桥墩与下游潜坝局部冲刷相互影响研究

孙 贺，孟云祥，胡志毅，蒋 涛

西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西 咸阳 712100

桥墩局部冲刷研究主要包括三个方面，即研究冲刷诱因机理（如研究桥墩周围复杂涡系），研究局部冲刷平衡冲刷深度影响因素，预测冲刷坑演变过程和局部冲刷坑形态及深度，以指导工程实践[1]。我国学者易仁彦等[2]统计分析了2000年至2014年在我国发生的179起非地震原因导致的桥梁坍塌事故的原因，发现运营期发生事故的情况最多（占59%），其中32.78%是因为洪水冲刷和侵蚀破坏了桥墩或桥台基础的稳定。

管大为等[3]对潜坝研究进展进行了整理分类，同时说明对于潜坝冲刷的数值模拟研究较少。田艳[4]以巨亭水电站为研究对象，利用数值模拟获取过水断面的相关参数，将结果与模型试验进行对比，数值模拟与试验结果符合。为了研究泥沙起动、输移对冲刷的影响，程烨[5]进行了流场和冲刷的模拟，所得结果与实际工程较为符合。

目前相关规范中也尚未有针对跨河桥梁与潜坝间距的明确规定，因此针对桥墩与潜坝局部冲刷的研究极其重要。

1 研究方法

此次数值模拟以Wang等[6]所用的水槽试验模型为原型，水槽模型试验参数如表1所示，模型计算域范围如图1所示。计算域上、下游边界以不干扰桥墩与潜坝上下游紊流发展为界，以两侧壁面边界对圆柱绕流无影响为原则，取定计算域总长度为365cm，约76D（D为桥墩直径）；宽度为44cm，约9D；高度为42cm，约8.75D。其中进口边界位于桥墩上游222cm（46.25D）处，出口边界位于桥墩下游143cm（以桥墩中心为基准）处，上下游河床均设置为动床，床沙层厚度为11cm（2.3D），桥墩边壁至潜坝边壁间的距离为L。……