往复流下跨海大桥桥墩冲刷深度分析：理论与模型试验研究

该篇文章《往复流不同入射角条件下跨海大桥桥墩局部冲刷研究》发表于2014年的《水道港口》杂志，作者是王晨阳和张华庆。文章以港珠澳跨海大桥工程为例，针对实际工程背景，深入探讨了在潮汐往复流条件下，桥墩局部冲刷深度的特性。研究方法上，论文采用了理论计算和模型试验相结合的方式，确保了结果的准确性。 研究发现，当桥墩面临往复流时，无论是上游还是下游都存在局部冲刷现象，但通常上游的冲刷深度大于下游，这与单向流的情况有所不同。当桥墩迎流面与往复流流向近乎垂直时，理论计算得出的局部冲刷深度与模型试验结果有微小差异，误差控制在10%以内，这表明理论模型的预测精度较高。 文章还特别关注了矩形桩墩在顺流面长度大于迎流面宽度的情况下，局部冲刷深度与往复流来流入射角的关系。结果显示，随着入射角的增加，桥墩的冲刷深度以不同的速率增长，当入射角超过一定阈值后，冲刷深度趋于稳定，这为设计者提供了重要的工程参考依据。 在桥墩局部冲刷的形成机制方面，研究指出，除了单向流中的漩涡影响，往复流条件下的冲刷还涉及到桥墩迎面的水流动力条件，如墩前角区主马蹄涡的强度。研究者基于Baker等人的早期工作，通过实验分析了这些涡旋对冲刷深度的影响，揭示了流场参数与马蹄涡强度之间的关系。 这篇文章对于理解和解决跨海大桥在复杂水文条件下，特别是往复流对桥墩局部冲刷的影响提供了实用的工程指导，对于桥梁设计、维护以及海洋结构工程具有重要的实践意义。