基于三维水动力模型桥梁附着式防撞设施壅水数值研究.pdfVIP

理论研究水利技术监督２０２３年第１期

ＤＯＩ:１０３９６９/ｊｉｓｓｎ１００８￣１３０５２０２３０１０３７

基于三维水动力模型桥梁附着式

防撞设施壅水数值研究

施晓欢

(上海诺山工程设计咨询有限公司ꎬ上海２００３３３)

摘要:文章主要分析不同形状防撞设施及其不同厚度对航道水位壅高的影响ꎮ目前对雍水计算的方法主要有公式

法和数学模型有限元计算法ꎬ大型项目需要采用物理模型试验ꎮ以上海市某闸控航道桥梁为例ꎬ采用三维水动力

模型计算墩前水位壅高ꎮ经分析ꎬ方头防撞设施前端壅高最大ꎬ其次是圆头和无设施工况ꎬ尖头防撞设施壅高最

小ꎬ且承台前水位壅高与防撞设施厚度正相关ꎮ壅水分析计算是洪水影响评价和建设项目涉河影响论证的重要内

容ꎬ文章结论可为其他建设项目涉河影响论证提供参考ꎮ

关键词:三维模型ꎻ防撞设施ꎻ壅水分析ꎻ数值研究

中图分类号:Ｕ４４３２６文献标识码:Ｂ文章编号:１００８￣１３０５(２０２３)０１￣０１４５￣０７

大规模的物模试验ꎮ故基于三维水动力模型的数值

１概述

模拟方法应用日益广泛ꎮ

上海市地处平原河网地区ꎬ内河航道以受潮汐本文基于ｋ￣ｏｍｅｇａ湍流模型ꎬ针对上海市某闸

影响的感潮航道和水面狭窄且对船舶航行有明显限控航道桥梁桥区水域建立三维数值模型ꎬ采用ＶＯＦ

制作用的闸控航道为主ꎬ总里程近２１００ｋｍꎬ其水方法模拟自由表面ꎬ分析桥梁现状及不同型式的防

运交通对上海城市建设和发展发挥着重要作用ꎮ全撞设施所产生的壅水高度ꎬ为新建附着式防撞设施

市内河航道上现有跨河设施(含桥梁、管线)３７００涉河影响论证提供参考ꎮ

余座(条)ꎬ其中跨河桥梁３１００余座ꎬ平均每隔

２工程概况

５６０ｍ就有１座ꎮ其中大部为城区内跨中小航道的

桥梁ꎮ２１桥梁概况

随着近年航道条件的改善ꎬ上海市内河通航由于上海市内河航道中小桥梁占全市航道桥梁

船舶日趋大型化ꎬ给跨航道桥梁带来的安全风险比重较大ꎬ故中小桥梁桥墩布设防撞设施对河道行

与日俱增ꎮ为消除安全隐患ꎬ扎实推进安全生产洪影响分析具有一定的研究意义ꎬ本次选取上海市

治理体系现代化ꎬ２０２１年上海市交通委员会开展某中桥进行分析ꎮ该桥梁三跨过河ꎬ桥梁总长

内河航道船舶碰撞桥梁隐患治理行动ꎬ其中为现４０ｍꎬ跨径组合(１２＋１６＋１２)ｍꎬ通航孔净宽

状桥梁设置防撞设施为该治理行动的重要组成１４２ｍꎬ桥面总宽为３０６ｍꎮ桥梁上部结构为钢筋

部分ꎮ砼空心板梁ꎬ下部结构为盖梁柱式墩ꎮ桥梁结构尺

经调查ꎬ上海内河跨航道桥梁现状已建的防撞寸如图１所示(尺寸单位为ｍｍ、高程为上海吴淞

设施型式主要为独立式防撞墩和附着式防撞设施ꎬ高程系ꎬ下同)ꎮ

其中附着式防撞设施较为常用ꎬ其安装于桥墩内２２航道概况

侧ꎬ因此增加桥墩阻水面积ꎬ占用河道过流断面ꎬ该桥梁跨越的航道属于闸控河道ꎬ桥区位置航

加大墩前壅水高度ꎮ目前对雍水计算的方法主要有道宽３０ｍꎬ现状河底高程－１００ｍꎮ最高通航水位

公式法和数学模型有限