针对桥梁、港口水工建筑物以及近岸海洋结构墩柱桥梁模板基础稳定性问题,本文采用物理模型实验方法在较大宽度的造流水槽中开展了较大直径圆柱周围的局部冲刷研究。实验是在清水冲刷条件下进行的,实时观测了圆柱周围控制点的冲刷发展过程,观察到冲刷坑发展达到平衡历时最长近lOd。结合实验结果对几个代表性冲刷坑深度预报公式进行了评价,发现Sheppard公式计算结果最接近实验。结果表明:在这种尺度下圆柱周围冲刷最大冲刷深度随摩阻流速的增大而增大,但受水深影响不大。对最大冲刷深度起控制作用的因素是摩阻流速,在冲刷预报公式中采用摩阻流速代替断面平均流速作为影响因素更为合理在侵蚀性的河床或海床上建造独立式结构物(如桥墩桥梁模板、桩基等)时,结构物周围的流场会发生显著改变,导致其基础附近产生局部冲刷现象。工程实践表明,这种冲刷效应可能对结构稳定性构成严重威胁。在桥墩桥梁模板周边形成了8一14 m的深冲刷坑,最终引发桥墩桥梁模板失稳破坏;埋海油田位于老黄河口区域,局部地段曾发生最大达3. 5 m的冲刷现象,综合考虑桩柱周边地形长期受冲刷的影响,累计冲刷深度在十余年间已达67m,由于局部冲刷作用,胜利油田四号平台曾发生平台滑移事故。伴随我国近海风电产业的迅速扩张,风电桩基根部亦暴露于强烈水流冲刷的风险之中,结构稳定性面临严峻挑战。精确评估海洋建筑物根部的冲刷深度与形态变化,是实现工程设计安全性与合理性的重要保障。近年来,关于海洋建筑物根部流场特性及冲刷演变规律的研究已取得了丰富成果,形成了较为系统的理论体系。系统总结了单向流作用下冲刷深度计算公式,冲刷相关研究主要依托于物理模型试验、现场数据监测因次分析以及绕流理论探索等多种手段进行。研究过程中重点分析了水动力特性、墩体结构参数、来流方向变化及冲刷深度在各发展阶段的演变特征。基于量纲分析方法,建立了局部冲刷深度的预测模型,该模型综合引人了水流特性、泥沙特性及桥墩桥梁模板几何形状三类关键参数。随后,利用400组实际桥墩桥梁模板冲刷实测数据进行回归分析,确定了模型中的相关系数。然而,回归分析结果显示,数据点存在一定程度的离散性。同样采用量纲分析与多元回归方法,建立了适用于潮流环境下桥墩桥梁模板局部冲刷深度的计算公式。http://www.qlmb.net |