基于能量平衡的跨海桥梁钢管桩局部冲深计算

作者：郭健,汪涛,王金权,吴继熠

摘要：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。

发文机构：浙江工业大学桥梁工程研究所 宁波市杭州湾大桥发展有限公司

关键词：桥墩基础局部冲刷能量平衡冲刷深度预测水动力分析pier foundationlocal scourenergy balancescouring depth predictionhydrodynamic analysis

分类号： U443.22[建筑科学—桥梁与隧道工程]