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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。 相似文献
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为减轻桩基局部冲刷对近海结构物稳定性造成的影响,采用套筒作为冲刷防护措施。在波流水槽中开展局部冲刷物理模型试验,改变波流条件、套筒相对高度和直径,记录套筒内外冲刷过程及冲刷深度发展历时,利用地形扫描仪测量冲刷后的床面形态,分析各工况下冲刷坑形态的差异,讨论影响套筒冲刷防护效果的主要因素。试验结果表明：套筒结构具有较好的防冲效果,本试验工况下,筒内冲刷深度最高可减小70%,筒内外最大冲刷深度可减小40%左右。套筒高度对筒内冲刷的影响比套筒直径更为显著,筒内最大冲刷深度随套筒高度的增大而减小。套筒直径主要影响筒外冲刷,套筒埋置于初始床面以上时,筒外最大冲刷深度随直径的增大而减小;随着套筒高度逐渐减小,直径对筒外冲刷的影响越来越小。 相似文献
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波浪作用下桶形基础冲刷特性试验研究 总被引：1，自引：1，他引：0
在设计结构和考虑有效的海洋工程基础的冲刷防护工程时,了解和预测海洋结构周围的冲刷发展机理是非常重要的。通过波流水槽研究规则波作用下桶形基础的冲刷特性,试验主要考虑波高与结构尺寸对桶形基础周围局部冲刷的影响,并分析波浪冲刷过程中模型周围的时程地形、波浪作用后的冲刷坑性状、冲刷影响要素以及不同结构间的冲刷差异。结果表明:桶形基础的冲刷过程是震荡加深发展,最大冲刷深度与冲刷宽度随波高增大而增加,随上部结构直径增大而增加,最大冲刷深度位置随波高与结构尺寸变化而变化;不同结构间的冲刷坑形态与冲刷后的地形不同,最大冲刷深度相差可高达4倍;桶形基础结构直径比范围为0.2～0.5时,结构自身具有防冲刷能力。 相似文献
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海流作用下海底管道局部冲刷数值分析 总被引：1，自引：0，他引：1
在任意拉格朗日-欧拉参考坐标系下,采用基于雷诺平均的Navier-Stokes方程组(RANS)、流线迎风有限元方法、泥沙输运模型以及底床变形方程,对海流引起的海底管道局部冲刷进行了数值模拟。着重讨论了均匀来流流速和海底管道直径对局部冲刷发展过程及平衡冲刷深度的影响作用。数值结果表明,在冲刷的初始阶段,冲刷深度随时间迅速增加,之后缓慢逼近极限平衡深度;在管径一定的情况下,管道附近的局部平衡冲刷深度与流速大致呈线性关系;当流速超过某一临界区域后,最大平衡冲刷深度出现的位置并不在管道正下方,而是随流速的增加向管道下游方向移动;另外,管道直径也会对平衡冲刷深度产生比较明显的影响,在相同流速下,平衡冲刷深度大致随管径呈线性增大。在本文的计算范围内,海底管道的相对局部平衡冲刷深度基本随雷诺数线性增加,但流速对冲刷深度的影响作用要比管径的影响作用更为明显。 相似文献
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基于水槽实验,研究植物对孤立波作用下直立堤局部冲刷的影响。通过改变实验入射波高、植物带的宽度和密度,分析各要素对直立堤局部冲刷的影响。实验对波高沿程变化、孤立波越堤、回落过程以及地形演变进行全程的测量和记录,并进行有无植物带保护的直立堤局部冲刷对比分析。结果表明,植物带的存在,使得堤后相对最大冲刷深度显著减小,堤前冲刷形态由单峰式"L"型变为双峰式淤积沙坝形态,且冲刷位置由原堤脚前移至植物带所在位置,冲刷范围大幅增加。减小植物带密度或者植物带宽度会使近岸侧或是离岸侧的相对最大冲刷深度和相对最大淤积高度有增大的趋势,但是当入射波高增大时,二者的影响不显著。该研究对实际工程中植物带的合理布置提出了具有参考性的建议,对减少堤防工程的冲刷和损失有一定现实意义。 相似文献
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金塘大桥桥墩附近的海床冲刷 总被引：2，自引：0，他引：2
东起舟山市金塘岛的沥港镇,跨越灰鳖洋,西至宁波市镇海区新泓口的金塘大桥,为舟山大陆连岛工程的主体.大桥全长为18.5 km,海面桥墩近350个,桥墩附近海床冲刷深度主要包括因风浪和潮流引起的自然冲刷、因建桥使过水断面缩窄而产生的一般冲刷和桥墩阻水形成的马蹄形漩流引起的局部冲刷.河流上桥墩局部冲刷已进行过大量研究,建立了可供设计使用的桥墩冲刷计算公式,而金塘大桥位于灰鳖洋海域,作用水流为极其复杂的往复流,使海床局部冲刷深度难以利用现有公式进行计算,因此采用海域实测地形资料分析了桥轴线附近的海床自然冲刷,利用水槽正态模型试验模拟研究了桥墩附近的一般冲刷和局部冲刷.实测资料表明,该海域潮流流速大小与潮差有较好的相关关系,潮差越大,潮流流速也越大,而桥墩的局部冲刷深度也随流速的增大而增大,因此,选取潮差频率为300年一遇和10年一遇的特大潮分别作为运行期和施工期的潮流边界.桥位所处的海床较为稳定,故以最新的实测地形各桥墩处高程作为冲刷试验起始高程.试验初期桥墩附近海床快速下切形成冲刷坑,随后冲刷值迅速减小,海床渐趋稳定.研究表明,该大桥所处海域总体上趋于动态平衡状态,桥轴线东段微冲、西段微淤.运行期金塘大桥附近的海床自然冲刷,一般均在1.1 m以内,仅在主槽附近较大,约5 m左右.试验表明,潮流作用下桥墩附近的一般冲刷和局部冲刷均明显大于自然冲刷幅度,主墩最大局部冲刷幅度为14.4 m,引桥桥墩最大局部冲刷幅度为7.8～10.3 m;据此可得到桥墩附近海床的总体冲刷幅度和设计高程,不仅为工程建设、运行的安全性及经济性提供了坚实的技术支撑,而且可供其它海域建桥后桥墩附近海床的冲刷研究提供参考. 相似文献
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针对水下桩墩的局部冲刷问题,提出一种适用范围广、防冲促淤效果显著的防护措施。该防护措施把一种相对密度略大于水、几何特征特殊的中性网格结构完全覆盖在冲刷坑或可能出现冲刷坑的床面上,以减弱冲刷坑内水动力,促进泥沙落淤,达到减轻局部冲刷的目的。通过数值模拟和水槽试验探讨了中性网格结构对圆桩周围冲刷坑内水动力及床面形态的影响,并研究了网孔尺寸对防冲促淤效果的影响规律。结果表明：该中性网格结构能显著减小局部冲刷坑内的流速,有效抑制局部冲刷,且对桩前来流来沙的影响微弱。孔径比7.7的网格防护结构可以使无黏性沙床上圆桩的局部冲刷深度减少92%,已存在的冲刷坑则可被修复73%。这些研究成果为桩墩局部冲刷防护提供一种新的思路。 相似文献
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桥墩基础冲刷是桥梁毁坏的重要因素,是桥梁基础设计的关键指标之一。目前国内外对于桥墩基础在复杂动力条件下冲刷深度的研究常采用物理模型试验方法,利用正态系列模型方法,在波流水槽中研究了水流、潮流和波流共同作用下青州航道桥索塔基础周围流态变化和局部冲刷特征。研究结果表明,桥墩最大冲刷深度和冲淤范围与水流流速、桥墩轴线与水流夹角和波浪等因素有关;在潮流最大流速和恒定流流速一致情况下,桥墩局部冲刷深度达到平衡后,将会达到与恒定流基本一致的最大冲深;波流共同作用下的最大冲刷深度比恒定流增加10%左右。设计桥墩形状在100年一遇水流和波浪共同作用下桥墩基础局部最大冲刷深度为13.7 m。 相似文献
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浮式防波堤与振荡浮子式波浪能转换装置集成是一种较为合理的波浪能开发利用方式,基于方箱式浮式防波堤—波浪能转换集成系统和幕帘式防波堤的研究成果,提出了一种新型方箱—垂直挡浪板式浮式防波堤—波浪能转换集成系统,建立数学模型对该集成系统的水动力特性和能量输出特性进行研究。模型基于N-S方程,采用紧致插值曲线(CIP)方法结合浸没边界法(IBM)求解。运用数值模型探究在一定波浪条件下,动力输出系统(PTO)阻尼力的大小以及挡浪板对集成系统的水动力特性和能量转换特性的影响,得到如下结论:集成系统的俘获宽度比随PTO阻尼力的增大呈现先增大后减小的趋势,在阻尼力F_(PTO)=150 N时达到最大;相对于方箱型集成系统,增设0.1 m挡浪板后可使其最大俘获宽度比η_e提高33%左右;此外,集成系统的俘获宽度比随挡浪板长度增加而增大,增长趋势逐渐变缓,在挡浪板长度S_p=0.5 m时达到最大,此时俘获宽度比η_e=0.563 1。 相似文献
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Understanding the sediment transport and the resulting scour around coastal structures such as pile breakwaters under local extreme wave conditions is important for the foundation safety of various coastal structures. This study reports a wave-flume experiment investigating the scour induced by solitary waves at a pile breakwater, which consists of a row of closely spaced large piles. A wave blacking gate with a simple operation procedure in the experiment was designed to eliminate possible multiple reflections of the solitary wave inside the flume. An underwater laser scanner and a point probe were used in combination to provide high-resolution data of the bed profile around the pile breakwater. Effects of incident wave height and local water depth on the maximum scour depth, the maximum deposition height and the total scour and deposition volumes were examined. An existing empirical formula describing the evolution of the scour at a single pile in current or waves was extended to describe the scour at the pile breakwater under the action of multiple solitary waves, and new empirical coefficients were obtained by fitting the formula to the new experimental data to estimate the equilibrium scour depth. It appears that the maximum scour depth and the total scour volume are two reliable quantities for validation of numerical models developed for the scour around pile breakwaters under highly nonlinear wave conditions. 相似文献
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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。 相似文献
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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。 相似文献
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海啸作为世界上最严重的自然灾害之一,其巨大的破坏力使得近海建筑物遭受了严重的损害。基于波浪水槽实验,开展海啸波作用下不同口门距离的防波堤局部冲刷机理实验研究。实验结果表明,在海啸波越顶水流产生的水跌以及海啸波通过防波堤口门时产生的扰流共同作用下,口门中心线处产生明显的局部冲刷坑,随着口门距离的增加,防波堤局部冲刷先加剧后减弱。建立防波堤局部最大冲刷深度与海啸波波高、防波堤宽度及出水高度、口门间距的关系式,揭示了最大局部冲刷深度与海啸波波高、防波堤尺寸、口门距离的内在关系。 相似文献
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要研究波流共同作用下桩墩的基础冲刷问题,首先需要了解水流和波浪单独作用下桩墩冲刷的机理和特征。针对波、流及其共同作用下桩墩的局部冲刷问题,从流速、水深、桩径、波长、波高、相对底层流速、粒径和粒径级配等方面系统地简述了恒定流、波浪和波流作用下桩、墩局部冲刷的研究进展。根据实验资料比较了各家经典计算公式的计算结果发现我国规范65-1式计算值偏大,65-2式计算值偏小等结论。桩墩局部冲刷是一个复杂的过程,今后可以针对淤泥质海岸底床、粉沙质海岸底床、复杂桩群结构、物理模型比尺效应、非恒定水动力条件、复杂基础形式方面对波流作用下基础冲刷的最大冲刷深度、冲刷过程、冲刷范围进行研究,以弥补桩墩局部冲刷在这些方面的不足。 相似文献
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AbstractSince the pull-out response of upwind caissons governs the design of multi-caisson foundations, it is worthwhile to study scour effect on the tensile capacity of suction caissons. The tensile capacity of suction caissons after scour is relevant to the scour depth and the pressure under the caisson lid: the tensile capacity decreases dramatically with increasing scour depth; the smaller the pressure, the stronger the weakening effect of scour. Moreover, the scour effect is investigated in two cases: ignoring stress history and considering stress history. The results show that tensile capacity after scour is larger when the stress history is considered, so ignoring the stress history leads to a conservative design. In order to quantitatively evaluate the effect of scour depth and pressure, an empirical formula for the tensile capacity of suction caissons after scour is proposed based on multiple regression analysis. 相似文献
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为研究水流作用下斜桩周围局部冲刷特性及流场变化并掌握斜桩同垂直桩的差异,本研究在不同流速条件下开展了包含反斜桩、垂直桩、正斜桩等多种工况的水槽试验,测量分析了斜桩的冲刷历时曲线、床面形态、沿程流速分布、最大冲刷深度等数据.结果表明:清水条件下斜桩周围局部冲刷坑及桩后沙丘尺度明显减小;斜桩桩前最大冲刷深度随倾角的增加而逐... 相似文献