海上风电场风机桩基局部冲刷计算

建设海上风电场时,风机所处的环境十分复杂,在风、浪、流等要素的影响下,风机桩基周围会出现冲刷坑,而风机桩基的局部冲刷深度是工程设计的重要参数.采用胜利埕岛油田海洋平台桩基局部冲刷现场观测资料,对常用的两个桩基局部冲刷经验公式进行验证,并对拟建的风电场工程风机桩基的局部冲刷深度进行计算,计算结果具有一定的参考价值.     

海上风电场风机桩基局部冲刷计算

建设海上风电场时,风机所处的海洋环境十分复杂,在风、浪、流等气象水文要素的影响下,风机桩基周围会出现冲刷坑,进而影响风机基础的稳定。因此,风机桩基的局部冲刷深度是工程设计的重要参数。采用埕岛油田海洋平台桩基局部冲刷现场观测资料,对国内常用的2个计算桩基局部冲刷深度的经验公式(韩海骞公式和王汝凯公式)进行验证,运用波流合成速度代替纯潮流速度。结果表明该海域波浪对泥沙的作用不可忽略。韩海骞公式重新计算的结果与实测值吻合良好。     

波流共同作用下大型桥墩周围局部冲刷实验研究

桥墩周围局部冲刷深度是跨海大桥基础设计的重要参数。采用系列模型试验方法,对具体工程大型桥墩在水流和波流共同作用下的局部冲刷分别进行研究,提出了冲刷坑形态和最大冲刷深度,供工程设计参考。同时,通过单向水流和波浪 水流两种情况冲深结果比较,指出在预测波流共同作用下的大型桥墩局部冲深时,不应将两种动力条件进行简单的迭加,而应具体问题具体分析。     

江苏LNG项目桥墩周围冲刷的试验研究

以现场天然沙为试验床质,利用系列比尺模型,采用不规则波与潮流共同作用的方式,对江苏LNG接卸站陆连岛栈桥桩基周围的冲刷情况,进行了试验研究。系列比尺包括1∶10,1∶20和1∶40,试验组合包括正常组合及大浪组合。在正常波、流作用下,桥墩桩基周围最大冲刷深度为5.10 m;在正常波流并遇50 a一遇波浪共同作用下,累积冲刷深度为5.60 m。     

河流桥墩冲刷分析

近年来桥梁损毁事故常有发生,桥梁的安全性成为重要研究课题。结合最新资料对大桥桥墩周围复杂水流结构进行了详细分析,再分别从墩形、水流速度及水流方向与墩轴交角对局部冲刷影响进行了探讨,对冲刷影响因素进行了概括总结,对一般冲刷和局部冲刷深度计算公式的实际应用条件及范围进行了分析说明,对当前研究中存在的问题和解决方法及未来研究方向进行了展望。     

局部冲刷坑形成影响桥墩附近流场特性的试验研究

通过对不同水沙条件下冲刷发展过程中3个典型时刻桥墩前、后竖直对称面内流速、紊动量的测量和分析,定性地研究了冲刷发展过程中桥墩周围流场的水力特性、冲刷坑的形成与发展对桥墩周围水流结构作用强度的影响,以及防护工程应该实施的最佳时机.     

丁坝周围水流紊动特性与地形冲刷的关系*

通过动床冲刷试验对不同形式丁坝的水流紊动特性进行对比分析,结合河床冲刷地形等值线图,找出水流紊动特性与河床冲刷之间的关系。在此基础上,深入分析不同形式丁坝对水流紊动特性的影响,优选出新型坝体结构形式。试验结果表明：丁坝周围地形的冲刷与水流紊动的强烈程度有关,冲刷坑的深度随水流紊动特性的变化有先增大后减小的趋势;沙垄主要由粗砂组成,且断面形状呈“流线型”,回流区出现细砂覆盖层;圆弧断面和勾头形式丁坝在减弱水流紊动方面具有一定的优势。     

海上风机结构周围冲刷数学模型研究

基于开源程序OpenFOAM和动网格技术,利用切应力平衡法建立水流作用下的海上风电基础局部冲刷数学模型。通过模拟结果与实验数据的对比发现,所建立的冲刷数学模型能够合理反映圆柱型单桩基础周围的水流结构,冲刷深度与实验结果吻合较好。     

串列双圆柱流致振动数值模拟

基于开源程序OpenFOAM和动网格技术,利用切应力平衡法建立水流作用下的海上风电基础局部冲刷数学模型。通过模拟结果与实验数据的对比发现,所建立的冲刷数学模型能够合理反映圆柱型单桩基础周围的水流结构,冲刷深度与实验结果吻合较好。     

WASSIT电厂取水工程水流与泥沙冲淤演变计算研究

本研究是利用伊拉克当地现有的水文、地形资料及前期建立并验证成功的数学模型对WASSIT电厂设计的蘑菇头取水方案进行了水流与泥沙冲淤演变计算,并得出主要结论:取水工程的建设对研究河段水流影响较小,取水口局部水流流态变化甚微;采用代表年份的水沙过程计算表明蘑菇头取水方案实施后,由工程引起的最大相对冲刷幅度约为0.12m/a;采用桥墩局部冲刷公式计算得到取水蘑菇头墩体周围局部冲刷深度为1.41m。     

波流共同作用下大直径圆柱三维绕流数值模拟

通过应用有限体积法对在波流共同作用下大直径圆柱绕流现象进行三维数值模拟,对圆柱体局部复杂流动进行了三维湍流计算分析,给出了三维流场、圆柱体表面及其所在局部底床床面应力分布,并在此基础上对圆柱体所在底床的局部冲刷进行了初步分析。     

高桩码头桩基局部冲刷研究

建在海洋环境中的高桩码头,桩基础改变了水质点移动的路径和水流剪切力,可能产生海床土颗粒的运移或冲刷,这样的冲刷会给结构和基础的稳定性带来威胁。采用国内外5种常用公式,对高桩码头局部冲刷进行计算,并与工程的实测值进行对比分析。结果表明,将波浪和潮流进行叠加,得到波流共同作用的流速,再运用韩海骞和JS公式计算拟建工程区的桩柱局部冲刷深度是可行的。     

圆柱桩群局部冲刷特性试验

通过在宽长水槽中进行的单向恒定均匀流作用下,不同桩群、不同流速或不同水深情况下的圆柱桩群局部动床冲刷对比试验研究,分析试验后水槽地形变化的资料发现：圆柱桩群局部冲刷非常复杂,圆柱桩群的存在极大地改变了原有的水沙运动状态,加剧了桩群所在底床泥沙的冲淤。圆柱桩群对其所在底床冲淤影响特性不能只用桩群阻力简单解释,而与圆柱排列形式关系最为密切、影响也最大,水流流速及水深的影响实际通过圆柱桩群对流场改变的性质及程度来反映。     

高桩承台结构对岸壁出土高度的适应性分析

高桩承台结构是上海地区常见的水工结构形式,近年来在使用过程中由于墙前泥面冲刷、墙后堆载等问题导致结构失稳的问题时有发生。结合实际工程,在理论计算的基础上,利用Ansys有限元分析软件,分析得出了影响高桩承台结构对岸壁出土高度适应性的因素,并提出断面设计优化方案。     

苏通大桥大型桩承台桥墩基础的局部冲刷防护试验研究

为探讨特大型桩套箱桥墩基础的护底防冲工程问题,通过实验室试验,分别对墩基防冲护底的方案选择、防护工程结构分层和范围确定、防护材料的稳定及成型情况以及护底工程的防冲效果进行了试验研究。并将试验成果应用在苏通长江大桥护底防冲工程的设计、施工中。施工期为期4年的监测结果证明,实施的防护工程及时、有效,确保了桥墩基础的安全。可为相关大桥采取防护措施提供借鉴。     

垂直淹没射流对黏性底床冲刷挖掘体积的试验研究

射流冲刷作为一种高效挖掘手段被广泛应用于深海工程领域。针对黏性底床条件下垂直淹没射流冲刷挖掘体积进行研究,利用注浆成型法制备冲刷坑的胚体并利用3 d扫描技术获取冲刷挖掘体积。通过开展室内试验探索了射流流速、射流靶距、冲刷时间以及泥样含水率与冲刷挖掘体积的关系:1)冲击射流挖掘体积随着射流靶距的增加而减小;2)冲击射流挖掘体积随着射流流速的增加而增加;3)冲击射流挖掘体积随着冲刷时间的增加而增加,但逐渐趋于平衡;4)随着泥样含水率的增加,冲击射流挖掘体积也显著增加。最后,利用54组试验数据和无量纲分析得到了冲击射流挖掘体积的经验公式,可为射流挖沟以及射流沉桩等海洋工程实践提供参考。     

Experimental investigation on scour development and scour protection for offshore converter platform

Local scour around the offshore converter platform caused by current and wave will lead to the instability of foundation. A series of experiments are performed to investigate the scour development and scour protection of the offshore converter platform. The development and evolution characteristics of the local scour around the gravity based structure foundation under the actions of current flow and wave are analyzed. The results show that the edge scour mainly occurs at the lateral sides of the platform and the scour pits are symmetrical about the centerline of the platform in the streamwise flow direction. The scour depth around the gravity based structure increases with the increase of flow velocity. The inclination and collapse of the platform is observed at α = 90° and U₀ = 0.25 m/s. The sand ripples are observed around the gravity based structure under the wave action, and the scour depth increases with the increase of wave height and wave period. Based on the comparisons of different scour protection methods, the combined bionic grass-geotextile-riprap protection has the best scour protection efficiency for the offshore converter platform.     

具有向下渗漏特性的沙质渠道中串列桥墩绕流及冲刷特性试验研究（英文）

Experimental investigations have been carried out to study morpho-hydraulic characteristics such as scour geometry and turbulent flow properties around tandem piers in alluvial channels. Experiments were carried out in a plane sand bed with two circular piers of same diameter arranged in tandem manner under no seepage, 10% seepage and 20% seepage conditions. Downward seepage minimizes the scour depth around piers and restrains the development of scour depth with time. Strong reversal flow is found near the bed at upstream of piers and near free surface at downstream of piers where velocity and Reynolds shear stress are found to be negative which reduce in magnitude with downward seepage. The flow is more critical within the gap between two piers where velocity is lesser near free surface and gradually increasing towards bed. Quadrant analysis shows that contribution of each event to the total Reynolds shear stress increases with downward seepage. Sedimentation effect prevails within the scour hole whereas outside the scour hole erosive forces become more dominant. Reduced reversal flow at upstream of pier because of downward seepage results in decreasing higher order moments and turbulent kinetic energy. At downstream of piers, secondary currents are dominant due to wake vortices. Strouhal number decreases in case of seepage runs than no seepage condition.     

水下不分散混凝土抗冲刷临界流速和凸起障碍物影响

针对水下不分散混凝土抗冲刷性能,开展室内模型试验,得出8种典型抗分散剂掺量条件下水下不分散混凝土的抗冲刷临界流速。基于OpenFOAM的有限高度圆柱绕流三维数值模拟,分析凸起障碍物对水下不分散混凝土局部冲刷的影响机制。结果表明,增加抗分散剂掺量和减少单位用水量可以提高水下不分散混凝土的抗冲刷性能,HF-III型抗分散剂的效果比UWB-II型抗分散剂的抗冲刷效果好;凸起障碍物周围以及下游易发生局部冲刷;与松散沙床上圆柱周围的冲刷坑相比,水下不分散混凝土的冲刷坑范围较小,深度较浅,且主要位于圆柱的下游。