随着海洋石油、海上航运等事业的发展,与之相适应的近海及海岸工程进入近年来发展最迅速的“黄金”时期。与近海及海岸工程相适应的近海采油平台、桩基码头及桥梁也发展迅速,这些海工建筑物多数支撑在桩基结构物上。桩基结构由若干根各种型式的桩柱和连接桩顶的承台所组成,它们可以是垂直、水平或斜向布置的。在近海、海岸工程设计施工中,桩基结构所承受的波浪荷载通常是结构设计的控制荷载。因此,正确确定波浪力对海洋工程的设计施工具有重大意义。本文以上海洋山深水港东海大桥桩基桥墩结构为对象,通过物理模型试验和数值模拟两种手段,对桩基结构物在不同波流组合工况下的水动作用力进行了较为系统的研究。 本文的物理模型试验在上海交通大学海洋工程国家重点试验室的风、浪、流试验水池和工程力学系波流水槽中进行。试验中包括多种结构及组合型式,如单桩、群桩、承台、承台与单桩组合、承台与群桩组合,研究了它们在规则波、不规则波以及不规则波与流联合作用下的水动力特性。 根据本试验要求特殊设计和加工的测量桩柱受力的四分力天平,可以完全安装在桩柱模型中,具有可以水下工作的特点,并在此基础上研制了可以同步记录承台与群桩水动作用力的测力系统。通过试验研究了波要素、波向夹角及斜率对单桩受力的影响规律；考察了群桩效应和承台对桩柱受力的影响,给出了相位折减系数的范围大小；分析了桩基结构物波流作用力的频域特性,系统地研究了桩基结构物波向力与波面的相位关系；讨论了波要素、结构物尺寸、相对净空等因素对承台所受垂向力及底面压强的影响规律,给出了冲击作用力的两种不同表现形式。 在商业化软件FLUENT平台上,以RANS方程为控制方程,基于有限体积法,将入射波波场作为人工的分布源项加入动量方程,应用改进的空间分布的源函数方法,提出一种适用于VOF方法的造波一消波段技术,可以有效地消除波浪遇结构物的反射波。对波浪作用于不同净空的承台冲击问题进行了数值计算,并与物理模型试验进行比较,结果接近,表明该方法能够描述波浪的冲击问题,可以很好地模拟出承台底面及侧壁的压力特性,尤其是波浪冲击过程的负压特征,为研究波浪冲击问题提供了新的数值计算手段。