桥墩绕流冲刷是水流、泥沙和桥墩三者相互作用的结果,是桥梁发生水毁事件的重要原因。由于桥墩绕流冲刷是典型的多相流动问题,导致桥墩周围水沙运动关系十分复杂。加之量测手段有限,数值精准模拟难度大,影响流场性质分析与冲刷地形变化规律研究。本文开展不同倾角与不同水流条件下的桥墩绕流冲刷模型试验与数值模拟研究,分析流场性质与地形规律,以及流场地形间的耦合关系,对桥墩绕流水沙关系研究与工程实践均有重大意义。本文研究目的:加深对桥墩周围水沙运动的认识,分析水、沙、桥墩三者的作用机制与规律,为今后桥墩绕流水沙关系相关研究提供参考。具体研究结论如下:（1）针对直墩、斜墩冲刷地形进行分析研究,将SFM（运动摄像恢复结构技术）应用到墩柱冲刷地形的三维重构中。通过相关运算得到冲刷坑深度、冲刷坑长度（前与左右）、冲刷坑面积与体积等。对不同水流强度及不同倾角条件下与地形的关系进行定性定量分析。相比于传统地形单点式、断面式测量等,SFM方法计算精度高,效率快,为相关河工模型试验提供参考。（2）基于PIV（粒子图像测速技术）精确测量墩柱周围水流二维流场。通过垂向拍摄与展向拍摄两种方式分别分析流场中的平均流速分布、紊动强度分布、雷诺应力分布、剪切应力分布、涡量分布。得出在不同水流强度与不同倾角条件下,两种拍摄方式的流场分布相同点与不同点。最后在桥墩冲刷地形的研究基础上,对流场地形的耦合关系进行研究,分析了二维涡量场、剪切应力场与三维地形之间的关系。（3）针对桥墩绕流冲刷现象进行数值模拟研究。选择直墩与斜墩水流强度较小与较大共计四组工况,得到其流场与地形结果并与模型试验结果进行比较,发现二者所呈现的规律基本相同,因此更加证实了桥墩绕流性质及冲刷地形的变化规律。（4）在总结前人对桥墩防冲措施研究的基础上,对桥墩防冲原理、防冲措施及监测技术在工程上的应用进行了研究和分析,总结了防冲措施和监测技术。为了保证桥梁具有良好的防冲效果和准确的监测精度,推荐采用综合防护措施和综合监测技术,为相关的工程应用提供参考。