河湾处桥区水流综合分析研究

作     者：杨淑君 

作者单位：长安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：沈波

授予年度：2013年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：弯道水流 桥区 模型试验 数值模拟 

摘      要：随着国民经济的发展和桥梁设计施工技术的进步，国家在河流中修建了越来越多的桥梁，而天然河流尤其是山区河流一般是一系列弯段和直段的组合形态，对于弯道桥区水流规律的研究，在水利工程、桥梁工程的许多领域中都占有非常重要的位置。 水工模型试验和数值模拟是研究弯道水流的两种基本方法。本研究根据工程实际制作了弯道概化模型水槽，详细叙述了河工模型的设计和制作方法，并对不同工程方案进行了对比试验，测量了不同流量下有桥墩和无桥墩时的水流流态、桥前壅水高度和河床冲淤等情况，并根据试验数据，对弯道桥区水流和冲刷现象进行了初步分析。结果表明：从流速来看，修建桥墩后，流速矢量变化较无桥墩时略大，且洪水流量越大桥墩附近的流速变化越大。从水位上来看，凹岸水位较凸岸高，水位比降到弯顶处持续增加，桥梁的修建使得弯道水位比降较无桥墩时有所减少。从冲刷上来看，流量越大，对河床的冲刷范围相对较大，冲刷强度大，冲坑较深;凹岸冲刷凸岸淤积，凹岸处桥墩的一般冲刷和局部冲刷深度都较理论计算公式结果略大，凸岸附近桥墩的一般冲刷和局部冲刷都较理论计算公式略小，采用公式计算河湾桥墩冲刷时需进行一定的修正。 此外，在试验分析的基础上，利用FLUENT软件建立三维数值模型，按照各组次试验的工况及规律，研究河湾处桥区水流结构的变化规律，为在河流弯道处桥梁的计算提供了参考。证明了数学模型对河湾桥区水流研究的可行性。