基于钱塘江排桩式丁坝上涌潮压力现场测试及数值分析

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1、浙江大学硕士学位论文钱塘江排桩式丁坝上涌潮压力现场测试及数值分析姓名：陈海军申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：蔡袁强;徐长节20060201i⑧塑望叁兰塑主兰焦笙兰陈海军2006摘要钱塘江排桩式丁坝在涌潮作用下的受力性状直是工程界比较关注的问题。本文以现场试验为基础．对排桩式丁坝上的涌潮压力进行了比较系统的研究。首先介绍了现场试验的基本情况，然后对试验数据进行整理和分析，得出了排桩式丁坝上涌潮压力随时间和空间的变化情况。同时也为排桩式丁坝上涌潮压力的理论分析和数值研究提供试验基础。其次，在现场测试基础上，应用计算破

2、波力的冲击绕流法，从单桩角度来分析直立方桩上涌潮作用力，得出了计算单桩上涌潮作用力的半经验半理论公式，并研究了冲击系数ct与涌潮高度关系。最后，采用标准七一s紊流模型和VOF法模拟了涌潮冲击排桩式丁坝全过程，得出了丁坝附近的流场分布和自由水面的位置，研究了丁坝上的涌潮压力，并与实测结果进行了对比，两者吻合良好。此成果有助于了解涌潮冲击桩式丁坝时的水力特性以及丁坝的受力特性，为实际工程设计提供参考。关键词：涌潮压力；排桩式丁坝；现场测试；方桩；冲击系数：数值模拟⑧浙江k学硕L学位论文酪每军2006AbstractThemee

3、hanismofthesheet—pilegroinundertheimpactofboreinQiantangRiverhasnotbeensolvedsincetheappiicationofthesheetpile．0nthehasisofthein—situtestofborepressureonthesheetPilegroin，thispapermakesasystematicstudyontheborepressureonthesheetpilegr{)】n．Firstly，theinformationoft

4、hein—situtestisintroducedBasedontheanalyaisofdatawhichisobtainedthroughtheinsitutest，theprincipleofborepressureonthesheet—piIegroinvariedwithtimeandspaceisdisclosed．Secondly，theforceofverticalsquarepileundertheimpactofboreisstudied．Thesemi—empiricalformulafortheca

5、lculationoftheforceisofferedandtherelationshipoftheimpactcoefficientandthetideheightisstudied．Finally．thestandard女一oturbulencemodelandVOFforsurfacetrackingareappliedtonumericalsimulationoftheboreagainstthesheet—pilegroin．Thenumericalresultsshowflowfields，thepositi

6、onoffreesurfaceandtimehistoryandspatialdistributionofborepressureonthesheet—pilegroin．Thecomparisonbetweenthenumericalresultsandthetestresultsshowsagoodagreement．Theseresultsserveasausefulreferenceforfuturedesignofsheet—pilegroin．Keywords：borepressure：sheet—pilegr

7、oin：in-situtest：squarepileimpactcoefficient：numericalsimulationII⑧塑垩盔兰堡．：!：=堂些堕兰陈海军2006第一章绪论§1．1研究背景及意义世界闻名的钱塘江涌潮是由于杭州湾的特殊地形所引起的。由于种神历史原因．使得钱塘江的入海口杭州湾呈喇叭形地形，平面形状向内急剧收缩，如在出海口扬子角宽约100km左右，至闸口附近江面宽度己束窄到约1km左右(图11)。当天文潮自东海形成并沿杭州湾溯流丽上时，潮能增加的能量大于摩擦所损失的能量，潮差向内递增，波峰的传播速度大

8、于波谷的传播速度，在一定的时间范围内，波峰最终将赶上波谷。潮差的不断增大及波峰的不断的追赶，使得潮波前峰在传播过程中，会在潮波的前端出现直立的水体，从而形成世界闻名的涌潮。姚市图1．1钱塘江河口平面图钱塘江涌潮汹涌，尤其是河口涌潮潮头高、流速快，涌潮破坏力极强。在强涌潮河段，涌潮对建筑物如沿岸结构、防波