圆柱桩群阻力特性及其对底床冲淤影响的研究

摘要

圆柱桩群基础在码头、桥梁和海洋平台工程中被广泛应用，研究圆柱桩群阻力特性及其对水流和底床冲淤变化影响具有重要意义，也是正确模拟桩群的关键。 本文针对具有自由表面及有限水深均匀流中圆柱桩群阻力特性与桩群对底床冲淤影响研究成果的缺乏，特进行了圆柱阻力水槽试验，得到了圆柱阻力特性研究成果；并通过对各种排列方式、各种迎流角情况下桩群的阻力试验，得到了圆柱横向阻力影响特性和纵向阻力影响特性及迎流角对桩群阻力的影响特性的研究成果，研究得到圆柱阻力横向影响系数k<,H>与纵向遮流影响系数k<,Z>及迎流角对桩群阻力影响系数k<,θ>的计算经验公式，并提出了桩群阻力计算方法，且用桩群阻力试验资料验证了该方法的有效性和准确性，给工程实际中准确把握桩群阻力提供了理论依据。 桩群附近水域底床局部冲淤也是桩群模拟必须考虑的一个因素，为此，本文特进行了不同桩群在同一水流中对附近水域底床局部冲淤影响比较试验，和同桩群在不同水流中对附近水域底床局部冲淤影响比较试验，得到了桩群附近水域底床局部冲淤变化规律。发现桩群的排列方式对桩群附近水域底床局部冲淤具有很大的影响力度，同时发现不同水流中桩群附近水域底床局部冲淤特性有所差别。 通过研究发现，桩群桩柱排列方式对桩群阻力特性、桩群附近水域底床局部冲淤特性具有很大的影响程度，指出正确模拟桩群必须在做到阻力相似的同时尽量考虑桩群的桩柱排列方式相同。

目录

文摘

英文文摘

前言

论文说明：图表目录、主要符号说明

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2研究方法评述

1.3研究现状及发展趋势

1.4主要成果

1.5本文主要研究问题

第二章圆桩阻力特性研究

2.1桩柱阻力概念

2.2桩柱阻力试验研究

2.2.1试验水槽

2.2.2测量设备

2.2.3试验操作系统

2.2.4测力方法

2.2.5阻力系数与水深桩径比值关系研究

2.2.6圆柱阻力系数的测定

2.3两圆柱横向阻力影响研究

2.4遮流对圆柱阻力影响的研究

2.5横向多圆柱等距单排桩群阻力试验

2.6纵向多圆柱等距单列桩群阻力试验

2.7本章小结

第三章桩群阻力特性研究

3.1无迎流角矩形排列桩群阻力研究

3.1.1总阻力计算方法

3.1.2无迎流角矩形排列桩群阻力试验

3.2流向对桩群阻力的影响

3.3迎流角θ矩形排列桩群总阻力的计算方法

3.4本章小结

第四章桩群对底床冲淤影响的研究

4.1研究意义与方法

4.2单桩柱局部冲刷

4.2.1单桩柱周围水流结构

4.2.2桩柱局部冲刷机理

4.2.3桩柱局部冲刷的影响因素

4.2.4两桩局部冲刷

4.2.5桩群局部冲淤原理

4.2.6桩群局部冲淤影响因素

4.3桩群对底床局部冲淤影响试验研究

4.3.1研究试验组次

4.3.2横向桩距桩径比对桩群局部冲淤影响试验

4.3.3纵向桩距桩径比对桩群局部冲淤影响试验

4.3.4水深对桩群局部冲淤影响比较试验

4.3.5流速对桩群局部冲淤影响比较试验

4.3.6桩径对桩群局部冲淤影响比较试验

4.3.7桩群对底床冲淤影响试验结果分析

4.4本章小结

第五章桩群物理模拟及其工程应用

5.1桩群物理模型模拟方法

5.2阻力相似模拟原理

5.3模型码头桩群模拟及实例计算

5.4桩群对底床冲淤影响工程实例

5.5本章小结

第六章结论与展望

6.1主要成果与结论

6.2展望

参考文献

作者在攻读博士学位期间发表的主要论文及参与主要科研实践

致谢