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(jì)、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(duì)天然的水流產(chǎn)生干擾，并影響到航道的水動(dòng)力特性以及泥沙運(yùn)動(dòng)特性，對(duì)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(jìn)行的，而實(shí)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(duì)彎曲河道中的橋墩紊流計(jì)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(biāo)準(zhǔn)》未明確在何種橋區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)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(jìn)一步研究。
　　本文針對(duì)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(chǎng)，并結(jié)合大渦模擬和運(yùn)動(dòng)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(duì)紊流寬度與弗勞德數(shù)之間耦合關(guān)系。以船舶操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型為研究手段，針對(duì)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(duì)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