桥墩局部冲刷是影响涉水桥梁安全的重要原因,也是桥墩设计中需要关注的重点问题。随着经济的发展和人类生活活动的需求,我国涉水桥梁事业飞速发展,大型跨江跨海大桥的数量越来越多,规模也越来越大。然而,一旦桥梁发生毁坏,不仅会严重影响交通运输,而且往往会给人们造成严重的生命财产损失。虽然目前已有大量关于无粘性河床上桥墩局部冲刷的研究成果,但是对于细颗粒底床,因泥沙颗粒间具有粘结力等的原因导致其性质复杂,相关桥墩局部冲刷研究有限。并且,在现实中由车辆、风、波浪等引起的桥墩振动现象普遍存在,但现有研究均未考虑振动载荷对桥墩局部冲刷的影响,尤其是桥墩周围具有粘性的泥沙在振动载荷长期作用下会发生流化从而使得其泥沙更容易起扬和冲刷,实际冲刷深度会比现有桥墩局部冲刷深度公式计算的偏大。因此,研究振动载荷下桥墩局部冲刷,进一步认识冲刷机理,科学预测振动载荷作用下的局部冲刷深度,对于提高涉水桥梁的安全性、预防桥梁垮塌事故具有重要的现实意义。本文以圆柱型桥墩为例,首先利用数值模拟手段对桥墩绕流的流场特性进行了详细分析,探究了桥墩绕流的水流结构对桥墩局部冲刷的作用,并结合数模结果和前人相关研究总结了对圆柱型桥墩局部冲刷基本特征的认识。结果表明,桥墩绕流是复杂的三维水流运动,桥墩绕流附近的下潜水流、马蹄形漩涡以及尾涡构成了桥墩局部冲刷的重要水流结构。然后,本文在水槽内开展了不同振动载荷下桥墩清水冲刷的实验研究,比较了桥墩附近实测流速和数值模拟结果,分析了桥墩局部冲刷随振频、振幅变化的规律,引入振动强度综合表征桥墩振动对其局部冲刷的影响,并对比了不同粒径的泥沙底床上桥墩局部冲刷的差异。结果表明:流速特征的数值模拟结果和实测结果具有良好的一致性;桥墩的振动对其局部冲刷有着重要影响,且对有粘性的细颗粒底床和无粘性的粗颗粒底床的影响不同。桥墩振动会导致细颗粒泥沙发生流变从而加剧了对桥墩附近泥沙的影响范围,其最大冲刷深度与振动强度正相关,但振动强度增大到一定程度后,最大冲刷深度会趋于稳定;且底床泥沙粒径越小,桥墩振动对其局部冲刷的影响程度越大,桥墩附近的泥沙在振动作用下流化程度越高,其局部冲刷深度增幅也越大。而振动载荷对无粘性底床的影响较弱,且泥沙受到振动作用反而加密,桥墩局部冲刷的最大冲刷深度因此略微降低。最后,本文探讨了考虑振动载荷的桥墩局部冲刷深度公式,基于实验数据的分析提出了无量纲的振动影响系数和泥沙粒径影响系数,对高冬光教授的清水冲刷情况下桥墩局部冲刷深度公式进行了修正,使得该修正公式能够适用于振动载荷下不同粒径泥沙底床的最大冲刷深度计算,为桥梁的设计和桥墩埋深的合理预测提供了计算依据。