發(fā)布時間：2020-04-25 21:55

【摘要】：隨著近海資源的不斷開發(fā)和利用,在各種近海建筑物的建設(shè)中,樁柱被越來越廣泛地應用,樁柱可被分為非淹沒式和淹沒式2類,重力式錨碇、水下沉箱、消能措施等都被認為是水下淹沒結(jié)構(gòu)。建筑物周圍局部沖刷嚴重時將影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,甚至導致建筑物的傾斜和垮塌事故。孤立波在近岸地區(qū)會引起劇烈的泥沙運動和岸灘演變。因此對孤立波作用下淹沒樁柱周圍局部沖刷的研究具有重要的工程價值及理論意義。本文基于波浪水槽試驗對孤立波作用下淹沒樁柱周圍的局部沖刷開展研究。試驗在平底沙床上進行,平底沙床采用粒徑為0.22mm的泥沙鋪設(shè)而成。試驗對樁柱周圍的水動力特性、沖刷發(fā)展過程、床面形態(tài)變化進行了測量和記錄,試驗改變了波浪條件、樁柱淹沒程度、樁柱淹沒型式及樁柱直徑,并分析了以上因素變化時對局部沖刷的影響。試驗結(jié)果表明:波浪傳播受圓柱擾動,樁周產(chǎn)生馬蹄渦和尾渦,并分別在樁前和樁后產(chǎn)生半環(huán)狀沖刷坑,隨著孤立波作用個數(shù)的增加,樁前與樁后的半環(huán)狀沖刷坑逐漸形成連通的圓環(huán)狀沖刷坑。樁周沖刷坑的幾何形態(tài)由沖刷坑的垂向深度、延展寬度及沖刷坑邊坡組成,最大沖刷深度出現(xiàn)在樁后,沖刷坑邊坡在沖刷發(fā)展階段處于動態(tài)變化,直至沖刷平衡時沖刷坑邊坡趨于一穩(wěn)定值,這一穩(wěn)定值接近水下泥沙休止角。孤立波作用下樁周沖刷坑形態(tài)與單向流作用下樁周沖刷坑形態(tài)類似,但產(chǎn)生最大沖深的位置相反;孤立波作用與規(guī)則波作用下樁周沖刷形態(tài)差異較大,但淹沒率增大時,兩者樁周的沖刷坑尺度均有減小的趨勢。淹沒率增大,樁柱上方的過流能力增加,樁柱周圍的流動減弱,馬蹄渦和尾渦的強度及持續(xù)時間均減小,輸沙能力變?nèi)?沖刷坑尺度變小。hc/D1時,樁前沖深的變化不大,但樁后沖深仍保持增大的趨勢。樁周的沖刷坑尺度與床面沙紋尺度均與波高呈正相關(guān)關(guān)系。同一波況作用下,非淹沒型式情況下樁周的渦旋強度及其持續(xù)時間均大于淹沒型式,非淹沒式樁柱的沖刷發(fā)展速率及樁周沖刷坑尺度均大于淹沒式樁柱,但兩種型式下樁柱周圍的局部沖刷形態(tài)類似。樁柱直徑增大,樁柱周圍的最大沖深增大。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)擬合出了孤立波作用下淹沒樁柱的局部最大沖深預測公式。
【圖文】：

沖刷是指床面泥沙普遍起動，床面泥沙運動受上游泥沙影響。根據(jù)近底流速與泥沙逡逑顆粒的起動流速ｆ／ｃ的比值ｔ／ｍ／ｔ／ｃ來判別沖刷的種類，，Ｃ／Ｗｔ／ｃ＜ｌ為清水沖刷，逡逑為動床沖刷。圖１．２展示了清水沖刷和動床沖刷情況下沖刷深度隨時間的變化關(guān)系。逡逑動床沖刷情況下邐清水沖刷情況下逡逑時間平均？衡沖刷深度邐＾最大沖刷深度逡逑邐邐逡逑Ｉ邋ｆ逡逑Ｓ．邋ｒ＼／邐m逅ⅲǎ茫歟澹幔蟈澹鰨幔簦澹蟈澹螅悖錚酰潁╁義�？Ｆ：：：辶x鮮奔�，ｑw義賢跡保渤逅⑸疃扔朧奔淶墓叵靛義希停錚瑁幔恚恚澹淶齲郟梗蕁�？３�

本文編號：2640726