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。     

波流作用下海床稳定性和海底管道局部冲刷分析

针对深水油气开采中的海底管道安全铺设与运营问题,总结和归纳了可用于海床稳定性分析及管道周围局部冲刷预测的方法,并推导了水流作用下平衡冲深和悬跨长度间的关系式.在此基础上,利用Fortran和Visual Basic混合编程技术开发了专用分析程序.结合我国南海某工程海域的实际工程问题,对水流、波浪和波流共同作用下的天然底床稳定性进行了分析,同时给出了管道铺设以后,其局部冲刷的垂向极限平衡深度、横向扩展速率以及初级和次级横向扩展的转折点时刻等.结果表明：水流因素对深水区的底床稳定性起主要决定作用;同时若底床泥沙颗粒粒径越小,则其所起的黏性作用就越大,管道冲刷扩展速度越小.该分析结果为实际海底管道路由设计及工程施工方案的制定提供了技术依据.     

非恒定流作用下丁坝局部冲刷研究

丁坝水毁受多种因素的影响,通过水槽概化模型试验,在天然河流日均流量过程作用下,分别对比了相同重现期时年最大洪峰流量和有效洪水周期遭遇、年最大洪峰流量和半月最大洪水总量遭遇丁坝局部冲刷的程度,指出洪峰流量对冲刷深度起主导作用,洪水总量对坝头冲刷坑范围起主导作用,有效洪水周期对冲刷坑范围及冲刷深度均起其主导作用,并对非恒定流作用下坝头冲刷坑的发展过程进行了分析。     

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。     

受扭桩的桩土共同作用及有限元分析

通过对受扭桩的桩土共同作用分析，对桩在弯扭作用下的工作性能进行了分析，导出了桩在弯扭作用下的有限元公式，可供实际设计中参考。     

框架结构在桩-土共同作用下的内力计算分析

从理论上分析了在桩－土共同工作下,框架结构梁柱产生的内力,为上部结构设计提供理论依据。通过无填充墙的多层框架和填充框架结构的内力计算,同时考虑弯曲剪切变形,采用差由框架柱子的沉降差δ,求出了框架柱端弯矩及梁端弯矩的解析式,分析了在考虑桩土共同作用下,框架柱内力产生重分布的原因。理论分析结果表明,在桩－土共同作用下,框架柱荷载有向边柱转移的现象,与常规设计方法相比,边柱增大２５％左右,中柱减小５％左     

地震作用下桩-土共同作用对上部结构的影响分析

为了更深入地研究分析桩－土共同作用对上部结构的影响,把多自由度体系简化为剪切杆,用离散化的方法,从理论上分析,在共同作用下,上部结构的内力变化,为上部结构设计提供依据。     

冲刷环境下跨海桥梁海陆地震动作用易损性对比研究

现有跨海桥梁抗震分析时仍选用陆地地震动而忽略了海底与陆地地震动间的差异,且处于海洋环境中的桥梁下部结构在长时间流水冲刷下桩周土体流失进而导致结构稳定性降低。本文以某跨海大桥引桥段为例,利用ABAQUS建立有限元计算模型,考虑桩土作用和动水压力等因素影响,采用概率地震需求分析方法对不同冲刷环境下陆地和海底地震动作用下的桥墩、支座进行易损性分析。通过绘制桥墩、支座超越概率易损性曲线和超越概率增幅柱状图研究桥梁关键构件在海、陆地震动和不同冲刷深度下的损伤发展规律。研究结果表明：海底地震动下桥墩对比陆地地震动作用下更易损坏,且随着土体局部冲刷深度增加,桥墩破坏概率持续提高;冲刷深度对桥墩纵桥向破坏超越概率影响更为明显,同等强度地震动激励下,桥墩纵桥向破坏超越概率高于横桥向。支座较桥墩在相同工况作用下更易发生破坏,海底地震动作用下其破坏超越概率增幅普遍高于陆地地震动;随着冲刷深度增加,支座破坏超越概率逐渐提高,且随着地震动强度的增加,相较于陆地地震动,海底地震动作用下支座破坏超越概率受冲刷深度的影响更加明显。     

空间框架,基础,桩与土共同作用分析研究

本文采用有限单元法对空间框架、基础、桩和土介质系统进行了共同作用分析。分析时,充分利用有限单元法的优点,对空间框架、基础、桩和土分别采用了不同的有限元模型,特别考虑了土的层状分布及非均质性。 为在微型计算机上实现共同作用分析,分别对空间框架、基础和桩与土编制了三个计算程序。根据子结构原理,实现系统的整体分析。文中对一十层空间框架、基础、桩和土系统的典型工程进行了数值分析,获得了一些对设计十分有益的结论。     

海洋立管的局部冲刷实验

海洋平台立管底部的局部冲刷容易造成海底管道的暴露悬空,在波浪和水流作用下产生疲劳破坏,以往的研究多偏重于海底管道水平段局部冲刷,而对立管底部开始的局部冲刷研究较少.针对这些问题,通过实验室物理模型实验,利用波流水槽对波 流共存以及纯波浪条件下海洋平台立管 桩系统基础周围的局部冲刷进行了研究.通过实验观测立管系统周围海底地形的冲淤变化过程,得到冲刷稳定后的地形形态、各冲深监测点的冲深历时曲线及最大冲刷深度.通过对实测数据的分析,探讨了水深、波高、恒定来流流速、立管 桩系统倾斜角度以及床面泥沙粒径等参数对冲刷形态和最大冲刷深度的影响.     

组合荷载作用下倾斜桩基横向承载特性

为研究竖向与横向荷载组合作用下倾斜桩基的横向承载特性,结合珠海市横琴桥桩基选型工程开展了室内模型试验和数值模拟,在此基础上分析了不同桩身倾角、不同桩顶间距、不同竖向荷载及不同层厚比条件下倾斜桩基在组合荷载下的受力及变形特性。结果表明：增大桩身倾角、桩顶间距、承台顶竖向荷载、层厚比有利于提高倾斜桩基横向承载力,其中桩顶间距对桩基横向承载力的影响最大,其次分别为桩身倾角、承台顶竖向荷载、层厚比。倾斜桩基中的2#角桩桩顶弯矩最大,1#角桩桩顶弯矩次之,3#中桩桩顶弯矩最小;各基桩桩顶弯矩随桩身倾角、桩顶间距的增大而减小,随竖向荷载的增大先减小后增大;各基桩桩顶横向荷载分担随桩身倾角、桩顶间距及承台顶竖向荷载的增大趋于均匀。倾斜桩基右侧地基土横向变形随横向荷载的增大而增大,桩基左侧地基土横向变形随横向荷载的增大几乎不变,但其桩-土脱离程度逐渐增大;增大桩身倾角可减小桩-土脱离的程度;靠近承台底的地基土位移等值线呈波浪形,远离承台底的地基土位移等值线呈椭圆形。     

非均匀地基中倾斜群桩竖向承载特性及群桩效应研究

近年来,倾斜群桩被广泛应用于码头建设、桥梁基础等工程中抵抗横向荷载。随着研究的深入,其竖向承载特性也正引起学术界关注,如何评价倾斜群桩的竖向承载特性及群桩效应一直是工程中的难题。为此,结合厦门-深圳客运专线韩江特大桥桩基选型项目,就倾角为0°～12°周边倾斜的群桩基础分别建立五种桩间距分析模型,对其承载特性及群桩效应进行模拟试验和有限元分析。结果表明：就不同桩距群桩基础竖向承载特性而言,群桩的最合理倾角为8°左右;竖直桩基的荷载-沉降曲线呈“缓变型”,倾斜桩基呈“陡降型”;沉降量在桩间距达到4 d时骤然减小,且竖直桩基骤减值大于倾斜桩基;倾斜桩基地基土变形场的影响范围大于竖直桩基,随着荷载及桩间距的增大,桩间土竖向变形显著减小,桩间土夹持作用减弱,桩侧上部侧摩阻力在应力作用下逐渐增大;竖直群桩轴力为角桩＞边桩＞中桩,倾斜群桩轴力为中桩＞角桩＞边桩,轴力变化速率随桩间距的增大而增大;各基桩桩顶荷载分担随着群桩倾角及桩间距的增加趋于均匀;倾斜、竖直群桩群桩效应系数在桩间距为4 d之前增长较快,在4 d之后增长变缓慢。竖直桩基桩间距在5 d时群桩效应系数达到稳定,倾斜桩基在6 d时达到稳定,不同桩间距下均是8°倾斜桩基群桩效应系数最大。     

基于SFM方法的不同倾角桥墩绕流局部冲刷特性试验

桥墩绕流冲刷是水流、泥沙和桥墩三者相互作用的结果,桥墩周围复杂的水沙运动关系是造成桥梁水毁的重要原因。定量分析桥墩冲刷地形特征规律及其与水流之间的相互作用关系,是深入研究桥墩绕流水沙作用机理及实际工程应用的重要突破口。本文开展两种坡降条件下不同倾角均匀沙动床桥墩绕流冲刷试验,并沿下游方向设置四个模型倾角0°、5°、10°、15°。使用粒子图像测速系统（Particle Image Velocimetry,PIV）测量桥墩绕流二维流场,并基于运动摄像恢复结构技术（Structure From Motion,SFM）实现冲刷地形三维重构,在此基础上分析床面冲刷三维地形结构和绕流流场特征,以构建紊流结构与冲刷地形相互耦合作用关系。结果表明：（1）SFM方法可实现冲刷地形三维结构重构,冲刷试验平衡时,模型前方和两侧冲刷坑较深,后方冲刷坑出现凸起,沿水流方向倾斜顺延上升至床面。（2）冲刷坑尺寸、面积和体积均随水流强度增大而增大,随倾角增大而减小。不同截面处冲刷坑面积、体积随坑深呈开口向上抛物线趋势增大。（3）桥墩模型对后方流向流速扰动范围随倾角增大而减小,对展向流速影响范围随倾角增大而增大。（4）随模型倾角增加,旋转强度与剪切应力影响范围均减小。剪切应力下切较易形成桥墩周围较深冲刷坑,而位于桥墩两侧大尺度流向涡向下游延伸,将促使桥墩后侧方浅长凹槽形成。     

电子回旋波控制托卡马克中电流分布的研究

利用电子回旋波电流驱动定域性好的特点,在数值上研究了电子回旋波对托卡马克中电流分布的控制．结果表明：电子回旋波频率、功率和波发射角度对电流分布起重要作用,优化计算得到了一组波参数．在此波参数下可以有效地驱动等离子体中心电流,并使之满足等离子体平衡电流的分布形式．     

Study on scour around vertical large-size cylinder base due to combined action of wave and current

Based on the mechanism of local scour around vertical large-sized cylinder due to combined action of wave and current,the sour morphology,scour process and the maximum scour depth around the cylinders are studied experimentally.The influence of various ocean environmental parameters on local scour around the cylinder is considered in physical model test.The experimental results indicate that the principal effect factors on the scour in fine-sand seabed are wave height,wavelength,current velocity,ratio of diameter to wavelength and ratio of depth to wavelength when the ratio of cylinder diameter to wavelength is from 0.2 to 0.8.In this paper,dimensional analysis theory is utilized to establish a theoretical equation for forecasting maximum scour depth around large-sized round cylinder base due to the combined action of wave and current.The results computed with the theoretical equation are compared with the experimental results,and found to be in good consistency.The results in this studies can be used to estimate the maximum sour depth around analogous structures.     

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.     

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。     

我国多式联运发展的现状与趋势

RAN Chunyan;GONG Ying(School of Business Planning of Chongqing Technology and Business University, Chongqing 400067,P.R.China)     

倾斜板上热质反向扩散的数值分析

用数值方法研究了倾斜板上热及物质扩散共存且扩散方向相反时的流体流动及传热传质,得到了速度、流线、温度和浓度分布以及传热传质速率随倾斜角度和浮力比的变化规律。研究结果表明:流体速度、努塞尔数Nu和修伍德数Sh均随倾斜角度的增加而增大,当θ>60°时,倾斜角度的变化对传热传质的影响减小,Nu和Sh数的变化趋于平缓。倾斜角度相同时,Nu和Sh随浮力比|B|的增大而增大。