三杆六脚体对桥墩周围流场影响的试验研究.pdfVIP

第46卷 第 10期 人 民 长 江 Vo1．46，No．10 2015年 5月 Yangtze River May， 2015 文章编号 ：1001—4179(2015)10—0061—06 三杆六脚体对桥墩周围流场影响的试验研究 房 世 龙 ，陈 红2，施 小 飞 (1．南通航运职业技术学院 交通工程系，江苏 南通 226010； 2．河海大学 水利水 电工程学院，江苏 南京 210098) 摘要 ：为寻求保护桥墩周围河床避受冲刷 的有效方式，采用物理模型试验 的方法 ，对三杆六脚透水架体对桥墩 周 围流场水力特性的影响进行 了研究分析 。结果表 明，三杆六脚透水架体不但能削减穿越其 内部的水流流 速 ，在床面附近形成流速减速 区域 ，将墩周马蹄形旋涡和墩后尾流漩涡的作用能量有效地转移到远 离床面的 水体 中，而且还能利用 自身扰流消能和实体抗冲的双重特性有效抑制墩前 向下水流对床面的冲击。 关 键 词 ：三杆六脚透水架体 ；流场特性 ；局部冲刷 ；桥墩 中图法分类号 ：U443．22 文献标志码 ：A D0I：10．16232／j．cnki．1001—4179．2015．10．015 桥墩周围水流的三维边界层分离所形成的高强度 前 ，还没有利用其进行桥墩等涉水建筑物冲刷 防护 的 水流紊动和复杂的旋涡体系会造成附近河床床面的局 相关研究和工程实例 。因此 ，本文将通过模型试验 ，研 部冲刷。冲刷不仅会 引起桥址 附近河床横断面的调 究三杆六脚透水架体对桥墩周围流速和紊动强度分布 整 ，也会对附近河段的河势产生影响，还会危害桥梁 自 的影响程度 ，分析三杆六脚透水架体对墩前向下水流、 身的稳定和安全 。为了防止冲刷 ，可 以采用 向桥墩 墩周马蹄形旋涡和墩后尾流漩涡 的抑制作用，揭示三 周 围抛投石块等实体材料来增强河床床面抗冲能力 的 杆六脚透水架体 防护桥墩周围床面冲刷的机理及适用 实体抗冲防护方式 ，也可以采用改变桥墩周 围水流结 性 。 构来防护床面免受冲刷的减速不冲防护方式 。但 1 试验系统设计 无论是实体抗冲防护方式还是减速不冲防护方式 ，都 在 以往多年的研究和应用 中表现出了自身 固有的使用 1．1 三杆六脚透水架体模拟 局 限 ，所以非常有必要探究一种新型的、行之有效 三杆六脚透水架体是 由预制的3根长度相等 的钢 的桥墩局部冲刷防护措施。三杆六脚透水架体是 由预 筋混凝土杆件于各 自中点处相互垂直正交连接而成的 制的3根长度相等的钢筋混凝土杆件于各 自中点处相 一 种空间结构单元 ，如 图 1所示。应用于工程实际的 互垂直正交连接而成的一种空间结构单元 ，近年来作 透水架体原型尺寸为 L×H=120cm ×98cm，构成透 为一种新型的防波护堤工程技术 ，在沿海堤岸的防护 水架体的杆件 由密度 为 2．5×10 kg／m 的混凝 土材 中得到广泛应用 ，并取得了 良好的效果 一 。工程实 料预制而成，每根杆件采用正方形横截面，截面尺寸为 际应用证明，三杆六脚透水架体能够通过改变架体附 Ⅱ×口=12CITIX12cm。为 了满足几何相似和质量相 近流场水力特性的方式来消杀波浪能量，进而实现对 似的要求 ，室内水槽试验采用的三杆六脚透水架体模 沿海堤岸的有效防护 ，具有扰流消能等独特的优越性 ， 型尺寸为 Z×h=20mm×16mm，杆件 由密度为 2．5× 应用于桥墩局部冲刷防护的前景十分诱人。但截至 目 10kg／m 的硬塑料预制而成 ，每根杆件采用正方形截 收稿 日