橋位區(qū)河道切灘過流特性試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究.pdf

1、跨河橋梁工程，大多占用河道過流斷面，墩臺(tái)改變?cè)泻拥浪鹘Y(jié)構(gòu)，將對(duì)橋梁、堤防穩(wěn)定及河道過流產(chǎn)生不利影響。工程實(shí)際中一般通過切灘、疏浚進(jìn)行河道斷面補(bǔ)償，合理確定斷面補(bǔ)償方案需考慮因素眾多，目前研究成果較少，工程實(shí)踐中主要以經(jīng)驗(yàn)為主，開展河道切灘過流特性試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究很有意義。
　　論文通過物理模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬，就影響河道過流能力的補(bǔ)償面積、切灘坡比、疏浚深度、疏浚邊界坡比等主要因素進(jìn)行了研究。對(duì)概化的復(fù)式順直型河道進(jìn)行了物理模

2、型試驗(yàn)，分析了不同工況的墩周河道水流特性，探討了河道斷面補(bǔ)償部分過流能力與諸多因素之間的關(guān)系;采用Fluent軟件建立了單墩阻水的三維數(shù)值模型，基于標(biāo)準(zhǔn)的k-ε兩方程湍流模型，采用有限體積法對(duì)流體運(yùn)動(dòng)的控制方程進(jìn)行離散、VOF方法進(jìn)行自由面追蹤、壁面函數(shù)法求解壁面區(qū)流動(dòng)，分析了不同工況下的河道水流特性及斷面補(bǔ)償部分過流能力，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，得到如下主要結(jié)論:
　　(1)對(duì)橋墩周邊水流結(jié)構(gòu)試驗(yàn)表明，橋墩周邊水流的紊動(dòng)具有各向

3、異性的特點(diǎn)，L4測(cè)線處，橫向紊動(dòng)強(qiáng)度u*、縱向紊動(dòng)強(qiáng)度v*自水面向下隨著水深的增加，呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，在近壁面附近達(dá)到最大值，然后又逐漸減小。不同方向上的雷諾切應(yīng)力沿垂向分布差別較大，其分布形態(tài)與正弦曲線相似，但變化幅度具有一定的差異。
　　(2)對(duì)橋墩上游最大壅水高度進(jìn)行分析表明，采取斷面補(bǔ)償措施可有效降低上游最大壅水高度，壅水高度降低程度與斷面補(bǔ)償面積呈正相關(guān)。斷面補(bǔ)償作用對(duì)橋墩處流場(chǎng)的影響比較明顯，進(jìn)行斷面補(bǔ)償后，河床面上