目 次
泰州大桥中塔沉井振动数值模拟………………………………………………………………………陈策(1)

荷载倾角对大直径长桩承载特性的影响分析………………………王孝兵，文松霖，徐文强，柴洪涛(8)

挑跌流水垫塘透水底板水动力特性试验研究…………………………………………………许翔，杨敏(15)

桥区河段横流对船舶航行的影响………………………………………刘晓平，李明，方松森，林积大(21)

潮汐河口大型中低滩促淤工程内部布局研究……………………………………崔冬，刘新成，俞相成(27)

圆柱桥墩局部冲刷机理试验研究…………………………………………………张新燕，吕宏兴，沈波(34)

浅滩碍航淤积厚度变化规律初步研究…………………………………………由星莹，唐金武，翁朝晖(42)

NaCl侵蚀环境下水泥土的宏微观特性分析…………………………张华杰，韩尚宇，蒋敏敏，洪宝宁(49)

崖门出海航道大风天泥沙骤淤分析………………………………………………侯佳艳，何杰，辛文杰(55)

低扬程泵装置优化水力设计的关键问题…………………………徐磊，陆林广，梁金栋，王刚，董雷(62)
港珠澳大桥试验研究专题
港珠澳大桥沉管隧道试挖槽回淤特征分析………………………………………辛文杰，贾雨少，何杰(71)

港珠澳大桥对伶仃洋河口潮流环境的影响……………………徐群，莫思平，季荣耀，辛文杰，王驰(79)

港珠澳大桥对珠江口水域水动力影响的数值模拟………………………………何杰，辛文杰，贾雨少(84)

港珠澳大桥潮流物理模型设计的关键问题………………………………徐群，莫思平，季荣耀，王驰(91)

港珠澳大桥通航水域航道演变分析………………………………………………应强，辛文杰，袁胜英(97)
南京水利科学研究院重大成果介绍
“港工自密实自养护抗裂型耐久混凝土关键技术研究”成果简介……………………………………(104)

HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING

(Bimonthly)

Apr. 2012 No.2 (Total No.132)

CONTENTS
Numerical simulation of vibration for Taizhou Bridge middle tower caisson ……………………CHEN Ce(1)

Numerical analysis of load inclination influence on the bearing behavior of large-diameter long pile

……………………………………WANG Xiao-bing，WEN Song-lin，XU Wen-qiang，CHAI Hong-tao(8)

Experimental study on hydrodynamic loads of the pervious slabs in plunge pool

………………………………………………………………………………………XU Xiang，YANG Min(15)
Influence of cross current on ship in bridge navigable waters

……………………………………………………LIU Xiao-ping，LI Ming，FANG Song-sen，LIN Ji-da(21)

The interior layout research of large-scale reclaiming projects in middle and low shallow beaches in tidal estuary

………………………………………………………………CUI Dong，LIU Xin-cheng，YU Xiang-cheng(27)

Experimental studies on local scour mechanism of cylinder bridge piers

………………………………………………………………ZHANG Xin-yan，LV Hong-xing，SHEN Bo(34)

Preliminary study on the variation law of siltation thickness of navigable shoals

………………………………………………………YOU Xing-ying，TANG Jin-wu，WENG Zhao-hui(42)

An analysis of the macro-and-micro properties of cement-soil under NaCl erosion environment

…………………………………ZHANG Hua-jie，HAN Shang-yu，JIANG Min-min，HONG Bao-ning(49)

An analysis of sediment sudden siltationin in Yamen waterway in storm condition

…………………………………………………………………………HOU Jia-yan，HE Jie，XIN Wen-jie(55)

A study of the key problem of optimum hydraulic design for a pump system with low head

……………………………………XU Lei，LU Lin-guang，LIANG Jin-dong，WANG Gang，DONG Lei(62)

Back silting analysis of the trial dredged-trough for immersed tube tunnel of Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge

…………………………………………………………………………XIN Wen-jie，JIA Yu-shao，HE Jie(71)

Impacts of the Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge on flow environment of Lingdingyang estuary

…………………………………………XU Qun，MO Si-ping，JI Rong-yao，XIN Wen-jie，WANG Chi(79)

Numerical simulation of hydrodynamic impact of Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge onPearl Riverestuary

…………………………………………………………………………HE Jie，XIN Wen-jie，JIA Yu-shao(84)

A key problem of physical model design for tidal current around Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge

…………………………………………………………XU Qun，MO Si-ping，JI Rong-yao，WANG Chi(91)

An analysis of waterway processes near the Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge

…………………………………………………………YING Qiang，XIN Wen-jie，YUAN Sheng-ying(97)
NEWS…………………………………………………………………………………………………… (104)

泰州大桥中塔沉井振动数值模拟

陈 策^1，2

(1. 河海大学 土木与交通学院， 江苏 南京 210098； 2. 江苏省长江公路大桥建设指挥部， 江苏 泰州 225321)
摘要：利用计算流体动力学(CFD)方法对泰州大桥中塔沉井进行数值分析，研究了不同流速条件下水流力引起的振动周期及振幅.研究表明，由于流体在沉井后侧发生交替的涡泄，引发了纵向的定常力和振荡力，以及垂直来流方向上的激振力，这两者的倍频关系决定了摆振的形态.在3.5×10⁷≤Re＜8.1×10⁷时，升力周期出现较大变化，在此范围内施工，需加强锚缆力，防止沉井摆振.
关键词：沉井； 数值模拟； 振动特性； 泰州大桥

荷载倾角对大直径长桩承载特性的影响分析

王孝兵¹， 文松霖²， 徐文强³， 柴洪涛²

(1. 胜利油田胜利勘察设计院有限公司， 山东 东营 257026； 2. 长江科学院， 湖北 武汉 430010； 3. 中国长江三峡集团公司 溪洛渡工程建设部， 云南 永善 657300)
摘要：基于数值分析与荷载传递相结合的方法，利用FLAC-3D对倾斜荷载下大直径长桩进行模拟，分析了荷载倾角对桩的承载特性的影响.结果表明，荷载倾角影响桩的承载方式，随着荷载倾角的逐渐增加，桩的承载方式由竖向承载为主逐渐向水平承载为主转化.荷载倾角在0°~20°范围内变化时，桩顶以沉降为主；在30°~90°范围内变化时，桩顶水平位移大于沉降.随着荷载倾角的增大，上部桩体侧移显著增大，桩两侧合土抗力零点向深部移动，桩端阻力减小.桩前侧和桩后侧最大合土抗力与荷载倾角的正弦值近似呈线性递增关系；桩前侧最大合土抗力受荷载倾角的影响比桩后侧最大合土抗力大.
关键词：倾斜荷载； 荷载倾角； 桩身侧移； 土抗力； 数值分析； 大直径长桩

挑跌流水垫塘透水底板水动力特性试验研究

许 翔， 杨 敏

(天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室， 天津 300072)
摘要：结合具体工程模型试验，研究了水垫塘透水底板不同开孔率对上举力的影响.结果表明：在采用透水底板这一新型消能方式减小底板上举力的情况下，不同的开孔率对水垫塘不同位置的底板上举力会产生影响，同时还分析研究了脉动压力空间积分尺度与水垫塘底板上举力的关系，并根据试验的实测数据提出了本工程上举力的预测公式.文中所阐述的透水孔开孔率对不同位置底板上举力的影响趋势，可为同类工程中透水底板的设计与施工提供一定的参考.
关键词： 水垫塘； 透水底板； 上举力； 开孔率

桥区河段横流对船舶航行的影响

刘晓平，李 明， 方松森， 林积大

(长沙理工大学 水利工程学院， 湖南 长沙 410076)
摘要：以某桥梁通航论证水工模型试验研究为基础，进行了遥控自航船模试验，对船模沿桥区不同航线航行情况下受到的水流影响进行了分析，重点分析了横流作用下的船舶受力以及桥区河段横向水流对船模航行的影响.分析结果表明，航线选择不同，船舶受水流的影响也不同；船舶受横流的影响程度与船型和静水航速等因素有关，船舶尺寸越大，受横流的影响越大；船舶静水航速越大，受横流的影响越小.横流作用下船舶的受力复杂，桥区河段应该合理规划航线以减小横流对船舶航行的影响，保证桥区通航安全.
关键词：桥区河段； 航道等级； 横流； 船模试验； 水工模型试验
潮汐河口大型中低滩促淤工程内部布局研究

崔 冬， 刘新成， 俞相成

(上海市水利工程设计研究院， 上海 200061)
摘要：内部布局是决定促淤工程淤积效果优劣的重要因素之一，但以往缺乏对该问题的深入研究.以总规模约148.7 km²的长江口南汇东滩促淤圈围工程为例，以二维潮流数学模型及泥沙促淤效果经验公式为研究手段，展开潮汐河口大型中低滩促淤工程内部布局研究，包括促淤方式、分仓方式的选择以及纳潮口规模的拟定等.研究结果表明，纳潮口式促淤方式优于多仓布局方案，纳潮口规模在满足控制流速的前提下大小应适中.
关键词：促淤工程； 内部布局； 促淤效果； 潮汐河口

圆柱桥墩局部冲刷机理试验研究

张新燕¹， 吕宏兴¹， 沈 波²

(1. 西北农林科技大学 水利与建筑工程学院， 陕西 杨凌 712100； 2. 长安大学 公路学院， 陕西 西安 710064)
摘要：为进一步探索圆柱桥墩局部冲刷机理，分别从桥墩附近水流流速分布特性、桥墩冲刷特性以及冲刷与流速相互关系对圆柱桥墩顺水流向不同布置方式的局部冲刷水力学特征进行了模型试验研究.结果表明：两排10桥墩顺水流（桥墩轴向与水流方向夹角分别为90°，60°，30°，0°）均匀布置时，桥墩轴向与流向夹角越小，流速在桥墩上下游紊动越小，对下游影响范围越大，且流速越大，冲刷深度和范围越大.顺水流布置0°夹角时，冲刷程度最小，在相同流量下，冲刷稳定历时最短；垂直布置（90°夹角）时，冲刷程度最严重，所需冲刷稳定历时最长，且随着流量的增大，桥墩墩前冲刷坑最深位置逐渐向水槽中间偏移.
关键词：圆柱桥墩； 局部冲刷机理； 流速分布； 冲刷深度； 冲刷稳定历时

浅滩碍航淤积厚度变化规律初步研究

由星莹¹， 唐金武²， 翁朝晖¹

(1. 湖北省水利水电规划勘测设计院， 湖北 武汉 430060； 2. 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室， 湖北 武汉 430072)
摘要：为定量衡量浅滩碍航程度，提出“碍航淤积厚度”的概念.统计分析表明，对于长江中游多数“洪淤枯冲”的浅滩而言，存在影响浅滩冲淤变化的临界流量区间，上荆江在14 000~18 000 m³/s之间，下荆江在12 000~16 000 m³/s之间，浅滩碍航淤积厚度与冲淤临界流量天数差成反比.河床形态对浅滩碍航淤积厚度的影响，表现在河相系数大、放宽率大和水流动力轴线的弯曲率与河槽的曲率半径不适应而导致航道出浅等方面.
关键词：碍航淤积厚度； 浅滩演变； 水沙条件； 河床形态

NaCl侵蚀环境下水泥土的宏微观特性分析

张华杰¹， 韩尚宇²， 蒋敏敏³， 洪宝宁⁴

(1. 江苏省交通科学研究院有限公司， 江苏 南京 210017； 2. 南昌航空大学 土木建筑学院， 江西 南昌 330063； 3. 河南工业大学 土木建筑学院， 河南 郑州 450052； 4. 河海大学 岩土工程研究所， 江苏 南京 210098)
摘要：通过宏微观室内试验相结合的方法，探讨了NaCl侵蚀环境下水泥土的宏微观性能的变化规律，并从微观角度分析了其抗剪性能变化的内在机理.结果表明：在侵蚀过程中，水泥土内部结构遭到侵蚀，不同侵蚀龄期下结构单元体的形状、排列形式及孔隙的发育是不同的，总体而言，颗粒的定向度、紧密程度越来越差，孔隙数目越来越多，结构骨架越来越松散；微结构参数颗粒形状度、不均匀系数及欧拉数呈下降趋势，颗粒分布分维呈上升趋势；抗剪强度出现“波折、振荡”现象，但总体上呈下降趋势；通过回归分析建立了抗剪强度指标与微结构参数间的分析模型，完善了水泥土宏微观性能的研究.
关键词：水泥土； NaCl侵蚀环境； 抗剪强度指标； 微结构； 内在机理

崖门出海航道大风天泥沙骤淤分析

侯佳艳， 何 杰， 辛文杰

(南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室， 江苏 南京 210029)
摘要：崖门出海航道穿越黄茅海，是银洲湖出海的主要通道.通过对黄茅海风浪情况和海床泥沙特性的分析，认为崖门航道存在大风天发生航道骤淤的可能性.采用经验公式估算的方法，对崖门东线和西线航道在同等工况下的底沙、悬沙淤积进行了计算.在“三碰头”（风、浪、流）水情作用24 h后，东线航段平均淤浅0.15 m，最大淤厚0.30 m；西线航段平均淤浅0.30 m，最大淤厚0.62 m.西线航道骤淤的可能性和幅度都要大于东线航道，这主要在于西线航道处在黄茅海中口门的开阔海域，而东线航道途径水域则有众多岛屿对风浪的掩护作用.在崖门出海航道的开发过程中，西线航道大风天形成的骤淤应予以特别重视.
关键词：黄茅海； 崖门航道； 泥沙

低扬程泵装置优化水力设计的关键问题

徐 磊， 陆林广， 梁金栋， 王 刚， 董 雷

(扬州大学 水利科学与工程学院， 江苏 扬州 225009)
摘要：对低扬程泵装置的优化水力设计问题进行了较为深入的研究.将低扬程泵装置效率分解为水泵效率和流道效率两个方面，讨论了泵装置中泵段的概念和泵段效率的修正等问题，分析了流道水力损失对流道效率及泵装置效率的影响，通过实例说明了流道内的流速和流态对流道水力损失的影响，得到以下结论：在低扬程条件下，尽可能减小流道水力损失是提高泵装置效率的关键；减小流道水力损失的关键是降低流道内的流速和改善流道内的流态，其途径主要包括选择水力性能最优的泵装置型式和流道型式、适当降低水泵的nD值、选择更优秀的水泵水力模型、适当放宽流道控制尺寸、对流道型线进行充分的优化水力设计等.
关键词：低扬程； 泵装置； 优化； 水力设计

港珠澳大桥沉管隧道试挖槽回淤特征分析

辛文杰， 贾雨少， 何 杰

(南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室， 江苏 南京 210029)
摘要：在研究伶仃洋水沙运动规律的基础上，依据港珠澳大桥沉管隧道试挖槽现场实测的17组水下地形资料，并结合γ-射线密度仪在试挖槽基槽及边坡进行的浮、淤泥重度探测结果，对试挖槽的泥沙回淤特征进行分析，获得了试挖槽回淤的速率变化及分布特征，明确了稳定边坡的坡比，区分出槽内浮泥层和淤泥层的厚度及其变化趋势.本文还分析了洪水和台风对挖槽回淤的不同影响，指出由枯转洪的首场洪水会明显增加淤积.另外，还对3种不同频率超声测深的对应数据进行了统计分析，发现多波束与低频测深仪所测数据之间存在0.30 m的水深差值，与现场实测的浮泥厚度基本吻合.
关键词：试挖槽； 回淤观测； 边坡； 浮泥

港珠澳大桥对伶仃洋河口潮流环境的影响

徐 群， 莫思平， 季荣耀， 辛文杰， 王 驰

(南京水利科学研究院， 江苏 南京 210029)
摘要：伶仃洋为弱潮河口，潮差较小，平均潮差为0.86~1.69 m，最大潮差为2.29~3.36 m.伶仃洋潮汐动力远远强于径流动力，潮流是塑造和控制滩槽格局的主要动力因素.通过伶仃洋河口潮流物理模型试验，研究港珠澳大桥建设对伶仃洋河口潮流动力环境的影响.研究结果表明：港珠澳大桥的建设对潮底动力环境影响的范围和强度表现为东部人工岛附近较强，西部桥区附近相对较小；近桥局部区域潮位及流场的变化比较明显，远离桥轴线5 000 m以外区域变化较小.
关键词：伶仃洋河口； 港珠澳大桥； 物理模型； 潮流； 环境

港珠澳大桥对珠江口水域水动力影响的数值模拟

何 杰， 辛文杰， 贾雨少

(南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室， 江苏 南京 210029)
摘要：港珠澳大桥连接香港、珠海和澳门三地，横跨珠江口水域，大桥沿线大量的桥墩和海中人工岛必将对珠江口水域的水动力环境产生影响.采用平面二维潮流数学模型模拟了建桥前后珠江口水域的水动力变化和影响程度，采用非结构网格模拟桥墩和人工岛的形状，有限体积法求解水沙控制方程.模拟结果表明，大桥工程引起的水动力变化区域主要集中在东、西人工岛上下游各5 km及非通航区桥位上下游各1 km范围以内水域，对珠江口水域的水动力分布格局基本不产生影响.
关键词： 港珠澳大桥； 珠江口； 数学模型； 人工岛

港珠澳大桥潮流物理模型设计的关键问题

徐 群， 莫思平， 季荣耀， 王 驰

(南京水利科学研究院， 江苏 南京 210029)
摘要：港珠澳大桥横跨伶仃洋河口，该水域南北长75 km，东西宽约50 km，模拟总水域面积大于2 100 km².针对此类型的桥梁潮流物理模型设计，桥墩桩群处理是关键问题之一.对于小尺度单桩如仅按几何相似比尺进行设计，则无法满足阻力相似，因此本模型在满足潮流运动相似原则的基础上，充分考虑大桥桩群总阻力相似的方法进行概化处理，并经过水流试验验证.结果表明该物理模型桩群概化处理和边界控制合理，较好地模拟了大桥建设对水流运动影响，为跨海特大型桥梁模型设计提供了切实可行的有效方法.
关键词：物理模型设计； 桩群； 阻力相似； 港珠澳大桥

港珠澳大桥通航水域航道演变分析

应 强¹， 辛文杰¹， 袁胜英²

(1. 南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室， 江苏 南京 210029； 2. 福建海峡建筑设计规划研究院， 福建 福州 350003)
摘要： 从3个方面分析了港珠澳大桥桥位附近航道演变情况，首先针对伶仃洋河口湾径流的水沙条件、桥位附近的潮流、潮位等基本特征进行分析，以确定桥位附近滩槽演变的特点和趋势；其次对桥位附近试挖槽的实测资料进行了分析，确定试挖槽在不同季节的回淤强度及挖槽边坡随时间的变化情况；最后比较了桥位附近航道不同时期测图的断面和容积的变化，分析了桥区附近的航道演变情况及演变趋势，分析结果表明各航道均处于相对稳定状态.
关键词：海床演变； 港珠澳大桥； 伶仃洋