[发明专利]一种快速预测海洋桩局部冲刷深度的方法

权利要求书

1.一种快速预测海洋桩局部冲刷深度的方法，用于预测布置在海洋内的桩基的冲刷深度，其特征在于：包括：

S1、确定流体、泥沙和桩基的参数，其中所述流体参数包括海流流速V、海水水深h，所述泥沙参数包括泥沙颗粒粒径d₅₀，所述桩基的参数包括桩基直径D；

S2、用所述桩基直径D和所述海流流速V对各个参数进行无量纲化处理，确定无量纲参数相对水深，弗劳德数以及相对泥沙粒径；

S3、将处理后的无量纲参数带入所述桩基的桩周海床局部冲刷深度计算公式，确定单桩基础在海洋环境中的局部冲刷深度；

S4、根据S3的结果，用位于上游的桩基的冲刷深度预测下游相邻桩基的局部冲刷深度；

所述S4，包括：

确定上下游桩基在横流向的投影间距l_s；

根据投影间距l_s的大小及上下游桩基间距确定上游桩基干扰系数K₁；

根据l_s、K₁快速预测下游桩周海床局部冲刷深度；

所述确定上下游桩基在横流向的投影间距l_s是：通过下游的桩基与位于上游的桩基之间的桩间距G以及与上下游桩基径向连线与海流的来流夹角θ_p确定，具体为：

l_s＝(α_ssinθ_p-1)D

式中，l_s为上下游桩基在横流向的投影间距，α_s为桩基间距系数，可表示为：α_s＝GD，其中G为所述桩间距，D为所述桩基直径；

所述根据l_s、K₁快速预测下游桩周海床局部冲刷深度，其中：

下游桩基的冲刷深度表示为上游桩基冲刷深度的函数：

S′_m＝K₁S_m

式中：S_m为上游桩基的冲刷深度，S′_m为下游桩基的冲刷深度；

所述上游桩基干扰系数K₁，其中：

当α_ssinθ_p-1＜-0.5时，K₁＜1；

α_s为桩基间距系数，可表示为：α_s＝GD，其中G为所述桩基间距，D为所述桩基直径；

所述上游桩基干扰系数K₁，其中：

当α_ssinθ_p-1≥-0.5时，K₁取值介于1-1.3之间；

α_s为桩基间距系数，可表示为：α_s＝GD，其中G为所述桩基间距，D为所述桩基直径。

2.根据权利要求1所述的一种快速预测海洋桩局部冲刷深度的方法，其特征在于：S2中，用所述桩基直径D和所述海流流速V对各个参数进行无量纲化处理，具体为：

式中，S_m为桩周最大冲刷深度，Fr为所述桩基的弗劳德数，可表示为：其中V为所述海流流速，D为所述桩基直径，g为重力加速度，h为所述海水水深，d₅₀为所述泥沙颗粒粒径，f表示冲刷深度计算方程。

3.根据权利要求1所述的一种快速预测海洋桩局部冲刷深度的方法，其特征在于：S3中，当相对水深时，所述桩周海床局部冲刷深度计算公式表示为：

式中，S_m为桩周最大冲刷深度，Fr为所述桩基的弗劳德数，可表示为：其中V为所述海流流速，D为所述桩基直径，g为重力加速度，h为所述海水水深，d₅₀为所述泥沙颗粒粒径。

4.根据权利要求1所述的一种快速预测海洋桩局部冲刷深度的方法，其特征在于：S3中，当相对水深时，所述桩周海床局部冲刷深度计算公式表示为：

式中，S_m为桩周最大冲刷深度，Fr为所述桩基的弗劳德数，可表示为：其中V为所述海流流速，D为所述桩基直径，g为重力加速度，h为所述海水水深，d₅₀为所述泥沙颗粒粒径。