[发明专利]一种单桩基础冲刷深度预测方法、装置和系统

说明书

本发明提供一种单桩基础冲刷深度预测方法、装置和系统，方案通过采集目标单桩的环境参数和配置参数，所述环境参数和配置参数包括：D、Fr_a和K_C，所述D为目标单桩的单桩基础直径、Fr_a为基于1/4波浪周期平均流速定义的Froude数，所述K_C＝U_wmT/D，其中，所述U_wm为波浪诱导的水质点流速幅值，T为波浪周期；将获取到的环境参数和配置参数加载到公式lg(S/D)＝‑0.80exp(0.14/Fr_a)+X，计算得到单桩基础极限冲刷深度S，实现了单桩基础极限冲刷深度的可靠预测。

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，具体涉及一种考虑波流共同作用的单桩基础冲刷深度预测方法、装置和系统。

背景技术

在海洋环境中，海上风电场单桩基础通常会受到波浪与海流的共同作用，使得基础附近的海床面剪应力增大，产生冲刷坑，减弱基础承载力，危及基础及上部结构的安全。桥墩在水流单独作用下的冲刷深度研究已有超过半个世纪的历史；对于海洋工程，桩基在波浪单独作用下的冲刷深度研究也日益成熟。然而，桩基在波浪与海流共同作用下的冲涮深度绝非二者单独作用下冲涮深度的简单叠加，迄今与之相关的研究凤毛麟角，已有的研究成果与实际工程出入很大，故亟需提出合理的、在波浪与海流的共同作用下的桩基冲刷深度预测方法。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种单桩基础冲刷深度预测方法、装置和系统，以实现波浪与海流的共同作用下的桩基冲刷深度的可靠预测。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种单桩基础冲刷深度预测方法，包括：

获取目标单桩的环境参数和配置参数，所述环境参数和配置参数包括：D、Fr_a和K_C，所述D为目标单桩的单桩基础直径、Fra为基于1/4波浪周期平均流速定义的Froude数，所述KC＝U_wmT/D，其中，所述U_wm为波浪诱导的水质点流速幅值，T为波浪周期；

基于下述公式计算得到单桩基础极限冲刷深度S；

lg(S/D)＝-0.80exp(0.14/Fr_a)+X，所述X为预设值。

可选的，上述单桩基础冲刷深度预测方法中，还包括：

基于公式Fr_a＝U_a/(gD)^0.5计算得到所述Fr_a，其中，所述g为重力加速度。

可选的，上述单桩基础冲刷深度预测方法中，所述X的值为1.11。

一种单桩基础冲刷深度预测装置，包括：

参数采集单元和计算单元；

所述参数采集单元用于获取目标单桩的环境参数和配置参数，所述环境参数和配置参数包括：D、Fr_a和K_C，所述D为目标单桩的单桩基础直径、Fr_a为基于1/4波浪周期平均流速定义的Froude数，所述K_C＝U_wmT/D，其中，所述U_wm为波浪诱导的水质点流速幅值，T为波浪周期；

所述计算单元用于基于下述公式计算得到单桩基础极限冲刷深度S；

lg(S/D)＝-0.80exp(0.14/Fr_a)+1.11。