随着国家“一带一路”倡议和“海洋强国”战略的提出,我国在水运工程事业中也取得了一系列的辉煌成绩。越来越多的跨河、跨海桥梁在世界范围内建设,而这些桥梁不同于一般的公路桥梁,在车辆、风、地震等荷载作用的同时,也会时刻遭受到复杂的水环境侵袭,更加容易造成桥梁结构破坏。国内外学者对桥梁灾害原因进行了分析和统计,发现大部分的桥梁事故是由于基础冲刷或其他水力因素造成的。桥梁结构在内河和海洋中发挥着重要的经济功能和战略意义,其结构稳定性和耐久性尤为重要。因此,开展桥梁基础局部冲刷特性及冲刷防护措施的相关研究,对降低桥梁冲刷灾害、保障桥梁结构安全具有重要意义。本文采用水槽试验和数值模拟结合的手段,对水流作用下桥墩局部冲刷特性和基础冲刷防护措施进行了研究,主要研究内容如下:(1)对泥沙起动流速、试验平衡冲刷时间等关键参数进行研究,开展单向流作用下的圆柱桥墩冲刷试验,从流速、水深两方面揭示了不同水流条件对单墩周围局部冲刷特性的影响,也对单向流和往返流这两种来流情况进行了对比分析。(2)建立了考虑边界层效应的单向流CFD冲刷数值模拟框架,以RANS方程作为控制方程,在确保数值流速剖面与实际水槽剖面吻合后,从墩周流场、压力系数和最大冲刷深度对数值模型进行验证,确保软件的准确性和可行性。(3)利用数值模拟手段,对不同水流条件、泥沙参数和结构尺寸等进行研究,探明各种冲刷影响参数对圆柱桥墩局部冲刷特性的影响规律,采用拟合精度较高的最大冲刷深度计算公式,预测出各数值工况的平衡冲刷深度。(4)通过开展水槽试验,探明了单向流作用下护圈安装高度、防护外径和防护范围对圆柱桥墩周围局部冲刷的影响情况,对比分析了单向流和往返流的防护规律,提出了一个针对护圈防护效率的计算公式,最后结合数值模拟研究了护圈对冲刷的防护机理。