[發(fā)明專利]一種多參數(shù)橋墩繞流阻力等效糙率經(jīng)驗(yàn)概化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810373491.2
• 申請(qǐng)日: 2018-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN108446521B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊星;錢鈞;胡曉東;吳蘇舒;翁松干;郭劉超;吳沛沛;徐季雄;李志清;肖鵬;尹子龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇省水利科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G06F30/13
• 分類號(hào): G06F30/13;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京知呱呱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11577
• 代理人: 呂學(xué)文;武媛

1.一種多參數(shù)橋墩繞流阻力等效糙率經(jīng)驗(yàn)概化方法，其特征在于：所述經(jīng)驗(yàn)概化方法包括以下步驟：

步驟一，引入流速比例系數(shù)β，基于走航式多普勒流速剖面儀，獲取不同河道橫斷面流速分布，統(tǒng)計(jì)分析河道主河槽或?yàn)┑亓魉賣與河道斷面平均流速的比例，

步驟二，確定汛期不受遮蔽或干擾影響的單柱體繞流阻力系數(shù)C_d，根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTG D60-2015取值；

步驟三，引入阻水面積折減系數(shù)δ，設(shè)主橋墩迎水面寬度為D，河槽水深為H_河槽，令A(yù)_H＝DH_河槽，所有橋墩的水下部分迎水面面積A按A_H的不同比例進(jìn)行折算，δ＝A/A_H；

步驟四，引入橋墩群的縱向遮蔽影響倍數(shù)α₁和橫向干擾影響倍數(shù)α₂，基于單排圓樁順?biāo)骺v向布置和單排圓樁橫向水流布置下的紊流數(shù)學(xué)模型，分析順?biāo)鞣较蚩v向樁體的遮蔽影響倍數(shù)α₁以及垂直水流方向橫向樁體的干擾影響倍數(shù)α₂；

步驟五，引入斜交系數(shù)λ，部分橋墩與水流斜交增大其阻水效應(yīng)，當(dāng)夾角0°～15°時(shí)：對(duì)于圓形橋墩，λ取1.0～1.4；方形橋墩，λ取1.0～0.8；長/寬≥1.5的矩形橋墩，λ取1.0～1.5；圓端形橋墩，λ取1.0～2.0；

步驟六，引入單柱繞流阻力系數(shù)C_d，單柱縱向遮蔽影響倍數(shù)α₁、橫向干擾影響倍數(shù)α₂、流速比例系數(shù)β、阻水面積折減系數(shù)δ以及水流與橋墩斜交系數(shù)λ若干參數(shù)，獲取橋墩群總繞流阻力F_總以及對(duì)應(yīng)的總阻力系數(shù)∑C′_id；

步驟七，將橋墩群總繞流阻力F_總用河床切應(yīng)力計(jì)算公式表達(dá)，獲得對(duì)應(yīng)的橋墩繞流阻力等效糙率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多參數(shù)橋墩繞流阻力等效糙率經(jīng)驗(yàn)概化方法，其特征在于：所述橋墩為方形、矩形、圓形或圓端形，方形、矩形、圓形、圓端形橋墩的阻力系數(shù)C_d分別取1.5、1.3、0.8、0.6。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多參數(shù)橋墩繞流阻力等效糙率經(jīng)驗(yàn)概化方法，其特征在于：主河槽β取1.05～1.50，灘地β取0.20～1.05。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多參數(shù)橋墩繞流阻力等效糙率經(jīng)驗(yàn)概化方法，其特征在于：所述步驟六中，引入單柱繞流阻力系數(shù)C_d，單柱縱向遮蔽影響倍數(shù)α₁、橫向干擾影響倍數(shù)α₂、流速比例系數(shù)β、阻水面積折減系數(shù)δ以及水流與橋墩斜交系數(shù)λ若干參數(shù)，獲取橋墩群總繞流阻力F_總以及對(duì)應(yīng)的總阻力系數(shù)∑C′_id的方法為：

其中C_d為汛期不受遮蔽或干擾影響的單柱體繞流阻力系數(shù)，參考《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTG D60-2015取值；各參數(shù)的下標(biāo)i代表橋墩的編號(hào)，ρ為水的密度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多參數(shù)橋墩繞流阻力等效糙率經(jīng)驗(yàn)概化方法，其特征在于：所述步驟四中，基于Fluent紊流數(shù)學(xué)模型，研究單排圓樁順?biāo)骺v向布置和單排圓樁橫向水流布置下的單樁阻力系數(shù)，分析順?biāo)鞣较蚩v向樁體的遮蔽影響倍數(shù)α₁以及垂直水流方向橫向樁體的干擾影響倍數(shù)α₂。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多參數(shù)橋墩繞流阻力等效糙率經(jīng)驗(yàn)概化方法，其特征在于：所述步驟五中，采用經(jīng)驗(yàn)確定斜交系數(shù)λ，夾角0°～15°時(shí)：對(duì)于圓形，λ取1.0～1.4；方形，λ取1.0～0.8；長/寬≥1.5的矩形，λ取1.0～1.5；圓端形，λ取1.0～2.0。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多參數(shù)橋墩繞流阻力等效糙率經(jīng)驗(yàn)概化方法，其特征在于：所述步驟七中，獲得對(duì)應(yīng)的橋墩繞流阻力等效糙率的方法為：

其中，為加糙區(qū)域河道長度，R為水力半徑，χ為河道斷面濕周，ρ為水的密度。