【摘 要】
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桥墩局部冲刷是水流、泥沙、桥墩三者相互作用的结果,是引起桥梁水毁事件的重要原因。墩柱绕流导致墩柱周围水沙运动关系复杂,观测困难,数值精准模拟难度大,桥墩冲刷机理仍需进一步研究。本文开展不同水流条件下墩柱绕流冲刷模型试验,研究分析水流结构与冲刷地形之间耦合关系,对流固耦合研究和工程实践均有重要意义。本文研究目的:加深对墩柱周围水沙运动的认识,探寻水-沙-桥墩三者作用规律及形成机制。为桥墩水沙作用相关
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桥墩局部冲刷是水流、泥沙、桥墩三者相互作用的结果,是引起桥梁水毁事件的重要原因。墩柱绕流导致墩柱周围水沙运动关系复杂,观测困难,数值精准模拟难度大,桥墩冲刷机理仍需进一步研究。本文开展不同水流条件下墩柱绕流冲刷模型试验,研究分析水流结构与冲刷地形之间耦合关系,对流固耦合研究和工程实践均有重要意义。本文研究目的:加深对墩柱周围水沙运动的认识,探寻水-沙-桥墩三者作用规律及形成机制。为桥墩水沙作用相关研究提供参考。具体研究成果如下:（1）基于PIV（图像测速技术）系统精确测量墩柱周围水流二维流态。分析不同水流条件下的雷诺应力、涡量、脉动流速等参数,定量研究墩柱对其前方和后方紊流特性影响,分析墩柱展向流向分布与极值分布特征,给出紊流宽度与墩径、弗劳德数之间的关系。（2）本文将SFM（运动拍摄恢复结构技术）应用到墩柱冲刷后的地形试验中,对冲刷前后地形进行三维重构。针对水槽试验后地形,建立坐标系插入相同控制点,获取实际地形三维坐标,并将冲刷后获得三维点云坐标插值在xy面（水槽纵向与展向）网格上。进行高程坐标相关运算得到冲刷坑深度、冲刷坑直径（前后与左右）、冲刷坑面积与体积等,建立局部冲刷深度计算公式,为相关河工模型试验提供参考。（3）针对水流结构与地形关系研究,建立水流强度、相对流动深度与冲刷坑坑深、坑径、坑面积、坑体积之间的关系。分析二维涡量场、剪切应力场与三维地形之间关系,研究墩柱前方纵向紊动对冲刷坑、墩径的影响关系。（4）验证基于SFM冲淤量计算方法普适性。研究分析桥墩防冲措施与防冲原理,对桥梁监测技术进行了概述归纳,为相关的工程实践提供参考。
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