基本信息
- 項目名稱：
- 水流對蘭州市七里河橋橋墩的沖擊破壞及水頭損失
- 小類：
- 機械與控制
- 簡介：
- 七里河橋是第一座中國人自己設(shè)計，屹立于黃河上的最大跨度的鋼筋混凝土懸臂橋梁。但在設(shè)計時無防落梁措施，以致于水流上漲時，上游水在橋墩兩側(cè)形成斜激波，嚴重沖擊橋墩使“牛腿”部位產(chǎn)生裂痕。分析發(fā)現(xiàn)，橋毀事故有一半以上是由于水流因素。
- 詳細介紹：
- 通過學(xué)習(xí)大量理論知識和軟件應(yīng)用，使我們了解和認識到了水流的沖擊對橋墩的破壞作用，通過模擬試驗及計算使我們能夠認識到防護水流沖擊破壞對于橋梁建設(shè)的重要性。 本項目對國內(nèi)研究現(xiàn)狀的不足進行了改善，為水流對橋墩的沖擊提供了更有利的研究。 本項目采用的計算機模型能夠很好的給出黃河水流在七里河橋的分布情況和變化趨勢, 并據(jù)此計算出橋墩的水流漩渦情況。 通過對水流伯努利方程的求解計算出橋墩前后自由水面的變化情況且定性的分析出空化空蝕現(xiàn)象。使我們更加深刻的領(lǐng)會到實際工程中所能用到的流體力學(xué)知識。 蘭州市七里河黃河大橋的重建給了我們一次深刻的思考，希望我們的研究成果能為這座給蘭州市人民帶了福音的新橋提供有力的幫助和一些防護措施。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 為研究七里河橋橋墩的水頭損失及沖擊破壞機理，并提出改善措施。 1.實地考察并查閱文獻以得出橋墩和黃河流速等相關(guān)數(shù)據(jù)。 2.學(xué)習(xí)并熟練掌握流體力學(xué)軟件Ansys，模擬實驗，得出水流對蘭州市七里河橋橋墩的沖擊作用機理。 3.根據(jù)已得的結(jié)果，得出水流對橋墩的沖擊作用、破壞機理并利用伯努利方程等計算出橋墩的水頭損失大小并總結(jié)歸納。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 本項目采用計算機軟件模擬法，將蘭州市七里河黃河大橋的有關(guān)數(shù)據(jù)輸入Ansys軟件中，進行模擬實驗，得到水流對七里河黃河大橋橋墩的沖擊作用機理和有關(guān)水頭損失的相關(guān)數(shù)據(jù)。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 近年來，蘭州市七里河橋橋墩受到的沖擊破壞問題慢慢浮起。橋下部結(jié)構(gòu)為重力式墩臺，橋墩使其附近流態(tài)發(fā)生變化,水位抬高, 對其產(chǎn)生局部沖刷,對橋墩基礎(chǔ)、堤岸防洪等產(chǎn)生影響。 本項目主要研究水流對橋墩的沖擊破壞和水頭損失，通過實地考察實驗和模擬受力進行分析橋墩的水流受力和水頭損失問題。長遠來看，本項目的研究具有重大戰(zhàn)略意義。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 1.立項的目的和基本思路 2.國內(nèi)目前研究現(xiàn)狀 3.項目計劃及實施步驟 4.項目的實際應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義 5.項目的預(yù)期成果
獲獎情況
- 項目尚未完成。
鑒定結(jié)果
- 蘭州大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院支持。
參考文獻
- 【1】吳澤宇，蔣為群；南水北調(diào)中線工程輸水渠道橋梁水頭損失影響分析[J]水利水電快報EWRHI；第18 卷第15期； 【2】王冬冬；越江橋梁水動力學(xué)及橋墩沖刷問題研究[D]；河海大學(xué)；2007年； 【3】徐學(xué)東；橋渡沖刷評估與橋梁淺基防護[J]；橋梁.1990.2.
同類課題研究水平概述
- 長期以來，由于橋墩附近水流流態(tài)的復(fù)雜性，雖然對有關(guān)橋墩作了大量的研究工作，但是目前國內(nèi)仍然沒有發(fā)現(xiàn)計算機模擬河橋橋墩的理論計算。 1990徐學(xué)東針對橋渡沖刷與橋梁淺基防護問題進行了探索，但文中以一般沖刷與局部沖刷疊加的方式不符合鐵科院的研究成果。 2007年王冬冬以平面二維的模式展現(xiàn)了對橋墩的沖擊損失及受力進行了理論分析、數(shù)值模擬乃至物理模擬，但這些都只能在特殊的邊界條件下及計算長度內(nèi)進行，致使研究領(lǐng)域略顯狹窄。 1997年8月吳澤宇等人針對南水北調(diào)中線工程輸水渠道中的橋梁橋墩的水頭損失影響進行了分析，雖然建立了數(shù)學(xué)模型、進行了數(shù)值模擬，但吳是將橋墩看成無坎寬頂堰來計算水頭損失的，不能很好的展現(xiàn)水頭損失的具體過程及原因。
