基于能量平衡的跨海橋梁鋼管樁局部沖深計算

作者：郭健,汪濤,王金權,吳繼熠

摘要：綜合國內外現有研究成果,分析了樁周流場結構及局部沖刷坑的分布形態,通過三維數值模擬,驗證了局部沖刷最大值點出現在樁前,且沖坑坡度近似等于泥沙水下休止角的結論。從國內外規范內局部沖深計算公式中篩選出跨海橋梁鋼管樁局部沖刷深度的主要影響因素。基于能量平衡理論,通過來流水流搬運沖刷坑內泥沙過程中的能量守恒,推導了概念清晰、形式簡單的局部沖刷深度預測公式。區別于現有多數公式主體結構,該公式為關于局部沖深的一元三次方程,通過水下泥沙休止角來考慮泥沙對沖刷的影響以及沖刷過程中沖刷坑自身深度及范圍變化對沖刷產生的影響。利用最小二乘法,結合環杭州灣區域三座跨海大橋的試驗及實測數據擬合確定了公式相關參數,并與國內外規范內的公式對比驗證,結果表明,該公式精度較高,可為實際工程計算分析提供參考。

發文機構：浙江工業大學橋梁工程研究所 寧波市杭州灣大橋發展有限公司

關鍵詞：橋墩基礎局部沖刷能量平衡沖刷深度預測水動力分析pier foundationlocal scourenergy balancescouring depth predictionhydrodynamic analysis

分類號： U443.22[建筑科學—橋梁與隧道工程]