跨河跨海大桥的安全性受到桥梁基础周围局部冲刷的影响。桥梁基础多为群桩形式，与单墩形式相比由于群桩结构的复杂性，使得其周围的床面冲刷机理更为复杂。本文针对群桩局部冲刷这一工程现象，通过探究群桩影响下的流场结构、水动力特征演变及泥沙输运，深入分析水-沙-结构物的作用关系，揭示桥梁群桩基础的局部冲刷机理。本研究对提高群桩局部冲刷预测的准确性，保证桥梁结构的安全，具有重要的理论指导和工程意义。
　　本文通过水槽试验研究了不同群桩布置和水流条件下的群桩局部冲刷过程；基于高频粒子图像测速(PIV)技术揭示了群桩在不同桩间距和水流条件下的绕流流态及桩前马蹄涡特征；采用声学多普勒流速仪(ADV)获得了冲刷坑内流场特征随冲刷发展的演变规律；采用图像处理方法得到了振荡流作用下桩间悬沙浓度分布，结合流场特征并基于理论分析建立了新的输沙模型。主要研究成果如下：
　　(1)通过水槽冲刷试验，观测不同群桩布置形式下的冲刷演变规律，建立了桩周冲刷深度随时间变化的关系曲线。对比群桩与单桩平衡冲深结果，重点探究桩间距(G/D)和水流弗洛德数(Fr)对群桩平衡冲刷深度及冲刷坑几何特征的影响，在此基础上修正了群桩冲刷预测公式。
　　(2)通过PIV流场试验，明确了时均马蹄涡位置与桩径雷诺数ReD和G/D之间的关系，揭示了瞬态马蹄涡的生成和演变机制。表明桩前马蹄涡引起的床面切应力放大系数的极值在G/D=1.5情况下最大。桩间区域存在明显上升流和下降流，且随着来流流速和G/D的增大，上升流和下降流均增强。
　　(3)冲刷坑内流场结果表明，随着冲刷坑的发展下潜水流和回流的强度增大，马蹄涡尺寸增大但涡量值降低。坑内时均流速和床面剪切力随冲刷发展而降低，导致冲刷速率的减小。群桩内部水流脉动强度的垂向分布保持相似性。冲刷坑的扩大抑制了群桩后大尺度尾涡的形成和规则性脱落。
　　(4)振荡流作用下桩间区域底部出现向上的喷射流，是导致泥沙起悬扬起的主要动力。水质点流速与泥沙颗粒运动速度呈现明显的线性正相关，泥沙与水流之间存在很强的跟随性。基于扩散理论并考虑垂向流速的影响，得到悬移质浓度理论分布，并采用本文试验数据对其进行了验证。