局部冲刷

摘要： 常泰长江大桥主航道桥为主跨1176 m公铁合建双塔双索面斜拉桥,桥塔墩采用超大圆端形截面台阶型沉井结构(下端平面尺寸95 m×57.8 m,高72 m,台阶宽9 m),沉井基础采用河床预开挖下沉施工方案。为确定河床预开挖宽度、深度及该方案实施后需采取的防护措施,采用水槽局部冲刷及防护模型试验,分析河床不同预开挖深度、宽度下的超大沉井基础局部冲刷特性以及抛石防护效果,并从减少沉井周边局部冲刷的角度提出了最优河床预开挖方案和抛石防护方案。结果表明:随河床开挖深度增加,沉井周边局部冲刷呈递减趋势;随河床开挖宽度增加,沉井周边局部冲刷呈递增趋势,增幅随流速增大呈先增加后减小趋势,流速越大开挖宽度的影响越小;开挖深度为0.6h(h为开挖前水深)、开挖宽度为(1.1~1.2)D(D为沉井迎水侧阻水宽度)最为合理;在河床预开挖的基础上对沉井周边进行抛石防护,防护方案实施便利、效果明显。现场监测结果表明:在2020年度大洪水作用下,沉井基础周边河床冲刷幅度较小,且与模型试验结果相符。

摘要： 为研究方形桥墩截面变化对局部冲刷特性的影响,通过建立桥墩局部冲刷三维数学模型,对方墩前端不同伸出台阶宽度及相应倾斜坡度情况下的冲刷特性展开模拟研究。结果表明:相较于方墩,墩前伸出一定台阶宽度的结构形式具有较好的折冲效果,但其折冲效果并非随着伸出宽度的增加而增加,墩前伸出台阶宽度约在墩宽的2/3时折冲效果最优;同时,通过在伸出台阶宽度基础上增加倾斜坡面的截面优化处理,得出倾斜坡面高度在床面以上0.4h(h为水深)情况下,随着台阶伸出宽度的增加其折冲效果呈增加趋势,且具有比仅伸出台阶宽度的截面结构形式更优越的折冲效果,最大折冲率高达38%。研究结果可为桥墩结构形式与抗冲防护的综合研究,尤其是大型桥墩基础结构的优化提供参考。

摘要： 为了验证新型伞式吸力锚基础的防冲刷效果,本文利用Flow-3D软件建立三维海床-吸力锚-波浪相互作用模型,基于JONSWAP随机波浪谱,结合某海域风区资料模拟随机波,对随机波浪作用下伞式吸力锚基础(USAF)局部冲刷演变进行分析,试验土体为非黏性土。首先探讨了随机波浪作用下基础周围流场变化规律和冲刷演变模式,其次分析了有效波高、水深两个因素对基础局部冲刷演变的影响规律,对锚枝的防冲刷效果进行对比分析。结果表明:基础的设置加剧了主筒前0~3 m、筒后6~12 m范围内的湍流强度,水流紊动增强了对土颗粒的搬运能力,导致基础周围泥沙起动产生冲刷,锚枝的存在能够减少土体的运移,提高周围土体稳定性。有效波高的增加导致筒前45°锚枝之间的冲刷程度加剧,淤积范围后移。水深变化对旋涡脱落影响明显,随水深的增加主筒后旋涡脱落加剧,导致土体运移强度增大。

摘要： 通过建立正态物理模型,研究了阳江沙扒海上风电场三桶吸力桩基础局部冲刷情况。结果表明:波流作用下桶基础最大冲刷深度大于纯水流和纯波浪情况;波流作用下最大冲刷深度出现在吸力桶迎浪面及两侧,背水面轻微淤积,床面冲刷形态呈三角形;三桶吸力桩基础冲刷主要受出土桶身和桶顶肋板绕流影响,因此结构埋置前对床面清淤有利于结构的稳定性,且清淤深度越大对结构的稳定性越有益。

摘要： 针对大连某海上风电场项目大直径单桩基础冲刷防护施工技术研究,采用多波束测量方法,对24台风机基础进行监测,结果显示距风机中心半径21 m范围内,最大坑深度为0.77~1.93 m,平均冲刷量为113 m^(3),最大252 m^(3)。基于冲刷监测结果,提出采用袋装砂回填方法,通过铺排船进行施工,采取由内向外分层分段式的抛填方案,有效解决了风电场大直径单桩基础冲刷问题。

摘要： 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渐减小,且正斜桩减小速率更快;当倾斜角度达到临界角时回流区范围最大;斜桩桩前相对冲刷深度与倾角之间存在较好的线性关系。

摘要： 为了解台阶型沉井附近水动力特性及沉井台阶位置对局部冲刷的影响,以优化沉井结构,以某桥大型台阶型沉井为背景,通过流体计算软件CFD建立三维定床水动力模型,分析该沉井台阶设置对水流流速和流速矢量、湍流动能、床面切应力等沉井附近水动力特性的影响规律;通过物理模型动床试验,分析台阶位置对最大局部冲刷深度的影响。结果表明:通过数值模拟分析,沉井台阶位置位于床面或以下对其附近的水动力特性影响较小;通过物理模型动床试验,沉井的台阶位置位于床面、床面以下0.6h、0.81h(h为水深)处时,其最大局部冲刷深度相较于无台阶沉井基础的最大局部冲刷深度的减冲率分别为5.6%、18.8%与19.9%。

摘要： 阶梯形丁坝是常见的航道整治建筑物,天然河道中的水流多为非恒定流,非恒定流作用下的阶梯形丁坝局部冲刷特性研究,对丁坝结构设计和水毁防护等具有重要意义。采用自回归马尔柯夫模型,将天然来流过程概化为波谷起冲和波峰起冲2种情况,基于平面二维水流泥沙数学模型,探讨非恒定流作用下的阶梯形丁坝局部冲刷特性。结果表明:①不同流量过程下,坝后主流区和回流区的流速均随上游来流量的变化而变化,波谷起冲时主流区随冲刷历时的增加逐渐分为2个区域,而波峰起冲时主流区在初期便被分为2个区域。②受主流区变化和冲坑后方淤积区的共同影响,波谷起冲时的冲坑下游边界向下游凸起后回缩,波峰起冲时的冲坑边界向坑内收缩后扩散到下游,坝头最大冲深较恒定流条件可增加25.5%~54.3%。③如采用一级丁坝长度L_(d1)表征冲坑尺度,6 h冲刷历时中,波谷起冲时冲坑长度、宽度最大值分别可达9.2L_(d1)和2L_(d1),波峰起冲时则分别可达11.3L_(d1)和2.1L_(d1)。

摘要： 在波流环境中,反斜桩周围的涡流结构及波浪传播特性与垂直桩存在较大差异,进而影响到桩基局部冲刷进程。为了解波流共同作用下反斜桩局部冲刷特性,在波流水槽中针对不同倾角的反斜桩开展了局部冲刷试验,初步探究了局部冲深历时特性、影响因素及床面形态特征。研究结果表明:在清水冲刷条件下,反斜桩局部冲刷深度始终小于垂直桩;当桩身倾角增加时,平衡冲刷深度逐渐减小,相对时间尺度逐渐增大;冲刷坑宽度相对垂直桩更小,呈现“水滴状”形态,尾后沙丘呈现出更长的单峰“带状”结构,不规则性较为突出;局部冲深与弗劳德数之间存在着较高的相关性,但向上游倾角产生的波浪变形效应使得冲刷深度与流速比和Keulegan-Carpenter数的具体函数关系更难以确定。

摘要： 为研究往复流作用下潮流能水轮机单桩基础局部冲刷演变机制,在水槽中开展物理模型试验,探讨了水流强度对潮流能水轮机单桩基础冲刷过程的影响规律,并与仅单桩工况进行了对比。试验结果表明:往复流作用下,潮流能水轮机单桩基础冲刷过程具有显著的周期性震荡、逐步提高的特点;叶轮的存在加快了基础冲刷过程,增加了最大冲刷深度;最大冲刷深度随着水流强度的提高呈线性提高,震荡幅度也随着水流强度的增加而增大;相比于单向流,双向流减弱了潮流能水轮机单桩基础冲刷深度,但随着水流强度的提高,单向流和双向流作用差异性逐渐降低。

摘要： 水流、波浪是影响结构局部冲刷的两种主要动力,借助于水槽物理模型试验,对结构物在单独水流、单独波浪和波流共同作用下的冲刷形态、冲刷程度进行了对比研究.试验表明,在潮流、波浪单独作用的局部冲刷中,潮流作用下有明显冲刷坑存在,波浪冲刷不明显,波浪冲刷深度仅为潮流冲刷15％,潮流作用明显强于波浪;潮流、波浪共同作用时,冲刷坑形态与单独潮流冲刷稍有区别,尾流迹线区形状明显不同,冲刷程度也明显强于单独水流作用.

摘要： 针对可能危及滨海电厂顶升式排水管安全的局部冲刷问题,采用基于重力相似理论设计的动床物理模型试验方法,研究了不同水流条件下,不排水和排水工况,排水管周边的局部冲刷形态参数及其差异.根据研究,排水管不排水时,与桥墩周边的冲刷形态极其相似.在顶升管排水时,冲刷坑形态呈现一定的不规则性,总体顶升管周边最大冲深较不排水比有一定的减弱,冲深减幅与背景水文条件、排水量及顶升管的结构参数有一定关系.相对流速越大,相对高度越高,则冲深减幅越大.最后,采用量纲分析方法,构建了冲深减幅与相对流速和相对高度的经验公式,在试验条件范围内与物理模型实测数据吻合良好.

摘要： 瓯江北口大桥中塔沉井基础尺度巨大,施工期在下沉过程中会产生程度不同的局部冲刷,对沉井的安全着床造成影响.通过试验研究中塔施工期最大局部冲刷、施工期下沉过程中下沉不同位置时的局部冲刷特性、沉井入土后不同时间段内的局部冲刷情况以及沉井下沉到位后施工期间往复流作用下的最大局部冲刷情况,研究成果为相关部门制定施工方案提供必要的技术支撑.试验研究成果表明,施工期间遭遇2年一遇洪水及20年一遇潮差情况下其最大局部冲刷为11.4m,最深点位于沉井落潮迎水侧拐角处,冲刷后的局部河床最深点高程为-23.4m.施工期沉井下沉试验表明,沉井底部距河床面6m时,在2.0m/s、2.5m/s流速情况下,河床局部冲刷深度为4.4m和6.6m;距河床面4m时,在2.0m/s、2.5m/s流速情况下,河床局部冲刷深度为4.9m和7.5m;距离河床面2m时间,在1.5m/s、2.0m/s和2.5m/s流速情况下,河床局部冲刷深度分别为4.6m、5.7m和7.8m;接触河床面时,在1.0m/s、1.5m/s、2.0m/s、2.5m/s和3.0m/s流速情况下,河床局部冲刷深度分别为2.5m、5.1m、8.0m、8.4m和13.0m.沉井底初入河床3m时停留1个月、入河床10m时停留1个月以及沉井着床到设计位置后停留半年时间,沉井周边局部冲刷最大深度分别为8.7m、9.0m以及11.4m,最深点发生在迎水侧拐角处.施工期间沉井下沉到位后,在往复流作用下的最大局部冲刷深度为10.2m,位置发生在沉井落潮流迎水侧拐角处.

摘要： 合理而高效地减小桥梁局部冲刷可以大大降低桥梁水毁的风险,以避免其带来的财产和生命损失.本文通过室内波流水槽试验,对桥梁局部冲刷的牺牲桩防护方法在稳定流作用下的防护效果进行了分析和评价.结论表明:①牺牲桩可以有效地减小桥墩周围的局部冲刷,在桥墩背水面附近减冲效果尤为明显;②达到冲刷平衡状态时所需的时间也被大大缩短,使得冲刷进展较快达到稳定;③在群桩基础前布设的牺牲桩依然可以有效减小整个群桩基础的冲刷,比单一抛石防护的方法更为经济与稳定.

摘要： 海底管线由于波浪、潮流作用容易引起局部冲刷并发展成管线悬跨最终威胁其安全.本文以文昌地区新建海底管线为例,进行了海底管线的局部冲刷物理模型试验和数值模拟研究.海底管线直接铺设于海床,没有埋深.在验证水动力满足泥沙启动条件后物理模型试验选用流速相似准则,选用了中值粒径一致的无粘性沙.使用FLOW 3D建立了二维管线局部冲刷模型.对管线及其附近部分泥沙做局部加密处理,最小网格达到lcm.通过对比物理模型试验,数值模型在冲刷形态、最大冲刷深度上吻合较好,证明了数值模型的正确性.数值模型模拟了单向流作用下和上述工况下的局部冲刷,试验结果显示在10年重现期潮流作用下管线会出现自埋,而100年重现期潮流作用下管线会出现冲刷;10年重现期潮流与100年重现期波浪组合冲刷深度较100年重现期潮流与10年重现期波浪组合大.整个试验为管线的冲刷模拟提供了一个合理的数学模型,能在一定程度上指导管线的铺设与冲刷防护.

摘要： 通过正态宽水槽模型,试验研究了沉井施工下沉过程中底部与河床之间的水流流速分布特征、下沉至何高度时河床泥沙开始冲刷以及施工期不同流量下的局部冲刷深度问题,为设计和施工单位制定沉井基础的施工方案提供科学依据.

摘要： 嘉绍大桥位于钱塘江河口强涌潮区域,施工难度大,可借鉴的经验很少,因此在初步估算其冲刷深度的基础上,加强了对施工过程的监测,以保证围堰施工的顺利进行.本文主要通过对施工监测资料的分析,研究了涌潮作用下围堰的局部冲刷坑形成过程、冲刷坑形态和最大局部冲刷坑深度,为强潮地区大型施工围堰的施工提供技术依据和工程参考.

摘要： 工程周边的局部冲刷问题与工程建筑物的安全息息相关,而该问题通常采用物理缩尺模型来研究,其中正态动床模型又是最为可信的研究手段.本文结合长江下游落成洲洲头低滩守护工程,对比了模型试验结果与工程实施后的原型冲淤地形.通过对比发现,护滩带周边的原型冲淤,除了在主汊主流顶冲点位置和主汊近护滩带位置处冲刷趋势有差异之外,其他趋于在冲淤平面分布上与物理模型完全一致,仅冲刷幅度上有一定差距,模型试验结果在冲刷坑深度上普遍要大于原型.详细分析了模型的试验结果认为,试验条件的选取差异、模型沙的设计方法等均可能引起该种短期的预报偏差.鉴于设计中往往更关心的是冲刷坑的极限发展情况,故认为大比尺正态局部冲刷河工模型仍然是确定冲刷坑极限尺度参数的一种较为可靠的技术手段.

摘要： 沪通大桥29#墩位于长江下游澄通河段浏海沙水道南侧主航道附近,2014年9月开始着床施工,施工期间水流流速较大.由于沉井基础尺度巨大,墩位处工程地质垂向分布粉沙层较厚,沉井下沉施工期间在水流作用下这部分河床泥沙易冲;沉井与水动力的共同作用导致沉井着床下沉过程中的局部冲刷很大,对沉井的平稳着床造成直接影响.为确保29#沉井施工期间平稳安全着床,开展了河床预防护试验研究,研究结果为施工单位提供了合理的河床预防护方案,确保沉井顺利安全着床.

摘要： 冲刷发展时间尺度及平衡深度的预测对于海底管道工程的设计和维护都具有重要意义.对于冲刷平衡深度和时间尺度的研究以往多是针对海流垂直作用于管道且未考虑埋深厚度的情况.本研究基于水槽试验,对斜向海流作用下的海底管道冲刷进行模拟,重点研究海流作用角度、管道埋设厚度对于冲刷平衡深度和时间尺度的影响.试验中海流的作用角度范围为0°～45°;管道埋深厚度为0～0.5D.研究发现海流的垂直分量和轴向分量对冲刷的发展都起作用,但是轴向分量由于冲刷坑形状的限制,不会完全对冲刷贡献.因此,在计算底面希尔兹数(Shields Parameter)时,在轴向分量前面乘以一个小于1.0的折减系数,用于考虑冲坑的影响,从而提出一个有效希尔兹数(Effective Shields Parameter)的概念;最终基于有效希尔兹数总结出无因此的冲刷平衡深度和时间尺度的预测公式.

摘要： 本发明提供一种快速预测海洋桩局部冲刷深度的方法，包括：首先确定流体、泥沙和桩基的参数：海流流速、海水水深、泥沙颗粒粒径和桩基直径；接着得到影响桩周海床局部冲刷深度的无量纲参量；然后将处理后的无量纲参数带入桩周海床局部冲刷深度计算公式，得到桩周海床局部冲刷深度；接着通过该桩基的冲刷深度结合两根桩基的间距以及与来流夹角来预测其相邻桩基的局部冲刷深度。本发明可以简便地预测海洋环境中桩基的局部冲刷深度，并根据上游桩基的冲刷深度快速预测下游桩基的局部冲刷深度，能更好的应用于工程设计，提高工作效率。

摘要： 本发明属于海洋工程、港口、海岸及近海工程研究领域，提出了一种克服水下结构局部冲刷物理实验比尺效应问题的方法，对水下结构物的局部冲刷进行准确预报。本发明基于土体的表观冲刷速率，建立了可针对水下结构物局部冲刷进行准确预报的方法，有效克服泥沙局部冲刷物理实验比尺效应难题；适合任意结构形式在任意沉积物类型条件下的局部冲刷预报；本发明将水下结构泥沙局部冲刷问题转化成为传统的海洋工程水动力学问题。本发明可以考虑流动条件随时间的变化以及流动方向的变化，这在以往的局部冲刷分析预报模型中是无法考虑的。本发明所提出的方法可以直接应用到水下结构物的局部冲刷预报，在位稳定性以及防冲刷措施设计等研究领域。

摘要： 本发明涉及桩体监测实验装置技术领域，提供了一种基于透明桩体影像识别的局部冲刷实时监测实验装置，包括装置本体，装置本体包括中空透明的桩基模型，远离地面侧的桩基模型的端部连接有驱动系统，驱动系统连接有插入桩基模型内部的驱动轴，远离驱动系统侧的驱动轴的端部连接有摄像头，驱动系统带动驱动轴升降及旋转，摄像头随驱动轴进行同步升降及旋转；本发明能够避免因水面波动、水体折射、浑浊、拍摄角度非水平等因素造成的测量误差；测量过程中由驱动系统带动驱动轴使摄像头沿桩基模型的桩轴线和桩周进行扫描测量，摄像头随驱动轴带动，随驱动系统带动而实现升降及旋转，测量全过程无需实验操作人员进行任何操作，节约人力。

摘要： 本发明提供了一种基于移动终端的桥墩局部冲刷地形测量方法。包括：在桥墩表面靠近河床的位置绘制若干条直线实现控制点布设，并根据控制点建立世界坐标系；利用移动终端在环绕桥墩的多个机位各拍摄一张照片，局部冲刷坑内任一点均出现在不少于2张视角不同的照片中；根据从每两张相邻照片中的匹配特征点解算出相机内参数、畸变参数和拍摄照片时的外参数；根据所有测点的空间坐标形成密集点云；通过移动终端屏幕依次选择并输入至少三个控制点的世界坐标值，将密集点云投影到世界坐标系，得到世界坐标系下的局部冲刷地形。本发明实施例利用移动终端进行拍照和处理，实现桥墩局部冲刷地形测量，具有不受通视性制约、高效、易操作和精度高等优势。

摘要： 本发明公开了一种通用型桥梁基础局部冲刷深度评估系统，包括：数据采集系统，其用于采集监测点的水深、水位及流速；数据处理系统，其包括数据存储模块和数据分析模块；所述数据存储模块与所述数据采集系统连接，用以存储所述数据采集系统采集的监测点数据以及桥梁基础前期冲刷数据；所述数据分析模块从所述数据存储模块获取数据，计算监测点冲刷深度值，并得到数值模拟预测冲刷深度值和拟合预测冲刷深度值；预警发布系统，其包括数据评估模块和预警信息推送模块，所述数据评估模块用以评估桥梁基础健康预警级别；所述预警信息推送模块根据预警级别发布预警信息。本发明能够对桥梁基础健康状况进行精确评估，保护桥梁基础安全。

摘要： 本发明提供一种局部冲刷坑的促淤修复装置及方法，包括：骨架，骨架围设于桩墩的四周，且骨架内圈固定于桩墩上；固定装置，用于使骨架与桩墩周围的底床固定；设置于骨架的浮体，浮体用于为骨架提供浮力；设置于骨架上的网状部件，且网状部件完全覆盖冲刷坑的坑口，以增加桩墩周围下潜流和涡流运动的阻力，弱化网状部件下的水流强度，降低网状部件下水流的挟沙能力，使得来沙通过网状部件网孔快速落入网下而淤积；网状部件置于水中为中性浮力状态。本发明从根本上消除了冲刷产生的根源，避免了冲刷产生的危害，降低了安装难度，大大减少了建设成本；本装置的水下重量轻，不会显著增加作用在桩墩等基础上的载荷，因此无需加大对地基承载力的要求。

摘要： 本发明公开一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置，包括池体内设置有水体；生波装置设置有若干个，若干生波装置等间距设置在池体一侧；试验水池设置在池体中部，试验水池包括围墙，围墙内中部设置有动床试验区，动床试验区的顶面中心设置有桥墩模型，动床试验区的两侧分别依次设置有定床试验区、沉沙区和消能前池区；生流装置设置有两个，且两生流装置分别设置在围墙的两侧底部；试验装置设置在动床试验区、定床试验区和池体内用于进行数据收集。本发明完善了桥墩局部冲刷物理模型试验的完整性，可将桥墩局部冲刷试验的结果直观、精确的展示出来。

摘要： 本发明公开了一种水底管道局部冲刷地貌分析方法，该方法包括：获取待测水底管道局部砂床参数与流场参数并进行模型构建，得到离散元模型和计算流体力学模型；设置离散元模型和计算流体力学模型的边界条件；基于边界条件耦合离散元模型和计算流体力学模型进行数值模拟实验，得到模拟冲刷地貌结果。通过使用本发明，能够解决现有冲刷分析方法经验性强、无法反映颗粒实际运动情况的问题。本发明作为一种水底管道局部冲刷地貌分析方法，可广泛应用于海岸动力学技术领域。

摘要： 本实用新型涉及桥墩安全防护技术领域，用于临时用施工栈桥的桥墩防护，具体涉及一种降低局部冲刷的桥墩保护装置，该装置包括扰流板，所述扰流板的两端分别与相邻的两个沿河道横向布设的桥墩连接。通过在两个相邻的沿河道横向布设的桥墩之间设置扰流板，扰流板受到水流冲击产生横向漩涡，扰乱集中水流，从而影响马蹄形漩涡和尾流漩涡的形成，使得桥墩受到局部冲刷的影响降低，从而保护桥墩。而扰流板的造价较低，且临时用施工栈桥的桥墩距离较短，因而扰流板适用于临时用施工栈桥的防护。

摘要： 本实用新型一种具有减缓桥墩基础局部冲刷的多级垫层防护装置，属于桥梁工程防护领域。本实用新型通过抬高桥墩前边界层高度，减小墩前下潜流下潜路径，在防护装置前形成与原漩涡相反的抵消漩涡，削弱墩前马蹄涡强度，防护桥墩基础冲刷；装置包括：撑吊装置，多级垫层防护装置，本实用新型的优点在于：1，能够显著减小桥墩局部冲刷深度；2，可用于桥墩前期未发生较明显冲刷或后期发生明显冲刷的防护，且具有易于安装，成本投入较少及后期维护简单的优点。