考虑悬移质效应的桥墩动床冲刷精细化分析方法

检查以及主观经验判断，准确性不高.尽管针对个别特大型桥梁进行冲刷模型实验，但模型相似比难以确定，且实验中人力物力投入较高.利用相关规范中的冲刷深度计算公式可对桥墩冲刷病害进行快速预判，但其计算假设条件苛刻，参数单一，难以准确模拟冲刷三维整体形态，直接用于实际复杂环境中的桥墩冲刷计算时，其结果的准确性显然难以保证[[3].

为准确地进行桥墩冲刷精细化分析与发展趋势预测，计算流体动力学（CFD）数值方法在冲刷分析中得到越来越多的应用.韦雁机采用k-ε湍流模型并考虑推移质输运模拟了短圆柱体周围局部冲刷过程[[5[]；祝志文等对桥墩局部冲刷进行三维仿真模拟，考虑了床面坡度对临界起动切应力的综合影响[[6[]；叶桢采用两相流VOF法模拟丁坝局部冲刷形态[[7[].但这些研究均仅限于桥墩或丁坝发生清水冲刷，并未考虑冲刷过程中悬移质输运与推移质输运的耦合影响以及由此引起的局部冲刷特有性质，即没有进行动床冲刷分析.事实上，众多桥墩基础多在洪水期间发生淘空从而严重影响桥梁安全；此时由于水流流速较大，水流中悬移质浓度较高，局部冲刷显然已不属于清水冲刷范畴，而必须考虑上游来沙对桥墩冲刷以及周边流场的影响，即属于动床冲刷的范畴[[8-9].因此，对于桥墩动床冲刷的精细化分析以及探讨悬移质对动床冲刷形态的影响显得尤为重要.