波流共同作用下正斜桩局部冲刷试验研究

摘要：

随着海洋资源大规模开发和利用,斜桩基础凭借良好的水平承载力特性在跨海大桥、海上平台、高桩码头等海洋结构物中得到了广泛应用.在波流强烈的非线性作用下,斜桩附近会发生严重的局部冲刷,降低结构物的安全性,甚至会导致破坏.为了解不同波高、流速条件下,倾斜角度对正斜桩冲刷特性的影响,并对比与垂直桩冲刷特性的差异,在波流水槽中开展波流共同作用和纯流作用下的局部冲刷试验.通过对α=0°、10°、20°、30°的正斜桩进行试验,研究了倾斜角度对冲刷历时、相对时间尺度及冲刷坑形态的影响,开展了无量纲参数Fr、KC、Ucw对正斜桩最大冲刷深度的影响分析,并与前人的垂直桩数据进行详细对比.结果表明:当桩向下游倾斜时,倾斜角度对于波流共同作用下斜桩冲刷特性有着重要的影响.与垂直桩相比,随着倾斜角度的增加,正斜桩冲刷深度发展速率、冲刷坑尺度及深度逐渐减小,相对时间尺度逐渐增大;对于20°正斜桩,当d50=0.403 mm,Uc=0.206 m/s,H=7 cm时,最大冲刷深度点由侧前方转移至正前方的时间约为60 min,远大于垂直桩.正斜桩沙丘沿中轴线对称分布,呈双峰结构,且冲刷坑形态与垂直桩明显不同;动床条件下,床面形成规则的沙波,冲刷坑尺度进一步减小,双峰更加明显.正斜桩相对冲刷深度为无量纲参数Fr、KC、Ucw的函数,与垂直桩拟合曲线的趋势保持一致.

关键词：斜桩;倾斜角度;局部冲刷;波流共同作用

所属期刊栏目：53

分类号：TV148+.5(水利工程基础科学)

资助基金：国家自然科学基金项目51679015;52071031

在线出版日期：2021-12-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：64-71