Page 129 - 2022年第53卷第10期

式中 Ｃ为桥墩阻力系数，圆柱型桥墩为 １，长宽比为 ２的方形墩为 １．８。
ｄ
选取图 ５中临界条件分界线附近的数据回归后得：
４．６５
－ ０．３８
Ｑ
Ｄ
Ｇ
( ) ( ) ( ) ０．０３ １．０７ ２
ｉ
Ｆｒ ＝ ６２ ．９４ Ｑ ｗ Ｄ Ｈ ０ Ｃ ｄ Ｒ ＝ ０ ．７９１ （３）
式（ ３）说明，临界 Ｆｒ与冰流量和墩径呈正比，即随着冰流量和墩径的增大而增大；与水流量、墩
间距和水深呈反比，即随着水流量、墩间距和水深的增大而减小；与桥墩阻力系数呈正比，即随着桥
墩阻力系数的增大而增大。图 ８为双桥墩条件下冰塞发展通过桥墩临界 Ｆｒ计算值与实际值关系图。

图 ８ 临界 Ｆｒ计算值与实际值关系图

如图 ８可知，双桥墩条件下冰塞发展通过桥墩临界 Ｆｒ的计算值与实际值吻合较好。

４ 双墩影响下冰塞厚度变化

４．１ 双墩附近冰塞厚度变化规律 图 ９为试验条件：Ｖ ＝ ０．１８ｍ?ｓ ，Ｈ ＝ ０．２５ｍ ，Ｒ＝ ０．０２ｍ ，Ｑ ＝
０
ｉ
０
０．０２６Ｌ?ｓ ，圆柱形桥墩时，不同墩心距条件下各断面初始冰塞厚度对比。为分析桥墩对冰塞厚度变化
的影响，取 １５断面、１６断面和 １７断面分别考虑。由图 ９可知，试验范围内，随着墩心距减小，桥墩
附近断面初始冰塞厚度增加。图 １０为相同水力条件，不同墩心距条件下各断面平衡冰塞厚度对比。
因为冰塞的平衡是一种动态平衡，即水槽内产生数个冰波随着水流不停地向下游移动，但冰波的个
数、大小和长度基本保持不变，且水槽内上游来冰量和下游去冰量基本一致。由图 １０可知，试验范
围内，随着墩心距减小，平衡厚度也随之减小。

图 ９ 双墩下初始冰塞厚度对比 图 １０ 双墩下平衡冰塞厚度对比

随着墩心距的减小，上游冰颗粒不仅于桥墩处下潜，还在双墩之间位置下潜，桥墩附近断面的初
始冰塞厚度相对增厚；同时，随着墩心距的减小，桥墩附近流速增大，下潜冰颗粒向下游输移的距离
变长，平衡冰塞厚度反而减小。
４．２ 双墩条件下平衡水位变化规律 图 １１为试验条件：Ｖ ＝ ０．１８ｍ?ｓ ，Ｈ ＝ ０．２５ｍ ，Ｄ ＝ ０．０２ｍ ，Ｑ ＝
０ ０ ｉ
０．０２６Ｌ?ｓ，圆柱形桥墩时，不同墩心距条件下各断面平衡水位增值图，其中选取 ５断面、１６断面和 ２０

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