水流测量论文：桩柱水流测量技巧诌议

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1、水流测量论文：桩柱水流测量技巧诌议作者：姜利杰邵卫云周慧平单位：浙江大学桩柱水流作用力测量原理第4页共4页水流测量论文：桩柱水流测量技巧诌议作者：姜利杰邵卫云周慧平单位：浙江大学桩柱水流作用力测量原理第4页共4页为了较精确地测量桩柱在水流作用下的受力情况而不干扰水流运动，本文采用两个水平压力传感器和一个竖直拉压传感器，通过一个可以上下（竖直z方向）前后（纵向x方向）调节的支架来测量水流作用力，同时确保桩柱垂直来流方向（横向y方向）固定。为此，本文所指水平方向仅限于流向xOz平面内水平x方向。通过调整支架位置，使桩柱与渠底留有一

2、个约5mm微小间隙，从而使桩柱在水平方向上只有两个压力传感器的作用力约束而不存在桩柱与渠底之间的摩擦约束，以保证测量结果的精度。BALL［6－7］的研究表明，该间隙测量损力在5％左右。桩柱前后两个水平方向上的压力传感器所测合力即为流向平面内水平方向水流的作用力，竖直方向上拉压传感器所测的力即为水流竖向作用力。水平方向上桩柱前后两个传感器与桩柱点接触，竖直方向传感器经一控制单向位移装置相连后与桩柱刚结，该装置由一个轴承和相应支架组成，允许桩柱在水流流向平面内发生微小位移而限制其它平面的位移。三个测力传感器经信号放大器放大后，转化

3、为4mA～20mA电流信号，然后将电流信号输入记录仪不同通道及计算机，同步记录显示各个传感器的读数，记录仪和计算机可以每隔1s记录一次数据，通过对一定时段内记录的数据整理分析，可以得到该时段内水平方向和竖直方向上水流作用力的平均值、脉动值、最大值及最小值。通过记录两个水平压力传感器和一个竖直拉压传感器的测量结果，根据水平方向和竖直方向受力平衡即可以求得水流对桩柱的水平方向和竖直方向作用力。测量精度校核与分析第4页共4页桩柱在水平水流作用力下将受到沿流向的绕流阻力和沿横向的升力。而水流流向倾斜时，水流对桩柱沿流向方向的作用力将可

4、以分为垂直于桩柱的法向力与平行于桩柱的切向力。为了测得这两个力，本文先校核水流流向与桩柱垂直时研制装置的测量精度，然后再分别校核不同水流来流夹角下的测量精度。直接运用水流桩柱绕流对该测量装置进行校核存在一定的难度，因为此时的真实水流作用力的大小未知。因此，本文利用标准砝码重量作为已知作用力代替水流作用力，来校核验证桩柱竖直条件下、恒定水流流向与水平方向的夹角θ为0°、±15°、±30°、±45°工况时该测量装置的测量精度，校核原理如图2所示。校核过程中，通过调整细线与水平方向的夹角θ和改变标准砝码的重量来模拟不同来流夹角和不同