王 军，李志颀，程铁杰，隋觉义

（1.合肥工业大学 土木与水利工程学院，安徽 合肥 230009；2.加拿大北英属哥伦比亚大学 环境工程系，加拿大 乔治王子城）

1 研究背景

桥墩局部冲刷一直是引起桥梁损坏的重要原因之一，许多学者和工程师们都对该问题非常关注，他们基于水槽试验、现场实测数据分析［1-4］和数值模拟方法［5-6］对明流条件下桥墩附近的局部平衡冲刷深度及冲刷坑范围进行了大量的研究，工程实践中，较为常用的桥墩局部冲刷深度计算公式有美国公路桥梁设计规范的HEC-18 公式［7］、《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30-2015）的65-1 修正式和65-2 式［8］等等。

明流下的冲刷公式在寒区运用时有一定局限性，在北方寒冷地区，河流冬季常常形成封冻冰盖，冰盖的出现使河流的湿周增加，改变了水流流速分布，加剧了桥墩附近的局部冲刷［9-10］，但冰盖下的研究相对较少。Hains 等［11］进行了明流条件、固定冰盖条件和浮动冰盖条件下桥墩附近局部冲刷的试验对比，试验表明冰盖条件下的冲刷深度最大时可比相应明流条件下高出21%。Fu 等［12］使用真冰进行了冰层堆积对倒虹吸上游影响的试验研究，研究发现，相比明流条件冰盖下的最大流速点更靠近河床且近床流速更大，泥沙更易起动，研究结果说明冰盖下桥墩局部冲刷深度相对要大。Wu 等［13］进行了明流与冰盖下半圆形桥台局部冲刷的试验研究，给出了边墩局部无量纲平衡冲刷深度的计算形式。

天然河道的洪峰流量和冲刷程度会随时间发展而变化，因此，局部冲刷深度随时间变化的研究也受到相关学者的关注。……