封冻期冰塞对桥墩壅水的影响

河流中冰塞与桥墩会引起河道局部过流面积的减小,导致上游壅水,在桥墩附近产生较大比降,水位急剧跌落。文章通过数值模拟,研究了不同冰塞厚度与不同进口流速条件下桥墩壅水的变化规律。结果表明:进口流速、冰塞厚度对桥墩壅水的影响都很显著;相同条件下,最大壅水高度随进口流速增加而增大,随冰塞厚度的增加而增大。     

平原河道桥墩阻水比与壅水特性关系

针对平原地区河道桥墩壅水问题,采用数值模拟方法,以阻水比α为控制参数,按照产生机制和影响范围的不同,从墩前冲高和桥前壅高两方面考虑桥墩壅水效应。墩前冲高的影响范围由河道断面水位壅高变异系数确定,在高阻水比(α7%)情况下,其影响范围相对集中在桥墩附近;对于桥前壅高,以防洪工程中起重要作用的断面平均壅高为表征变量,分析无量纲的相对壅高βyg及最大壅高点距桥墩的相对距离λyg与阻水比之间的关系。结果表明:在高阻水比时,最大壅高位置出现在墩前4~5倍墩宽处,且阻水比的增加会导致桥前最大壅高迅速增大和壅水影响范围的持续扩大;阻水比7%是平原河道桥前水位壅高特性的重要分界点,故大中型桥梁工程的阻水比以不大于7%为宜。     

北洺河大桥桥墩布设对河道防洪安全的影响

拟建北洺河大桥所处河段为大曲率弯道,且受地形条件限制,桥梁中心线呈大角度扇形布设。曲线桥梁与弯道水流交会,水流条件尤为复杂。为研究北洺河大桥斜穿弯道河流情况下桥墩布设对河道冲刷及防洪安全影响,设计制作了1:60正态物理模型,开展不同洪水重现期下曲线大桥斜穿弯道河流河工模型试验研究。试验结果表明:受桥墩布设交角及弯道水流的共同作用,原设计方案不同重现期洪水工况下均加剧了桥位处河道右岸的冲刷,最大冲刷深度3.54 m,威胁堤防安全;水流顶冲右岸产生壅水,最大壅水高0.48 m;桥墩布置对下游河道的影响范围264 m。适度调整7号桥墩与水流夹角,同时对右岸河床铺设宾格石笼,控制最大冲刷深度减小到1.68 m,有效改善了桥墩与堤防间的水流流态,优化方案保护了行洪安全。     

河道中水内冰演变的数值计算

水内冰的形成演变与冰塞形成密切相关,而冰塞常造成严重的凌洪灾害。为此研究并建立了河道中水内冰形成及演变的垂向二维紊流数学模型,应用模型对敞露河道水内冰演变过程及水温和体积分数分布规律进行了数值实验。数值模型中,假定水内冰的初始成核源于水表面冰晶籽的质量交换,冰晶粒径的演变取决于冰晶与周围水体间的热交换。根据原型观测结果,水内冰冰晶的形状假定为薄圆盘状。计算结果表明,水内冰体积分数沿水深呈指数分布,且沿程持续增加,而水温沿程出现最小值。这些结果与理论分析相符,说明该模型能较好地模拟河道中水内冰的演变。     

桥梁分布特征对输水渠道过流能力的影响——以南水北调中线工程为例

长距离输水渠道多个桥梁联合产生的壅水作用对于渠道的输水能力有着重要的影响,是输水工程和交通工程设计中要考虑的重要因素.本文利用南水北调中线电子渠道平台,以南水北调中线工程典型渠段为研究对象,模拟新增桥梁不同间距和阻水面积对总干渠输水能力的影响,得出了桥间距、桥墩阻水面积与渠道水位壅高之间的变化规律,计算得出了对渠道水位壅高影响较小时的适宜的桥梁间距,对南水北调中线工程设计具有参考价值.     

涡河四桥防洪评价分析

概述了涡河流域及涡河四桥的基本情况,涡河四桥建设后桥墩阻水会造成河道壅水及河道冲刷,通过分析计算分别得出河道壅水高度及河槽、河滩冲刷深度。依据计算结果,分析了大桥修建后对桥址处河段河势及河道防洪的影响,并提出了相应的防治补救措施。     

拟建朝阳大桥对赣江河段水流影响分析研究

桥墩会改变桥址河段的流场,产生壅水和涡旋,阻碍河道行洪,所以大型桥梁在建设前必须论证其对河道的影响程度.使用Delft3D建立了赣江河道平面二维非恒定流数学模型,并使用原形观测数据对模型进行了参数率定和验证.开展了拟建朝阳大桥对赣江河道综合影响的研究,对大桥建设前后赣江河段的水位、流速和赣江东西两汊分流比的变化进行了数值模拟分析.计算结果表明:建桥后上游水位最大壅高0.07m,影响范围在桥上游约640m范围内;桥位上游流速略有减小,最大减小值为0.08m/s,桥位下游流速有增有减,变化幅度在±0.06m/s之内,流速影响范围为桥位上游1 000m至桥位下游1 600m;建桥对东西河分流比影响不明显.模型计算与物模试验成果基本吻合,结果表明,大桥的建设对河道水流的影响较小.     

利用冰的挠曲强度特性减轻桥墩冰压力

浮冰对桥墩的作用力在某些情况下是一项重要的荷载。冰的挠曲强度远小于其挤压强度。在桥墩上设置破冰锥体,可大大减轻浮冰的水平压力,同时还可把大块浮冰破碎成小块浮冰,有可能减少产生冰坝、冰塞。在北方地区河道中修建大跨度桥梁时,采用此方案,可能产生有利的效果。这一设想也可应用到有类似冰害的结构中。     

国道G311下汤沙河大桥防洪影响的分析

下汤新建沙河大桥为国道G311徐西线公路的重点控制性工程,本文通过水文分析、桥梁壅水、河道冲刷等计算对大桥的防洪能力及大桥建成后河道的演变趋势、冲淤变化进行了分析,提出了评价结论和如何消除或减小影响的建议。     

松辽流域跨河建设项目最大壅水高度控制指标与计算方法研究

松辽流域跨河建设项目众多,所引起的水位壅高对防洪、水利工程等造成了一定的影响,最大壅水高度是跨河建设项目防洪影响评价中最重要的计算参数,多年来,流域内尚未确定统一的壅水高度控制标准与计算方法要求,本次研究从松辽流域河道特性入手,提出了最大壅水高度控制值,并对最大壅水计算方法进行了适应性分析。     

动水压力对深水桥梁性能设计的影响

通过一个深水桥墩实例对中国与日本桥梁抗震规范的地震动水压力计算方法进行比较研究,分析规范关于动水压力计算的异同点,计算表明两者结果相差较大. 对桥墩的动水压力进行数值模拟计算,考察动水压力沿深水桥梁高程的分布. 为研究动水压力对桥梁整体结构动力特性的影响,以主跨260 m的牛根大桥为背景建立有限元计算模型,采用附加质量法进行计算. 结果表明,附加质量法求得的位移和弯矩比不考虑动水作用的情况有较大增幅,也表明动水压力对桥梁的性能有较大的影响. 在深水桥梁的性能设计理论与应用领域中,水与桥墩的相互作用问题有必要进行进一步的研究.     

桥梁工程阻水比与河道水位关系初步探讨

该文主要分析了桥梁工程阻水比与河道水位关系,阐述了在当前形势下,针对两者进行研究的重要性,针对目前桥墩阻水面积及河道过流面积与桥墩布置之间的关系进行研究。笔者通过研究,总结和归纳自身多年工作经验,希望通过该文的分析能帮助桥梁建筑单位提高工程项目工作水平和质量,能更好地应对工作中存在的问题。     

复杂河道环境内水流冲击桥墩的数值模拟——以广安五福桥为例

广安市拟在西溪河原拱桥上游修建行车桥改善城市交通,桥梁拟建于河道弯顶处,拟建位置上下游涉水建筑物较多,汛期时桥墩周围水动力环境较为复杂。为研究汛期时弯道处桥墩受水流冲击的规律,以FLOW-3D水动力学数值模拟软件为研究工具对固定工况中水流冲击圆柱形桥墩的过程进行数值模拟。将河道模型拆分为简单模型进行模拟,发现模拟计算结果与经验公式结果较为吻合,在该基础上进行数值模拟,研究结果表明：(1)河道中景观闸与拱桥间为水流急变区,可能对河床及桥墩底部造成冲刷;(2)拟建桥区水流对桥墩的冲击压力时程变化呈现不规律脉动,主频范围为0~0.02Hz;(3)凹岸桥墩所受水流冲击力明显大于凸岸,随着流量增大,凹岸桥墩受力方向与顺河向的正夹角增大,凸岸桥墩受力与顺河向的负夹角减小。     

平衡冰塞厚度与水流条件和冰流量关系的试验研究

平衡冰塞出现时河道冰塞的厚度最大，它是冰塞发展过程中的一个重要阶段，又是开河冰塞的前期基础，对于凌洪灾害、冬季河床演变具有重要的影响。本文通过水槽试验，对平衡冰塞的形成与变化机理进行了试验研究，揭示了平衡冰塞厚度与冰流量及水流条件等因素间的相互关系，依据试验资料定性得出了平衡冰塞厚度计算的表达式，并分析了影响平衡时间的一些因素。     

河道交汇处不同汇流比下水面形态试验研究

以湟水河与大通河交汇处为原型,以有机玻璃、角铁等作为材料,通过比例缩放建立了干支流流量可调节的天然U型河道干支流交汇处水槽模型,进行模拟试验研究交汇处的水面形态变化规律.试验表明,在干支流的交汇处会产生壅水现象,水面抬高,壅水位置往往出现在U弯顶部;随着干支流汇流比的不断减小,壅水位置会随着汇流比的减小而逐渐向下游位置...     

混合有限分析法在桥墩综合壅水叠加模拟中的应用

将一种纯隐格式-混合有限分析法推广到实际工程应用中.采用该方法对曲线坐标系下的二维水流数学模型进行了离散,将常用的干湿节点判别标准与冻结法结合起来,有效提高了模拟计算的效率和稳定性.采用建立的二维水流数学模型和该计算方法,有效地模拟和重现了柳州市柳江河道上最近发生的洪水.计算和分析显示,柳州市柳江河道上当前已有桥梁由于间距太近,形成了显著的壅水叠加现象.采用经验公式计算了各单个桥梁的壅水高度,与数值模拟计算结果较为吻合.     

地震作用下深水高墩刚构桥梁的动力响应分析

高墩大跨连续刚构桥梁的抗震性能是桥梁设计人员重点关注的问题.当高墩处于深水之中,由于桥墩外围的水和桥墩体内的水将由于震动而同时对桥墩产生作用,对其进行动力响应分析更为困难.在计算墩水耦合效应时采用Westergaard理论,对一座连续刚构桥梁的地震动力响应进行了反应谱分析和时程分析.研究结果认为考虑墩水耦合效应后,桥梁...     

90°弯道T型丁坝水力特性和数值模拟研究

利用雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程和k-ω涡粘紊流模型,研究在无丁坝、直线型丁坝、T型丁坝三种工况下90°弯道水流中的水力特性.研究结果表明:与直线型丁坝相比,T型丁坝下游形成的回流区长度约缩短15%,宽度约缩窄25%;对水面壅高、横纵比降的影响程度较小,且将横向环流移向河道中心,更加合理的减轻环流对岸边的水毁破坏;河床切应力突增率低于直线型丁坝,强度顺河道向下游衰退更快.综合比较,T型丁坝是一种优于直线型丁坝的坝型.     

周口港弯道码头工程水动力特性

利用三维水动力数值模型,研究修建于弯曲河道凸岸处的挖入式码头工程港池内的水动力特征及其对工程河段行洪流态的影响,分析工程建设对水位、河道断面流速分布规律的影响,以及不同流量条件下港池内流场的变化规律。结果表明,工程建成后,在洪水条件下,主河槽壅水主要出现在弯道出口前的缩窄河段,弯曲河道局部缩窄对水位壅高影响明显。弯道出口段的水位和流速变化幅度高于其他区域,码头前沿局部流速变化幅度较大,可能会引起冲刷,工程建设对弯道出口段影响高于入口段和中段。码头运行工况下,港池内有明显回流产生,但流速较小,可能会产生淤积,影响码头运行。     

地震时作用于深水桥墩上的动水力及对桥墩动力响应的影响

基于势流体理论,针对一典型实体矩形截面桥墩,分析了不同水深时,动水对桥墩自振特性的影响.研究了不同水深和地震波类型等条件下,作用于桥墩上动水压力的分布规律及其合力作用点位置,并分析了动水对矩形截面桥墩在地震作用下动力响应的影响.结果表明,由于动水和结构相互作用的影响,矩形截面桥墩的自振周期、墩底弯矩及剪力的峰值会随着水深的增加而不断增大.动水使墩底弯矩和剪力分别最多增大了31%和50%,因此动水对桥墩动力反应的影响不可忽略.并且,不同类型地震波对作用于桥墩上的动水压力分布的影响也不相同.根据日本规范计算作用于矩形截面桥墩上的动水力的结果与本文的结果更为接近.