基本信息
- 项目名称：
- 水流对兰州市七里河桥桥墩的冲击破坏及水头损失
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 七里河桥是第一座中国人自己设计，屹立于黄河上的最大跨度的钢筋混凝土悬臂桥梁。但在设计时无防落梁措施，以致于水流上涨时，上游水在桥墩两侧形成斜激波，严重冲击桥墩使“牛腿”部位产生裂痕。分析发现，桥毁事故有一半以上是由于水流因素。
- 详细介绍：
- 通过学习大量理论知识和软件应用，使我们了解和认识到了水流的冲击对桥墩的破坏作用，通过模拟试验及计算使我们能够认识到防护水流冲击破坏对于桥梁建设的重要性。 本项目对国内研究现状的不足进行了改善，为水流对桥墩的冲击提供了更有利的研究。 本项目采用的计算机模型能够很好的给出黄河水流在七里河桥的分布情况和变化趋势, 并据此计算出桥墩的水流漩涡情况。 通过对水流伯努利方程的求解计算出桥墩前后自由水面的变化情况且定性的分析出空化空蚀现象。使我们更加深刻的领会到实际工程中所能用到的流体力学知识。 兰州市七里河黄河大桥的重建给了我们一次深刻的思考，希望我们的研究成果能为这座给兰州市人民带了福音的新桥提供有力的帮助和一些防护措施。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 为研究七里河桥桥墩的水头损失及冲击破坏机理，并提出改善措施。 1.实地考察并查阅文献以得出桥墩和黄河流速等相关数据。 2.学习并熟练掌握流体力学软件Ansys，模拟实验，得出水流对兰州市七里河桥桥墩的冲击作用机理。 3.根据已得的结果，得出水流对桥墩的冲击作用、破坏机理并利用伯努利方程等计算出桥墩的水头损失大小并总结归纳。
科学性、先进性及独特之处
- 本项目采用计算机软件模拟法，将兰州市七里河黄河大桥的有关数据输入Ansys软件中，进行模拟实验，得到水流对七里河黄河大桥桥墩的冲击作用机理和有关水头损失的相关数据。
应用价值和现实意义
- 近年来，兰州市七里河桥桥墩受到的冲击破坏问题慢慢浮起。桥下部结构为重力式墩台，桥墩使其附近流态发生变化,水位抬高, 对其产生局部冲刷,对桥墩基础、堤岸防洪等产生影响。 本项目主要研究水流对桥墩的冲击破坏和水头损失，通过实地考察实验和模拟受力进行分析桥墩的水流受力和水头损失问题。长远来看，本项目的研究具有重大战略意义。
学术论文摘要
- 1.立项的目的和基本思路 2.国内目前研究现状 3.项目计划及实施步骤 4.项目的实际应用价值和现实意义 5.项目的预期成果
获奖情况
- 项目尚未完成。
鉴定结果
- 兰州大学土木工程与力学学院支持。
参考文献
- 【1】吴泽宇，蒋为群；南水北调中线工程输水渠道桥梁水头损失影响分析[J]水利水电快报EWRHI；第18 卷第15期； 【2】王冬冬；越江桥梁水动力学及桥墩冲刷问题研究[D]；河海大学；2007年； 【3】徐学东；桥渡冲刷评估与桥梁浅基防护[J]；桥梁.1990.2.
同类课题研究水平概述
- 长期以来，由于桥墩附近水流流态的复杂性，虽然对有关桥墩作了大量的研究工作，但是目前国内仍然没有发现计算机模拟河桥桥墩的理论计算。 1990徐学东针对桥渡冲刷与桥梁浅基防护问题进行了探索，但文中以一般冲刷与局部冲刷叠加的方式不符合铁科院的研究成果。 2007年王冬冬以平面二维的模式展现了对桥墩的冲击损失及受力进行了理论分析、数值模拟乃至物理模拟，但这些都只能在特殊的边界条件下及计算长度内进行，致使研究领域略显狭窄。 1997年8月吴泽宇等人针对南水北调中线工程输水渠道中的桥梁桥墩的水头损失影响进行了分析，虽然建立了数学模型、进行了数值模拟，但吴是将桥墩看成无坎宽顶堰来计算水头损失的，不能很好的展现水头损失的具体过程及原因。
