山區(qū)河流橋墩紊流寬度確定及橫流取值研究.pdf

1、山區(qū)通航河流上建設(shè)橋梁理想狀態(tài)是采用“一跨過江”，但由于經(jīng)濟、技術(shù)的限制，橋梁建設(shè)往往不能完全按照此要求修建。大型橋墩立于水中，對天然的水流產(chǎn)生干擾，并影響到航道的水動力特性以及泥沙運動特性，對橋區(qū)水域的河床演變及航道穩(wěn)定產(chǎn)生影響，使得橋墩附近產(chǎn)生不安全的紊流區(qū)域。目前已有的橋墩紊流的研究成果，基本是在低雷諾數(shù)或亞臨界雷諾數(shù)條件下進行的，而實際山區(qū)河流中的橋墩繞流幾乎是處于超臨界雷諾數(shù)范圍內(nèi)。此外，對彎曲河道中的橋墩紊流計算公式尚未涉及

2、，水流夾角和橫流大小與通航凈寬密切相關(guān)，但《內(nèi)河通航標準》未明確在何種橋區(qū)范圍內(nèi)進行橫流取值。因此，在超臨界雷諾數(shù)條件下和考慮河道曲率半徑影響的橋墩紊流以及橋區(qū)河段橫流取值的合理范圍還有待于進一步研究。
　　本文針對山區(qū)河流，研究不同來流、墩型及河型條件下的橋墩紊流寬度及橋區(qū)橫流取值的合理研究范圍。在超臨界雷諾數(shù)條件下，采用格子Boltzmann方法模擬橋墩三維紊流流場，并結(jié)合大渦模擬和運動邊界處理方法，分析不同來流、墩型、河型等

3、條件下的橋墩三維紊流寬度，由此建立了順直河道和彎曲河道中圓形和方形橋墩相對紊流寬度與弗勞德數(shù)之間耦合關(guān)系。以船舶操縱運動數(shù)學(xué)模型為研究手段，針對不同彎曲半徑和不同中心線表面平均流速的概化河道，直接考察橋區(qū)橫流對船舶航行的影響特性，得出了不同彎道中心線表面平均流速下橫流取值的橋區(qū)合理范圍與河道彎曲半徑、船舶長度之間耦合關(guān)系，并據(jù)此作出了橫流取值的橋區(qū)合理范圍與彎曲半徑、水流流速以及船舶長度間關(guān)系圖譜。
　　基于橫流取值的橋區(qū)合理范圍