流水沖擊作用下橋梁承臺(tái)及樁基礎(chǔ)沖蝕數(shù)值模擬研究.pdf

1、在跨越水域的橋梁使用過(guò)程中，由于橋梁的樁及承臺(tái)占據(jù)部分過(guò)水面斷面，使得含泥沙高的水流對(duì)橋墩或外露樁基礎(chǔ)產(chǎn)生沖擊剝蝕作用。然而現(xiàn)階段對(duì)橋梁沖蝕的研究比較少，人們對(duì)橋墩局部的沖蝕機(jī)理認(rèn)識(shí)以及理論研究還比較局限。為了更好地了解橋梁承臺(tái)及樁基礎(chǔ)的沖蝕規(guī)律及機(jī)理，本文對(duì)承臺(tái)及樁的沖蝕進(jìn)行數(shù)值模擬，主要研究?jī)?nèi)容及研究成果有：
　　(1)運(yùn)用FLUENT軟件對(duì)橋梁承臺(tái)及樁基礎(chǔ)沖蝕進(jìn)行仿真計(jì)算，分析得到橋梁承臺(tái)、樁基礎(chǔ)的沖蝕磨損分布，找出其易磨損

2、部位，并通過(guò)改變水流流速、泥沙粒徑、樁徑及承臺(tái)形狀等因素，研究其對(duì)沖蝕磨損的影響。結(jié)果表明，沖蝕磨損主要集中于承臺(tái)迎水面邊角處，迎水面樁基與承臺(tái)的接頭處附近，背水面樁基的內(nèi)側(cè)。水流流速、泥沙粒徑等因素不影響橋梁承臺(tái)及樁基礎(chǔ)的沖蝕磨損分布規(guī)律，但影響沖蝕磨損程度。相比矩形承臺(tái)、八邊形承臺(tái)及樁基礎(chǔ)，橢圓形承臺(tái)及樁基礎(chǔ)具有較好的抗沖蝕能力。
　　(2)介紹了ANSYS/LS-DYNA軟件的一些基礎(chǔ)理論，建立了泥沙顆粒沖蝕混凝土靶材模型，

3、分析混凝土靶材在顆粒沖蝕作用下的破壞特性，分析了不同沖蝕角度、顆粒粒徑、顆粒速度、顆粒形狀對(duì)沖蝕磨損的影響及混凝土靶材破壞規(guī)律，并分析研究了鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)的沖蝕特點(diǎn)。結(jié)果表明，混凝土的沖蝕破壞主要是裂縫的形成和擴(kuò)展造成的，且在沖蝕角度為90度時(shí)，混凝土的沖蝕磨損最大。顆粒的速度及粒徑的增大均會(huì)加劇混凝土的沖蝕磨損。鋼纖維混凝土和普通混凝土相比，具有較為良好的抗沖蝕能力。
　　通過(guò)對(duì)橋梁承臺(tái)及樁基礎(chǔ)的沖蝕磨損研究，可以為橋梁承臺(tái)及