【博士】橋墩附近流場(chǎng)特性及新型防護(hù)技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究【2007】

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　　學(xué)科專業(yè)：水力學(xué)及河流動(dòng)力學(xué)　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：河海大學(xué)　　學(xué)位年度： 2007年　　橋墩局部沖刷問題一直為水利工作者所關(guān)注，盡管在過去的100多年里，橋墩周圍流場(chǎng)水力特性及防護(hù)工程、防護(hù)特性的研究已取得一些成果，但是局部沖刷理論還不是很完善，也還沒有任何一種被認(rèn)為是完全行之有效的橋墩局部沖刷防護(hù)措施。本文提出了一種新型防護(hù)技術(shù)(橋墩周圍四面體透水框架群拋投防護(hù)方法)，并采用室內(nèi)水槽實(shí)驗(yàn)和基礎(chǔ)理論分析相結(jié)合，運(yùn)用現(xiàn)代量測(cè)技術(shù)，對(duì)橋墩周圍流場(chǎng)水力特性進(jìn)行系統(tǒng)的研究，然后，對(duì)比分析了新型防護(hù)技術(shù)的具有好的防護(hù)作用和傳統(tǒng)防護(hù)措施的不足的原因，獲得如下有價(jià)值的研究成果：　　1．橋墩周圍流場(chǎng)特性研究　　a．本論文研究認(rèn)為，橋墩對(duì)上、下游水流的影響范圍分別為3．21D和6．86D(D為橋墩寬度或直徑)；橋墩局部沖刷的起始位置不受水流特征因素的影響；　　且位于橋墩邊緣與水流方向約成±100。角處；引起橋墩周圍床面起始沖刷的是橋墩前緣附近側(cè)向壓力梯度驅(qū)使下的橋墩繞流，而不是下降水流和馬蹄形旋渦?！　．隨著沖刷過程的持續(xù)進(jìn)行，水流的紊動(dòng)變得更加劇烈。而沖刷坑深度的增加量會(huì)減小，直至平衡。得到橋墩局部沖刷防護(hù)工程應(yīng)該在沖刷開始之前實(shí)施的結(jié)論。　　2．四面體透水框架群防護(hù)后橋墩周圍流場(chǎng)特性研究　　亂研究認(rèn)為可以不考慮桿件的截面形狀對(duì)防護(hù)效果的影響?？蚣艿淖顑?yōu)布置形式應(yīng)為尖頭迎水，其內(nèi)部z方向的逆向壓力會(huì)阻止床面泥沙在滲流壓力的驅(qū)使下從框架體桿件之間的空隙流失?！　?．四面體透水框架群破壞形式和防護(hù)參數(shù)研究　　a．對(duì)四面體透水框架群拋投防護(hù)后影響局部沖刷坑深度的各種特征因素(行近流速H、水深‰、泥沙起動(dòng)流速U。、泥沙中值粒徑d。、橋墩寬度或直徑D、四面體透水框架群的桿件體積率對(duì)、框架群的相對(duì)放置高度Y和框架群布設(shè)范圍c等)進(jìn)行了分析，提出了衡量四面體透水框架群拋投防護(hù)效果的抗沖系數(shù)L的定義?！　。對(duì)框架群的整體破壞形式和邊緣破壞形式進(jìn)行了定義。提出了錨固或串接四面體透水框架來遏制整體破壞的發(fā)生、增大四面體透水框架群的防護(hù)范圍減輕邊緣破壞程度的方法。首次發(fā)現(xiàn)了被淘底塌落后四面體透水框架群所具有的二次防護(hù)能力且二次防護(hù)能力與四面體透水框架群的桿件體積率有關(guān)。　　C．研究了相對(duì)流速、相對(duì)水深、模型沙的相對(duì)中值粒徑、四面體透水框架群的桿件體積率、相對(duì)防護(hù)范圍和相對(duì)放置高度對(duì)抗沖系數(shù)L的影響?！　?

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