牟献友+王丹+冀鸿兰+李春江+乔春林

摘要：由于传统桥墩冲刷防护措施的局限性，引入新型防冲装置环翼式防冲板，对圆端形桥墩冲刷进行防护，通过减小下降水流改变桥墩周围水流结构，主动降低了下降水流对桥墩的冲刷。为探究环翼式防冲板对圆端形桥墩局部冲刷的防护作用，采用3种比例圆端形桥墩、3种环翼式防冲板安装位置进行物理模型试验，对圆端形桥墩周围的冲坑特征、垂向流速、垂向紊动强度、紊动切应力等水力要素进行研究。结果表明：安装环翼式防冲板后，3种圆端形桥墩冲刷程度均减小，中圆端形桥墩冲刷减小幅度最大，冲坑体积减小率为30.0%；中圆端形桥墩安装环翼式防冲板后，墩前垂向流速减小为0.039 m/s、垂向紊动强度减小为0.025 m/s；防冲板上垂面紊动切应力增大，板下垂面紊动切应力减小。试验结果表明环翼式防冲板能够减小桥墩的局部冲刷，具有很高的实用价值。

关键词：圆端形桥墩；环翼式防冲板；冲坑特征；垂向时均流速；垂向紊动强度；紊动切应力；垂向紊动强度等值云图

中图分类号：TV131.6 文献标识码：A 文章编号：1672 1683（2017）05-0146-10

1研究背景

桥梁灾害发生的主要原因是桥墩的水毁，而水流冲刷是桥墩水毁的直接原因。因此，桥墩周围的水流结构和冲刷发展过程是十分值得研究的工程问题。针对桥墩周围水流结构和冲刷问题，许多学者在野外原型观测、物理模型试验、数值模拟等方面进行了研究。H.N.C.Breusers绘制了桥墩周围水流结构图，得出水流遇到桥墩后，桥墩附近流速、流向发生急剧变化，并且形成下降水流和马蹄形漩涡，使水流紊动剧烈形成冲刷坑。……