內(nèi)河架空直立式碼頭樁柱水動(dòng)力特性現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試研究.pdf

1、山區(qū)河流坡陡流急，水位變幅較大。架空直立式碼頭結(jié)構(gòu)高、樁徑大且設(shè)有多層縱橫聯(lián)系撐，受到水流力大而復(fù)雜。現(xiàn)有《港口工程荷載規(guī)范》(JTS144-1-2010)已無(wú)法滿足此種結(jié)構(gòu)所受水流力的計(jì)算。為準(zhǔn)確了解架空直立式碼頭結(jié)構(gòu)所受水流影響問(wèn)題，本文結(jié)合“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題“山區(qū)河流渠化河段港口碼頭建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究”(2012BAB05804)，依托實(shí)際碼頭工程，在本課題前期試驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析研究不同水文條件下單樁、鋼橫撐、排架和

2、群樁水動(dòng)力特性。主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新成果如下:
　　(1)在前期試驗(yàn)基礎(chǔ)上，改進(jìn)水動(dòng)力特性測(cè)試系統(tǒng)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，共制定17組測(cè)試系統(tǒng)，開(kāi)展碼頭現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)水流瞬時(shí)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，共得到1億多個(gè)寶貴實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　(2)基于隨機(jī)過(guò)程理論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，運(yùn)用MATLAB軟件編程，ORIGIN等軟件輔助計(jì)算，制定一套包括數(shù)據(jù)的標(biāo)定轉(zhuǎn)換、異常值調(diào)整、頻域分析、數(shù)字濾波、時(shí)域統(tǒng)計(jì)分析、動(dòng)水壓力計(jì)算的可行的動(dòng)水壓力分析方法。數(shù)據(jù)處理后

3、得到每個(gè)單點(diǎn)不同條件下瞬時(shí)壓力信號(hào)、動(dòng)水壓力樣本及其特征值。
　　(3)流速、水深與流向角對(duì)單個(gè)定位件上水動(dòng)力特性都存在一定影響:水流流速與水流紊動(dòng)強(qiáng)度存在一定正比關(guān)系，即隨著流速的增大，水流紊動(dòng)強(qiáng)度呈增大趨勢(shì);隨著水深的增加，水流紊動(dòng)強(qiáng)度與單個(gè)定位件上繞流阻力大小存在先增大后減小再增大趨勢(shì)，此與流速隨水深的變化同樣存在大致對(duì)應(yīng)關(guān)系。
　　(4)通過(guò)對(duì)不同流速下單樁繞流阻力求解，進(jìn)一步計(jì)算得到山區(qū)河流繞流阻力系數(shù)大小約為0.

4、30～0.45。
　　(5)群樁繞流中，受制于樁基間繞流流場(chǎng)的相互干擾，由江至岸方向并列樁基上動(dòng)水壓力均值及動(dòng)水壓力變幅表現(xiàn)為先減小后趨于平穩(wěn)趨勢(shì)。碼頭縱向上，串列排布的第二根樁基繞流情況會(huì)受到前方樁基尾流與遮掩的影響，其周圍水體變得混亂，紊動(dòng)強(qiáng)度加大，而到達(dá)第四根樁基時(shí)由于旋渦的脫落與能量的降低，其周圍紊動(dòng)強(qiáng)度減弱。同樣，受到前方橫撐與樁基繞流的影響，在碼頭縱向上，鋼橫撐表面動(dòng)水壓力均值有先增大后減小趨勢(shì)，且橫撐在來(lái)流正前方點(diǎn)處