深水桥梁台阶式沉井基础局部冲刷特性研究

为探究台阶式沉井基础附近局部冲刷的影响,建立三维水动力数学模型,计算分析恒定流下台阶式沉井基础附近水动力特征。基于数值模拟结果设计了8个有效试验工况进行物理模型试验,分别探究了台阶式沉井平台宽度、埋置深度以及挡墙高度对局部冲刷特性的影响并进行讨论。试验结果表明台阶式沉井局部最大冲刷深度随平台截面宽度比增大逐步减小并趋于稳定。台阶式沉井局部最大冲刷深度随平台埋深比增大而逐步减小最终趋于稳定。台阶式沉井平台处设置较低挡墙对减小沉井周围局部冲刷最大深度有小幅的效果。     

长江下游大型沉井基础局部冲刷计算公式研究

大型沉井基础在长江下游大跨径跨江大桥工程中应用越来越多,基础局部冲刷深度预测是设计时需要重点考虑的问题之一。国内外对桥梁基础局部冲刷做了大量的研究并建立了局部冲刷计算公式,由于长江下游大型沉井基础规模越来越大,原有局部冲刷深度的预测公式存在一定的局限性。在常泰大桥超大沉井基础局部冲刷试验成果的基础上,结合长江下游南京以下跨江大桥沉井基础局部冲刷试验成果,通过量纲分析及多元回归法建立了大型沉井基础局部冲刷计算公式,并应用试验资料及实测资料进行了较好的验证。该公式计算结构简单,可供长江下游大型沉井基础局部冲刷深度估算参考和应用。     

海底管线局部冲刷机理研究综述

局部冲刷造成的悬空是海底管线失效的最大诱发因素。对均流及波浪作用下铺设在海床表面管线的局部冲刷起动机理、临界条件以及2D局部冲刷机理、流—管—土耦合机理和3D局部冲刷机理等做了分析和总结。     

基于局部冲刷研究的大型圆柱周围波浪特性分析

波浪环境下,大型圆柱的存在改变了周围原有波浪条件,直接导致局部冲刷。利用MacCamy和Fuchs的绕射理论对相对柱径较大(0.15相似文献   

波浪作用下桩桩周围局部冲刷研究

通过系统的物理模型试验,考虑波高、周期、水深、泥沙粒径、桩柱直径等影响因素,研究桩柱周围的局部冲刷形态、尺度高。分析了桩柱周转局部产中刷的三种基本类型,得出最大冲刷深度随波数的变化规律,提出了最大冲刷黉度的计算方法。     

湛江某海上风电桩基局部冲刷特征研究

海上风电场桩基局部冲刷是工程设计与运行阶段的重要参数之一。基于湛江某海上风电场桩基3次现场局部冲刷实测数据,进行冲刷坑最大深度、冲刷坑半径和冲淤变化特征的分析与研究;根据桩基局部冲刷经验公式,采用工程海域实测海洋水文动力学数据进行最大冲刷深度与冲刷半径的计算,并进行公式计算值的对比与分 析。结果表明:桩基础在防冲刷设施的保护下,3次实测最大冲刷深度基本稳定为4.0 m,最大冲刷深度与桩径之比为0.57。而经验公式的最大冲刷深度与桩径之比均超过了1.1,说明桩基防冲刷设施取得了一定的效果,冲刷坑半径的计算值与现场实测值吻合较好。建议海上风电场在运行阶段进一步加强桩基冲刷坑监测与防护。     

波浪作用下海上墩式建筑物周围局部冲刷的试验研究

本文主要是通过试验研究和分析手段，对波动场的海上墩式建筑物周围的冲刷机理、冲刷形态进行探讨，对最大冲刷深度及其发生位置提出满足近海工程需要的预报公式，最后对动床模型律进行探讨。     

水流作用下管汇结构周围局部冲刷试验研究

水下生产系统的管汇结构是海底油气资源开采的关键设备之一,近年来得到了广泛的应用。放置在海床上的管汇改变了海床泥沙沉积物的输移能力,由此导致结构基础周围冲淤变化。如果结构物周围冲刷深度过大,将会影响结构的正常使用。为预测管汇结构在水流作用下的冲刷形态与冲刷深度,本文通过水槽物理模型试验和分析手段,对恒定流作用下水下生产系统的管汇结构周围的局部冲淤形态及形成机理进行了分析。采用声学多普勒测速仪(ADV)对结构周围流场进行了精确测量,利用测量结果分析了流速分布规律及对结构物周围局部冲刷的影响。得出影响低矮结构物周围局部冲刷的主要水流结构为结构物尖角处的水流加速,马蹄形漩涡的影响较小。对研究低矮结构物周围局部冲刷的影响因素具有重要意义。     

大型桥梁冲刷防护工程损坏特性研究

以苏通大桥为例,通过模型试验和冲刷防护工程及周边河床地形的长期监测开展了大型桥梁冲刷防护工程的损坏特性研究。研究结果表明,大型桥梁冲刷防护工程存在两种损坏形式:防护工程防护区面层冲刷损坏和防护工程护坦边坡坍塌损坏;防护工程的破坏主要发生在防护工程后1~2年内。提出了以"损坏率"和"稳定边坡"分别表示两种不同类型的破坏指标。同时,提出了防护工程"成型稳定工程量基准线"概念,为监测冲刷防护工程稳定性制定定量目标。研究结果还表明,在防护体稳定后,防护区呈"洪季淤积、枯季冲刷"特点,这一变化对防护体稳定影响有限。研究结果为类似工程设计、监测、维护和相关研究提供参考。     

波浪水流共同作用下人工岛周围局部冲刷的研究

本文采用系列模型延伸法研究粉砂质海床上的人工岛在波浪和水流共同作用下的局部冲刷问题，对两个不同比尺的模型岛进行动床实验，测得模型岛周围底砂的冲刷深度及冲刷范围，将这两个比尺模型的实验结果经延伸而获得原体人工岛周围可能发生的最大冲刷深度，同时，在理论上探讨了模型与原体之间最大冲刷深度的比尺关系，研究中对三种不同方向组合的波流作用下人工岛周围的局部冲刷进行了实验，结果表明，以波流同向时的冲刷最为严重。     

Erosion mechanism of local scour around cushioned caisson on reinforced ground

The scour behavior of cushioned caisson constructed on reinforced ground, which is used to support superstructure constructed in deep water in seismic zones, was investigated by experimental and numerical methods. Flume tests under nine different flow velocities between 18 and 48?cm/s were performed based on hydraulic similarity design. Complementary numerical simulations were also conducted for the flow velocities ranging from 16 to 46?cm/s. Five typical working modes of the foundation under erosion, namely, ideal working, well working, edge failure, shear failure, and total failure, are analyzed together with their potential impacts on seismic-designed foundation. The critical shear stress, local flow structures, and streamlines were used as the key factors to analyze the change of bed materials and the scour characteristics. Fluid–solid interaction model was built by computational fluid dynamics with sediment transport model, and k–ε turbulent model has been implemented to describe the turbulence in the fluid phase typical of scour process. The mechanisms of two possible failure models for the foundation layer elements were identified, based on which recommendations were provided for scour protection to ensure the integrity and performance of seismic-designed foundations. The integrated computational model and model experiments also demonstrate a framework to understand the local scour mechanism for the cushioned caisson on reinforced ground.     

基于能量平衡的跨海桥梁钢管桩局部冲深计算

综合国内外现有研究成果,分析了桩周流场结构及局部冲刷坑的分布形态,通过三维数值模拟,验证了局部冲刷最大值点出现在桩前,且冲坑坡度近似等于泥沙水下休止角的结论。从国内外规范内局部冲深计算公式中筛选出跨海桥梁钢管桩局部冲刷深度的主要影响因素。基于能量平衡理论,通过来流水流搬运冲刷坑内泥沙过程中的能量守恒,推导了概念清晰、形式简单的局部冲刷深度预测公式。区别于现有多数公式主体结构,该公式为关于局部冲深的一元三次方程,通过水下泥沙休止角来考虑泥沙对冲刷的影响以及冲刷过程中冲刷坑自身深度及范围变化对冲刷产生的影响。利用最小二乘法,结合环杭州湾区域三座跨海大桥的试验及实测数据拟合确定了公式相关参数,并与国内外规范内的公式对比验证,结果表明,该公式精度较高,可为实际工程计算分析提供参考。     

Evaluation of the applicability of pier local scour formulae using laboratory and field data

The reliable estimation of the local scour depth at a bridge pier is essential for proper design and maintenance of bridge piers. Most local scour formulae have been developed based on the results of laboratory experiments. The formulae based on laboratory data do not often produce reasonable predictions for field piers because laboratory investigations are apt to oversimplify or ignore many of the complexities of the flow fields around the bridge piers. Validation of the formulae is necessary in order to ascertain which of the formulae are able to provide reasonable estimates of the local scour depth. In this study, six commonly cited formulae based on laboratory data or field data were selected for validation using 180 laboratory data sets gathered from the literature and 446 field data sets collected from four countries. The six formulae validated in this paper are the Colorado State University (CSU), Neill, Froehlich, Breuser, Laursen, and simplified Chinese formulae. Comparisons between the predicted and measured depths were performed using scour from the laboratory and field data. An artificial neural network technique was also applied in order to compare the tendencies between the field and laboratory data sets.     

新型旋转减冲装置对桩基局部冲刷防护试验研究

为减轻海上风电单桩基础周围局部冲刷对其结构安全的影响,提出了一种新型旋转减冲装置。在波流水槽中开展物理模型试验,改变波流条件、装置安装高度、安装距离,记录桩周冲刷发展历时,运用激光地形仪扫描冲刷坑形态,分析各工况下冲刷坑形态差异,验证装置不同安装距离、安装高度下的冲刷防护效果,提出了不同安装位置下的防护效率公式。结果表明：新型旋转减冲装置具有较好的冲刷防护效果,本试验工况下,桩周最大冲刷深度可减小44%左右。装置安装距离对冲刷防护效果影响较小,波流作用下的冲刷防护效果受装置安装高度影响显著,冲刷防护效果随装置安装高度的增加而减弱。     

河口整治工程建筑物局部冲刷试验研究

采用正态系列模型延伸法,通过试验研究了长江口深水航道治理一期工程丁坝坝头、北导堤头部的局部冲刷深度和范围,试验结果预报了丁坝坝头和北导堤头部的冲刷深度,并得出了合理的防护范围,随着长江口深水航道治理工程实施,试验结果得到较好的实践检验。分别采用稳定流和潮汐往复流试验方法,比较了不同试验水流条件的丁坝坝头冲刷深度,通过原型沙和轻质沙的比较试验,比较了系列模型延伸法采用不同模型沙得出试验结果。