Page 125 - 2022年第53卷第10期

难形成冰塞，即临界条件最难达到；Ｗａｎｇ等 ［２５］ 利用室内水槽数据对三种不同直径桥墩周围冰塞的演
变规律进行了研究分析，总结出在桥墩直径相同的情况下，由弗劳德数和冰流量等确定了桥墩周围形
成冰塞的临界条件；王军等 ［２６］ 通过模型试验探究了弯槽条件下桥墩上游冰塞形成的临界条件，结果表
明冰塞能否发展至桥墩上游存在明显的分界线，该分界线与弗劳德数和冰水流量比有关，且在相同弗
劳德数条件下，设置桥墩时，桥墩断面处冰塞形成需要更大的冰水流量比。
上述研究中，并没有考虑到组合桥墩这一因素，而现实中跨河桥梁多使用组合桥墩，其中又以并列
桥墩为最常见的形式之一。冰盖条件下，Ｍｏｈａｍｍａｄ等 ［２７］ 利用 ＡＤＶ测量了三种不同情况下四对并列桥墩
周围三维平均速度分量，结果表明，粗糙冰盖条件下的流向流速普遍大于光滑冰盖和明流条件下的流向
流速，且粗糙冰盖条件下的垂向线流速分布最大；Ｍｏｈａｍｍａｄ等 ［２８ － ２９］ 采用水槽试验，研究了并列桥墩附
近的流场变化，发现随着墩径的减小，墩间距的增大，桥墩周围的马蹄形旋涡越弱，且粗糙冰盖条件相
较于光滑冰盖和明流条件下，墩间距产生的影响最大。冰塞条件下，王军等 ［３０］ 试验观察到有桥墩时，冰
塞演变可分为冰塞越过桥墩和未越过桥墩两种情况，对临界值近似采用初始断面平均流速简化估计。
综上所述，有关组合桥墩下冰塞发展临界条件的研究不够充分。本文目的是通过模型试验，研究
双桥墩条件下（以下简称双墩）冰塞发展通过桥墩的临界条件以及不同条件下冰塞形成和演变的差异。

２ 试验条件

２．１ 试验装置及材料 试验水槽长 ２６．６８ｍ，宽 ０．４ｍ，深 ０．６ｍ，共设置 ２２个断面，各断面间距
１．２ｍ且装有测压管用于观测水位，具体示意见图 １、２；水槽底部均匀铺设 １０ｃｍ厚的床沙，床沙的
中值粒径（ ｄ ）为 ０．７１３ｍｍ，不均匀系数为 １．６１；采用亚克力玻璃管模拟桥墩，双墩沿水槽中线对称
５０
放置于 １６断面处，其中 Ｇ为两桥墩中心之间的距离，以下简称墩心距，Ｄ为墩径，具体示意见图 ３；
３
试验采用聚乙烯塑料颗粒作为模型冰材料，其粒径为 ３．５ｍｍ，密度为 ０．９１８ｇ?ｃｍ ，接近天然冰的密
３
度 ０．９１７ｇ?ｃｍ 。

图 １ 水槽布置图

图 ２ 水槽实景照 图 ３ 直槽桥墩布置俯视图

２
— １ ６ ３ —