基于二维流场数值模拟的桥群河段通航影响研究

摘要

随着长江沿岸经济的高速发展，南北两岸间货运物流和人民出行对过江通道的需求日益迫切，现有桥梁数量仍不能满足需要。一大批桥梁正在兴建、规划之中。目前，长江主干线上已建、在建桥梁已有100余座，不久的将来桥梁总数将超过160座。新建桥梁主要集中在重庆、武汉、南京等经济发达的大型城市。不断增多的桥梁势必导致有限航道上桥梁密度的进一步升高。
　　 桥梁建设一方面为公路、铁路交通提供了便利，促进了南北两岸的联系和协同发展，另一方面对船舶安全通航也产生了不可忽略的影响。尤其是桥梁密度较高的“桥群”河段，桥梁布设对通航环境产生的复杂干扰，将最终影响桥群河段船舶的安全通航。
　　 本文在总结分析国内外桥梁、桥群通航影响研究的基础上，首先对“桥群”的概念进行了进一步的扩展，将其定义为:“连续布置的两座或两座以上桥梁，其任意两桥间的距离接近到可以对各自流场产生互联干扰并对船舶通航产生连续通视干扰的一种桥梁组合形式”。在这一定义指导下，从桥群区流场仿真实验出发，分析了不同桥梁布设方案对桥群区流场分布的影响，得出桥群桥梁轴线流速计算公式，总结了桥群区流场整体变化趋势，得到以下主要结论:
　　 (1)我国现行《内河通航标准》中界定的桥梁间距仍具有进一步探讨缩小的空间，这对充分发挥有限的航道资源，优化桥梁选址等具有重要意义。桥群对通航的影响体现在尺度限制、船舶通视、流场改变等几个方面，最直观的影响是新老桥梁的组合对船舶大型化发展的制约。
　　 (2)连续布置单桥构成的桥群，前后桥流场分布在两桥间距500至1000m之间和1500至2000米之间发生两次变化。桥梁间距在1000m至1500m之间时，由于前后桥的共同作用，桥梁间流场较为稳定，与单桥流场分布相比变化不大，可将此范围视为前后桥间距的合理区间，作为今后开展进一步深入研究的目标区域。
　　 (3)连续单桥布置时，前后桥的位置选择对流场具有一定的影响，当连续布置桥梁不可避免时，应充分考虑前后桥梁的组合方式，尽可能使多通航孔、小跨度桥梁处于上游，以减小流场影响区域和回流区流速，从而减轻桥梁建设对流场乃至通航安全的影响。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 研究背景

1．2 研究目的

1．3 研究意义

1．4 国内外研究现状

1．5 本文所解决的主要问题

第2章 内河桥梁发展现状及技术参数

2．1 我国内河航运发展现状

2．2 欧洲内河航运发展现状

2．3 长江干线桥梁发展现状

2．4 内河桥梁技术参数

2．5 桥群概念界定

2．6 桥群河段桥梁技术参数

2．7 本章小结

第3章 桥群河段二维流场数值模拟

3．1 计算流体力学的概念

3．2 仿真软件简介

3．3 实验工况设计

3．4 不同跨度单桥对流场的影响

3．5 不同间距、相同跨度连续单桥对流场的影响

3．6 不同跨度、相同间距连续单桥对流场的影响

3．7 不同跨度、不同间距连续单桥对流场的影响

3．8 不同间距复线桥对流场的影响

3．9 桥群布设同流场分布关系的建立

3．10 本章小结

第4章 桥群对通航的影响

4．1 桥群对流场的影响

4．2 桥群对通航尺度的影响

4．3 桥群对船舶通视的影响

4．4 桥群对驾引人员的影响

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 论文工作总结

5．2 工作不足及展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参研情况