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。     

子母管线冲刷防护数值模拟分析

采用Flow 3D软件研究恒定流条件下6种不同类型子母管线的冲刷防护问题。通过变化子母管线的结构，得出不同类型子母管线局部冲刷的演变规律，可为子母管线的自防护问题提供一定的参考。数值模拟结果表明：Ⅲ型子母管线的冲刷坑深度最小，Ⅴ型子母管线的冲刷坑深度最大，Ⅰ型子母管线、Ⅵ型子母管线、Ⅳ型子母管线、Ⅱ型子母管线（普通子母管线倒置）的冲刷坑深度依次减少；冲刷坑宽度与冲刷坑深度的变化趋势稍有不同，Ⅰ型子母管线的冲刷坑宽度和影响范围要稍大于Ⅴ型子母管线；Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅵ型子母管线都可减缓冲刷的发生，达到防护的目的，但Ⅲ型子母管线的防护效果最好，而Ⅴ型子母管线会增强局部冲刷。     

白茆沙持续冲刷对鑫海码头的结构安全影响*

由于鑫海码头前沿区域水流冲刷严重,水下泥面高程已低于竣工时的状况,需对码头结构安全及岸坡稳定进行重新评估。通过对水下岸坡的地形监测,得到桩基的冲刷深度。根据相关规范要求,对码头上部结构承载力、桩基承载力、岸坡稳定等指标进行复核验算。结果显示结构安全性各项指标符合规范要求,但桩身拉应力已接近极限值,如冲刷深度进一步加深,将对码头的结构安全产生威胁。综合考虑后,采用联锁块软体排+抛石的方案来保护岸坡。     

孤立波作用下单排桩附近床面冲刷实验研究

为揭示海啸波冲击下桩式防波堤的桩基附近泥沙冲刷特性,文章通过物理模型实验研究了孤立波作用下单排桩柱结构附近床面的局部冲刷问题,测试了入射波高和水深对冲刷坑形态发展的影响。结果表明:床面冲刷主要发生在相邻柱体的间隙处;在冲刷过程的前期阶段,排桩不同间隙附近床面冲刷的演变存在一定的差异;到冲刷后期,各间隙床面三维形态上的差异逐渐消失;达到冲刷平衡后,在间隙附近形成显著的冲刷坑,冲刷坑的下游则出现淤积的沙坝;沿间隙中心线剖面上的最大冲刷深度出现在柱中心偏下游位置,最大淤积高度出现在柱中心下游的几倍圆柱直径范围内。冲刷坑沿槽宽方向的发展随着波高的增大而增大,随着水深的增大变化不明显;平衡剖面上最大冲刷深度、最大淤积高度和冲刷坑水平长度亦随着波高的增大而显著增加。试验成果可为进一步建立相应的三维泥沙冲刷数值模型提供校核依据。     

护底余排防护条件下潜堤堤身下游局部试验研究

为保证航道整治建筑物结构稳定,护底是工程结构设计的关键,而护底余排合理宽度的确定取决于整治建筑物附近局部冲刷坑的深度与范围。本文采用概化水槽模型试验,研究了余排宽度、水流条件、建筑物尺度、坝头前沿排边流速增量等因素对潜坝下游局部坑冲刷的影响,根据试验实测资料,建立了考虑余排宽度影响下潜坝下游最大冲刷深度计算公式。     

螺旋桨洗流在实体式码头前沿砂质海床上的间歇冲刷试验研究

随着高功率发动机在船舶上的使用以及船舶机动性能的提高,螺旋桨洗流在实体式建筑物周围的冲刷正逐渐成为冲刷研究的重要内容之一。首先自行研发了一套一体化试验设备,之后利用该设备进行了螺旋桨洗流对实体式码头砂质海床的间歇性冲刷试验研究。通过对d_(50)=0.7 mm的原型砂土海床的间歇冲刷试验发现:在同等试验条件下,与连续冲刷相比,间歇冲刷会加深冲刷坑的深度,加深范围介于1.3%~24.8%;间歇冲刷时单次冲刷时间长度越短,冲刷次数越多,冲刷深度加深的越明显;且随着螺旋桨到码头面距离的增大,间歇冲刷引起的冲刷深度的增加越明显。最后提出了最大间歇冲刷深度的定量预测方法,该方法可为实体式码头前沿砂质海床的间歇冲刷防护提供理论支撑。     

不同水深条件下海上风机群桩基础局部冲刷特性

在清水状态下，对不同水深和间距比条件下的群桩局部冲刷进行了三维数值模拟研究。结果表明，水深（h）对冲刷特性的影响与间距比（G/D）有关。当G/D=2、4和5时，随着水深的增大，平衡冲刷深度小幅增大，当G/D=3时，随着水深的增大，平衡冲刷深度显著增大。随着间距比的增大，平衡冲刷深度非单调变化。G/D=2工况的平衡冲刷深度最大，群桩冲刷坑形成一个整体；G/D=3工况的平衡冲刷深度最小，下游桩柱周围冲刷不明显；G/D=4、5工况的平衡冲刷深度较大，且随间距比的增大而减小，各个桩柱的冲刷坑独立。     

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。     

波浪作用下局部冲刷群桩动力特性试验研究

利用模型试验对深水桥墩群桩基础进行研究。用摇摆式造波装置施加波浪荷载,基于典型的冲刷坑形态,通过开挖桩周土体模拟不同的冲刷深度,探讨不同冲刷深度下桩基在波浪荷载作用下的动力反应。作为对比,同样进行了同参数下的单桩平行试验。研究结果表明:随着冲刷深度的增加,桩基础的自振频率逐渐降低,桩顶加速度和位移幅值呈增大趋势。桩基动力响应同时受水深的影响——随着水深的增大,位移和加速度也有所增加。在实际工程设计中,应该考虑桩基冲刷受损程度和水文条件的综合影响。     

论山区河流浅滩与平原河流浅滩的区别

通过分析山区河流浅滩与平原河流浅滩的区别,提出了在整治过程中应该有针对性注意的问题,如设计参数选取、冲刷坑控制、整治措施选择等.     

山区河流沙卵石滩整治技术研究

论述了沙卵石滩的成因是河流历史演变的结果,近期年内"冲淤平衡",它不是落水冲刷不力所造成,这是枯水整治的根据;提出以整治为主或以疏浚为主的确定条件,并对几种建筑物治滩的条件、坝位选择和布置要求作了研究,并对坝头局部冲刷坑最大深度,汊流滩开辟副槽所需的流量和锁坝调节流量分配比坝高的确定等,得出了可行的计算方法.     

护底余排作用下潜坝下游局部冲刷深度计算研究

潜坝下游冲刷主要由于越堤水流在堤后形成强紊动涡旋水流,并淘刷床面引起。冲刷坑最大深度与坝高、水深以及护底余排宽密切相关。根据水槽试验结果,分析了不同影响因素下潜坝下游的冲刷变化,并提出了考虑护底余排作用下的潜坝坝身下游最大冲刷深度计算式。结合长江下游黑沙洲水道航道整治工程中护底余排作用下潜坝的实际冲刷深度资料,对文章研究中提出的冲刷深度计算式进行了验证。验证结果表明:在考虑余排宽度的条件下,按照该公式计算得到的局部冲刷深度与实测值基本一致。     

库水位循环作用下架空斜坡式码头变形研究*

为研究山区河流库水位循环作用下码头结构变形特点,依托云南省富宁港一期工程,建立架空斜坡式码头三维有限元模型.以水岩相互作用为基础,重点研究库水位循环作用下架空斜坡式码头整体变形特点、桩基水平位移、桩顶沉降、挡土墙失稳模式;得到码头结构物变形发展趋势,同时预测架空斜坡式码头在库水位循环作用下的破坏方式,为进一步研究山区河流码头结构与库岸边坡相互作用及其时变特性提供基础.     

潮流条件下的桩基冲刷深度研究

潮流对桩基局部冲刷的折减系数将随着相对流速和相对周期的增加而增大。在对称潮流涨急流速等于临界起动流速条件下,潮流冲刷折减系数仅为0.4～0.6之间;而当涨急流速超过2.1倍临界起动流速时,潮流冲刷折减系数达到0.9以上,因此使用冲刷折减系数时需要注意流速的大小。文章提出了"查图法"和"微分迭代法"两种方法来计算潮流条件下的桩基局部冲刷,经过验证计算结果与实测值吻合良好。实际海洋水动力环境是不断变化的,考虑非恒定水动力环境对桩基局部冲刷深度的影响机制将提高对冲刷深度预测精度。     

淤泥质海床上人工岛水流冲刷试验

港珠澳大桥人工岛局部冲刷是大桥工程设计亟待解决的关键技术问题。在现场资料分析与物理模型验证的基础上,采用正态系列模型延伸法,在潮汐宽水槽中研究了淤泥质海床上人工岛周围流态变化和局部冲刷的发展过程。研究结果表明,在洪季大潮情况下,东、西人工岛最大冲深分别为10.3 m和9.0 m,冲刷坑集中在岛桥结合部和隧道防护段及防撞墩附近;最大冲刷深度与人工岛的几何形状、流速、工程水域的沙土特性以及水深等相关,冲刷坑的平面形态则与岛型、水流夹角、涨落潮流速差以及潮流历时有密切关系。     

海洋平台桩基的冲刷机理

从桩基周围的水流结构和此水流条件下泥沙的运动来叙述桩基冲刷的过程,总结平台桩基冲刷的机理及影响冲刷坑位置与大小的因素,综合前人的研究,认为海洋平台周围水流状态对桩基的冲刷研究有待进一步深入。     

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。     

非淹没丁坝局部冲刷深度计算的探讨

分析了非淹没条件下丁坝冲刷坑形成机理及主要影响因素，提出了丁坝上游挤压流动的物理图式和坝轴断面流速分布规律，由此建立了局部冲刷深度公式。     

长江下游双涧沙守护工程局部冲刷水槽试验研究

双涧沙守护工程中的护滩潜堤与南北顺堤过渡段河床受越堤翻滚流作用冲刷剧烈,为此采用系砼块软体排进行护底。排体的守护范围是决定该段工程稳定的制约因素,而排体外缘冲刷坑最大深度是确定余排长度的关键因素。采用80、120和200三种比尺的水槽分别对潜堤过渡段不同部位进行冲刷试验,通过系列模型延伸法对比研究不同守护范围下的局部冲刷范围和深度。结果表明,护底宽度增加后,河床最大冲深值减小明显。