墩台构筑物干扰条件下的河流冰塞力学分析研究

发布时间：2017-10-19 07:03

  本文关键词：墩台构筑物干扰条件下的河流冰塞力学分析研究

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【摘要】：冬季北方寒区河道中容易出现冰塞,使河道过水断面减小,阻力增加,进而引发河道水位的显著壅高。与无桥墩条件下相比,河道中桥墩的存在改变了局部水流特性以及冰塞的受力状态,更易诱发冰塞的形成。冰塞的形成会对桥梁产生诸多不利影响,例如：加剧桥墩附近河床的冲刷,加大桥墩结构的外部受力,削弱桥墩结构的抗剪能力。研究桥墩影响下的冰塞堆积特性对于预防冰凌灾害具有重要意义。基于模型试验对桥墩影响下的临界流凌密度进行了研究,分析得到了临界流凌密度计算公式,并利用试验结果对临界流凌密度计算公式进行验证；基于力学分析的方法将冰塞视作颗粒状材料,采用平衡冰塞理论,建立冰塞单元力学平衡方程,得到了桥墩影响下冰塞稳定性判别公式,应用Utsutsu桥与Shokotsu桥的实测资料,对冰塞稳定性判别公式进行验证；通过建立冰塞体的平衡微分方程,考虑次生环流的影响,忽略冰塞体的粘聚力,得到了冰塞厚度横向分布计算公式；基于弹塑性力学分析,得到了考虑塑性变形的开河极限应力计算公式,与仅考虑弹性变形的极限应力公式相比,前者计算结果约为后者的1.39倍,并应用黄河河曲段原型观测资料对开河极限应力计算公式进行了验证。
【关键词】：墩台 冰塞 稳定性 试验研究 力学分析 冰塞厚度
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV135
【目录】：

• 致谢6-7
• 摘要7-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 河流冰塞问题概述13-15
• 1.2 国内外研究现状15-17
• 1.3 本文主要研究内容17-18
• 第二章 桥墩对临界流凌密度的影响研究18-27
• 2.1 试验装置与方法20
• 2.2 临界流凌密度计算公式20-23
• 2.3 试验结果分析与讨论23-26
• 2.3.1 试验现象23-25
• 2.3.2 模型验证与分析25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 桥墩影响下的冰塞稳定性分析27-35
• 3.1 力学模型与冰塞内力27-32
• 3.1.1 冰塞前缘至桥墩前缘段冰塞受力分析28-29
• 3.1.2 桥墩前缘至桥墩尾部段冰塞受力分析29-30
• 3.1.3 桥墩尾部至冰塞尾部段冰塞受力分析30-32
• 3.2 实例验证与分析32-34
• 3.2.1 Saint John河大桥32
• 3.2.2 日本Utsutsu桥与Shokotsu桥32-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第四章 冰塞厚度横向分布规律的研究35-53
• 4.1 Beltaos一维冰塞厚度计算公式回顾36-43
• 4.1.1 冰塞下水流流速分布规律36
• 4.1.2 冰塞厚度力学分析36-41
• 4.1.3 一维冰塞厚度计算公式41-43
• 4.2 力学模型与厚度分布计算43-46
• 4.2.1 连续介质假定与基本方程43-45
• 4.2.2 参数分析45-46
• 4.3 模型验证与结果分析46-52
• 4.3.1 参数β的确定46-49
• 4.3.2 结果分析与讨论49-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 基于塑性破坏的武开河应力判别式研究53-62
• 5.1 武开河机理与极限应力54-60
• 5.1.1 武开河力学模型54-55
• 5.1.2 冰盖的受力与变形55-57
• 5.1.3 冰盖内力与极限弯矩57-59
• 5.1.4 极限上举应力59-60
• 5.1.5 极限条件下塑性屈服区分布函数60
• 5.2 判别式应用与结果分析60-61
• 5.3 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 本文总结62-63
• 6.2 展望63-64
• 参考文献64-70
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况70

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本文编号：1059688