波浪入射角度对圆端形桥墩模型水槽试验阻塞效应影响

作     者：魏凯 邢少一 秦竟熙 杨雄欣 WEI Kai;XING Shao-yi;QIN Jing-xi;YANG Xiong-xin

作者机构：西南交通大学土木工程学院四川成都610031 加州大学洛杉矶分校土木与环境工程系加利福尼亚洛杉矶CA 90024 上海市政工程设计有限公司上海200000 

基　　金：国家自然科学基金项目(U21A20154 52222804) 

出 版 物：《中国公路学报》 (China Journal of Highway and Transport)

年 卷 期：2024年第37卷第1期

页      码：81-90页

摘      要：模型水槽试验是开展桥梁墩柱结构波浪作用研究的常用手段之一,当桥墩模型尺寸较大时,阻塞效应对桥墩模型波浪作用的影响不可忽略。桥墩常用的圆端形截面非中心对称,其波浪荷载受波浪入射角度影响大,但波浪入射角度对模型试验阻塞效应的影响尚未完全清楚。因此,开展了不同尺度、不同波浪入射角度下圆端形桥墩波浪荷载水槽试验,分析了波浪入射角度对阻塞效应的影响;建立了基于雷诺时均(RANS)方程和k-ε湍流模型的三维数值波浪水槽,采用质量源造波,揭示了不同阻塞比下波浪力的变化规律,探明了不同波浪入射角度下的临界阻塞比;考虑不同波浪入射角度的影响,提出了阻塞效应影响下的圆端形桥墩模型波浪力修正方法,并结合数值模拟验证了方法的合理性。研究结果表明:①阻塞效应会增大圆端形桥墩受到的正向波浪力;②波浪入射角度会对圆端形桥墩的阻塞效应产生影响,从而导致不同波浪入射角度下的临界阻塞比不同,但临界水槽宽度为6倍桥墩阻水宽度时便可有效避免阻塞效应的产生;③以正向波浪力峰值为研究对象求得了修正系数,并提出了圆端形桥墩在任意波浪入射角度下受阻塞效应影响的波浪力修正公式,且修正效果较好。相关研究成果对跨海桥梁波浪作用水槽试验、波浪荷载计算等具有参考价值。

主 题 词：桥梁工程 圆端形桥墩 水槽试验 波浪作用 阻塞效应 波浪入射角度 修正公式 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.01.007

馆 藏 号：203126060...