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。     

水库下游清水冲刷影响下的河道调整规律研究

水库修建后,改变了河道来水来沙条件,建成初期,由于泥沙被拦截在库内,下泄水流基本为清水,一般会对下游河道造成一定程度的冲刷调整.采用平面2维水沙数学模型研究了大渡河某水电工程修建后,对下游河道的清水冲刷影响,分析了水位、流速、河床冲淤等参数在常遇洪水作用下的变化.研究表明,清水下泄可以带来下游河道断面形态的调整,河床总体冲刷下切,流速分布趋于均匀,水位明显降低.     

卵石床面清水冲刷稳定形态及其水流结构试验研究

由于测试手段的局限性,对粗化稳定的水流结构,尤其是河床粗化层不断调整的水流结构变化研究较为缺乏。借用多普勒声速仪 (SontecADV)和尼康全站仪(NikonDTM),测试了不同水沙组合卵石床面,在清水冲刷条件下的稳定形态及其水流结构。试验表明：在相近的水流条件下,粗化稳定后粗颗粒在床面的暴露程度和排列位置受原始铺沙与前期粗化程度的影响。清水冲刷卵石推移质输沙过程、稳定形态及其相应的水流结构具有较强的相互作用关系。在一定的水沙、床面形态条件下,平均流速分布沿相对水深的变化可由单一的对数分布转变为S形曲线,且其流速极值转捩位置也受水沙及床面形态条件的影响。     

清水冲刷粗化层极限冲深试验研究

本文在总结前人对粗化层极限冲深研究的前提下,结合室内模型试验,在清水冲刷条件下,提出了一个较为简单的冲刷深度计算公式,试验结果表明该公式精度较高。同时,考虑上游来沙情况下,建立了一个能够综合反应水流强度和上游来沙情况的冲刷深度计算公式,试验结果表明计算值与实测值吻合较好。     

河渠缓流弯道冲刷深度计算的探讨

介绍了河渠缓流弯道凹岸冲刷深度的计算公式，通过算例进行分析，并提出了建议，便于设计人员应用。     

堤防工程冲刷深度的计算探讨

堤防工程的冲刷深度是设计需要确定的重要参数,建筑物基础埋设深度关系工程的安全成败,合理选用公式计算不同冲刷形式下的冲刷深度是堤防防洪、堤防防护的关键。本文通过甘肃省嘉峪关市讨赖河市区段生态环境治理工程在设计过程中对左右岸堤防冲刷深度运用不同公式进行计算,比选得出满足设计要求的合理的冲刷深度。     

丁坝坝头冲刷坑深度的研究

提出了坝头冲刷坑深度的计算公式,水槽资料验证表明：公式的计算精度高于现有的公式采用天然河道丁坝冲深资料对此公式进行了验证,结果表明：计算值与实测值基本符合     

钱塘江杭州段边滩最大冲刷预测

边滩冲刷计算属于局部冲刷问题,目前尚无成熟的方法,通常采用的河相关系、水力学公式、比尺模型等手段,在河口地区因水流条件复杂多变,计算结果与实际情况出入较大。本通过对大量实测资料分析钱塘江杭州河段河床演变特点,根据影响河床冲淤的因素运用多元回归方法计算得到主槽最大冲刷,再利用主槽－滩地高程的实际相关关系得到滩地可能最大冲空,结果较为可靠。     

清水混凝土厂房施工工艺探讨

国电蓬莱发电厂一期2×300MW工程主厂房柱、梁、板、汽机基础等均采用清水混凝土结构。以上构件全部采用木制镀膜胶合板。混凝土严格按规定配制、浇捣,拆模后适当清修,保证了清水混凝土构件尺寸准确,表面平整、色泽一致。     

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     

桥墩局部冲刷的试验研究

基于桥墩局部冲刷的实际情况,提出了适用于桥墩局部冲刷的绕流挤压流动模式,同时结合泥沙起动流速,运用连续性方程、动量方程从理论上建立了桥墩局部冲刷深度的计算公式.公式建立过程中所使用的数学模式清晰,物理意义明确.最后通过野外及室内实测资料对计算公式进行验证,验证结果表明,所依据的绕流挤压流动模式是可行的,所建立公式的结构是合理的.     

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.     

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.     

Equilibrium scour depth at offshore monopile foundation in combined waves and current

Unlike the pier scour in bridge waterways,the local scour at offshore monopile foundations should take into account the effect of wave-current combination.Under the condition of wave-current coexistence,the water-soil interfacial scouring is usually coupled with the pore-pressure dynamics inside of the seabed.The aforementioned wave/current-pile-soil coupling process was physically modeled with a specially designed flow-structure-soil interaction flume.Experimental results indicate that superimposing a current onto the waves obviously changes the pore-pressure and the flow velocity at the bed around the pile.The concomitance of horseshoe vortex and local scour hole around a monopile proves that the horseshoe vortex is one of the main controlling mechanisms for scouring development under the combined waves and current.Based on similarity analyses,an average-velocity based Froude number(Fra)is proposed to correlate with the equilibrium scour depth(S/D)at offshore monopile foundation in the combined waves and current.An empirical expression for the correlation between S/D and Fra is given for predicting equilibrium scour depth,which may provide a guide for offshore engineering practice.     

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.     

苏通大桥深水群桩基础冲刷防护实测分析

桥墩建在流水中的桥梁几乎都面临墩周冲刷的问题,为了研究桥墩发生冲刷方式及冲刷防护方法,通过对处于长江下游的苏通大桥主4号大型群桩基础水深传感器及桩身轴力实测数据的分析,发现该桥梁工程采用的冲刷防护方案不仅有效地防止了主墩处河床冲刷,而且在河床铺设砂袋后,进行钢护筒插打时,砂袋被挤入到松软的河床底质层一定深度范围内,对河床底质层和桩周土起到挤密、增密和固结作用。大大提升了河床表层松散体的极限摩阻力,提高了群桩基础的承载力。     

桥梁基础工程2020年度研究进展

桥梁基础的作用是将来自桥梁墩台的荷载平稳地传给地基,它是连接桥梁结构和大地持力层的基本结构。与其他建筑物的基础不同,桥梁基础承受上部结构传来的动荷载,通常位于水中或深水激流中,并且有庞大的体型和自重。由此带来的设计、施工和运营维护问题构成了桥梁基础工程领域独特的研究课题,尤其在各种跨海、跨江、跨不良地质区域的桥梁建设中,基础工程的问题尤为突出。本文以国内外桥梁基础工程领域的科研成果为主要依据,总结和评述近一年来在桥梁基础结构形式、基础冲刷、基础施工和基础抗震方面的研究进展,分析和讨论目前桥梁基础工程领域存在的问题,以期指出未来的研究方向和亟待开展研究的课题。分析表明,桥梁基础工程领域的研究应重视以下几个方面：近海岸深水复杂基础的水沙作用理论和输沙机理;适合我国深海地质特点的新型深水基础结构;大型沉井基础下沉和着床关键技术;以及地震作用下的土基础结构三者动力相互作用。     

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。     

装配式空心板桥混凝土桥面铺装设计方法探讨

桥面铺装层早期损坏是桥梁工程常见病害之一,为寻找解决措施,分析研究损坏原因,文章特别针对目前高速公路和城市快速路中使用广泛的空心板梁桥,从设计角度出发,在总结施工经验的基础上,通过理论分析,探索提高桥面铺装层使用质量的技术途径。