均匀来流中带环翼的复合桩墩的局部冲刷数值试验研究

桩墩冲刷是海上风电、跨海大桥安全的最大威胁,如何降低冲刷深度是当下亟待解决的关键问题。安装在桩墩下部的环翼是弱化基础附近水流结构以减少冲刷深度的一种盘状结构。本文利用率定的三维水沙数值模型对带环翼的复合桩墩开展了局部冲刷数值试验,探讨了环翼的位置、厚度、宽度和来流的攻角对局部流场、床面切应力及减冲刷效果的影响。结果表明,环翼的位置、宽度、攻角对局部冲刷影响显著,而其厚度则对局部冲刷效果影响不明显。环翼宽度越大,攻角负值越大,其防冲刷效果越好;当环翼位于承台底边,宽度为1~1.5倍承台高度,环翼攻角为-45°时,其对复合桩墩的冲刷防护效果最好。该结论可为桩基冲刷防护设计提供参考。

均匀来流中承台相对埋深对复合桩墩局部水动力及冲刷的影响

桩墩冲刷是海上建筑物安全的最大威胁之一。随着“主墩-承台-群桩”式复合桩墩的广泛运用,承台埋深对其局部水动力及冲刷的影响尚有待研究。本文基于水动力和泥沙输运模块,构造了均匀来流中具有不同埋深承台的复合桩墩水动力及泥沙运动的三维数值模型,并利用水槽试验进行验证。在此基础上,对均匀来流中不同承台相对埋深下桩墩的局部冲刷进行了模拟。结果表明,复合桩墩附近在来流初始时刻的床面最大切应力及最大冲刷深度随承台相对埋深的增大呈“马鞍型”变化趋势;当相对埋深为1.5时,冲刷深度达到极大值,相对埋深为-1.0时达到极小值,此时的承台发挥类似护圈的缓冲效用。建议在冲刷剧烈时将复合桩墩的承台上表面埋设在原床面以下,以减少冲刷程度和防护成本。

深基坑桩墩扶壁式复合土钉墙支护数值模拟分析研究

为推广工程应用及建立合理的设计理论,需要对桩墩护壁式复合土钉墙的受力机理、变形特征及相关的影响因素进行深入研究。故此,运用三维有限元数值模拟方法,对于不同的桩墩植入深度,模拟分析了复合支护结构的受力、变形特征及其变化规律。通过模拟分析可知,桩墩植入深度应选取在1.0～1.2倍的基坑开挖深度,其变化对基坑的沉降及隆起影响不大。