediment transport was calculated, followed by the modification of the river bed altitude and configuration. Boundary adaptive mesh technique was employed to modify the grid system with changed river-bed boundary. The evolution of local scour around a cylindrical bridge pier was presented. The numerical results represent the flow pattern and mechanism during the pier scouring, with a good prediction of the maximum scour hole depth compared with test results.     

桥台最大清水冲刷深度的探讨

桥台冲刷问题没有明确的分类,且最大清水冲刷深度的计算公式虽多但难以选用．基于桥台的冲刷机理,分别按来流情况和桥位河道断面形状对桥台问题进行了归类．根据实测数据,对各种类型的最大冲刷深度计算公式作了比较分析,并进行了评价．最后认为：Dongol公式作为桥台最大清水冲刷深度的计算式较为理想．     

冲刷环境对桥墩冲刷空间形态影响的仿真分析

为研究环境对桥墩冲刷的影响,基于K-ε湍流模型建立了桥墩冲刷及冲刷环境数值仿真模型.对其三维仿真建模过程中的4个关键问题分别进行深入研究并提出优选的解决方法,特别关注三维边界条件的动态更新以及计算收敛性的算法改进.进而利用B.W.Melville经典实验对提出的桥墩冲刷精细化仿真方法从空间形态的角度进行多方面准确性验证.最后基于该精细化仿真方法,对CFD计算软件Fluent二次开发,进行精细化参数分析.计算结果表明:桥墩尺寸与最大冲刷深度以及流速与最大冲刷深度均存在近似线性关系,选择合适的桥墩形式、降低桥墩有效宽度、降低墩前水流流速以及选择合适的水流深度均可明显降低桥墩冲刷深度.不同冲刷环境参数取值对桥墩冲刷空间形态所产生的不同影响可以为桥墩主动抗冲刷设计与选型提供合理的理论基础与依据.     

应用碳纤维筋控制桥墩地震损伤方法初探

为了减轻地震损伤和提高桥梁损伤以后的恢复能力，提出了在塑性铰区域配置部分碳纤维筋的桥墩抗震设计概 念.用碳纤维筋替换部分纵向钢筋，利用碳纤维弹性模量与钢材相近而且强度高的材料特性来改善桥墩在强地震作用下损 伤以后的变形性能.以一实际桥墩为例，用截面分层法计算碳纤维含量对截面弯曲性能的影响，确认了配置少量碳纤维可 以提高纵向钢筋屈服以后的二次刚度结构特性.应用非线性地震响应分析方法，以不同强度和不同形式的地震波作为输入 条件，根据桥墩的残余变形、最大曲率响应和能量吸收量等方面的比较结果验证了碳纤维筋对减轻地震损伤的作用.分析 结果表明，如将普通纵筋的5%改配为碳纤维筋，在强地震荷载作用下桥墩残余位移以及最大曲率响应均小于普通钢筋混 凝土桥墩.     

高桥墩刚度对桥梁抗震特性的影响研究

针对3种不同桥墩型式研究了桥墩刚度变化对全桥抗震特性的影响,并通过工程实例进行分析比较,提出了桥梁高墩在选择上应注意的问题。     

丁坝局部冲刷深度计算问题探讨

分析了丁坝局部冲刷机理及其影响冲刷深度的各种因素,并对现有丁坝局部冲刷公式的研究成果进行了比较分析,从而在理论上提出了一种新的丁坝局部冲刷计算公式,为工程计算提供了方便。     

大跨度缆索支承桥梁基础冲刷动力识别方法

为快速评估运营阶段桥梁基础冲刷状态,提出一种基于实测模态与模型更新的冲刷动力识别方法,并在杭州湾大桥桥塔冲刷检测中进行应用.分别于2013年、2016年对杭州湾大桥上部结构进行了两次环境振动下的加速度数据采集工作,并进行模态分析,得到两次测试所对应的结构自振频率与振型.同时利用有限元分析软件采用鱼骨模型进行上部结构数值建模,采用土弹簧进行下部结构桩土效应的模拟.首先利用冲刷非敏感模态的实测自振频率对数值模型中的桩侧等效弹簧刚度进行模型更新,直至得到与实际相符的桩土边界条件.进而利用冲刷敏感模态自振频率的实测变化值,对有限元模型中的基础冲刷深度进行模型更新,直至数值模拟变化值与实测变化值相一致,从而定量识别出3 a内基础冲刷深度的发展.最后,利用水下地形测量数据完成对该冲刷识别方法准确性的验证.研究结果表明:该方法利用桥梁上部结构实测模态变化进行下部结构基础冲刷模型的更新是可行的,基础冲刷深度的识别是准确的,可解决长期以来需要水下作业才能完成桥梁基础冲刷检测的技术难题.     

混凝土桥墩剥蚀用碳纤维修补技术

通过对碳纤维片加固工艺的探讨，阐述了碳纤维片在混凝土桥桥墩惨补中的技术应用。