山区桥梁墩柱水沙磨蚀损伤调查与仿真分析

摘要：

采用实地调查及CFD数值分析方法,研究水沙冲刷作用对山区桥梁墩柱磨蚀损伤的影响.调查了岷江上游13座跨江桥梁的墩柱磨蚀情况,测得了磨蚀深度、磨蚀分布模式以及材料表面硬度.根据调查,基于临界速度和弹性模量的线性相关假定,对Finnie冲蚀磨损模型进行修正,并构建了水沙两相流模型,以桥墩表面混凝土的磨蚀厚度和磨蚀面积作为评价指标,考察了桥墩形状与尺寸、河流水深、流速、含砂率、沙粒粒径等因素对桥墩磨蚀损伤的影响及其变化规律.结果表明:圆形墩柱抗磨蚀能力最好;桥梁墩柱的磨蚀损伤程度与河水含砂率基本呈线性关系但受水深的影响较小;水速对最大磨蚀厚度影响非常明显,却对平均磨蚀厚度影响较小;含沙量相同,粒径越大,对桥梁墩柱的磨蚀作用越大;岷江上游混凝土圆形墩柱的平均磨蚀厚度可按3～5 mm/a进行预测.

关键词：桥梁墩柱、磨蚀损伤、CFD、Finnie模型、多相流

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分类号：TU312.3(建筑结构)

资助基金：国家自然科学基金项目51378428,51408500,51678504、桥梁结构安全技术国家工程实验室开放基金项目310821151102资助

在线出版日期：2017-03-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：919-926