桥墩局部冲刷是造成桥梁破坏失事的重要原因,冲刷防护措施是局部冲刷研究的重要内容,已有防护措施主要是基于河床抗冲刷提出,而改变水流结构降低冲刷危害应是可行的思路,但目前研究成果较少,采用气流改变水流结构更是未见研究成果。论文拟基于气流对水流结构影响相关研究成果,开展基于气流调节水流结构桥墩局部冲刷试验研究,应具有一定理论意义和工程实践价值。本文基于桥墩局部冲刷机理,气流对水流流动影响研究和工程实际应用现状,提出一种从河床面向河水中通入一定压力的气体,改变桥墩周围水流结构,阻碍墩前水流下潜或桥墩周边湍流漩涡对河床的冲刷,从而降低水流对桥梁基础的影响,保证桥梁基础稳定的理论。设计一种鼓风曝气装置,进行模型对照试验,研究行近流速,气流流量和曝气位置对基于气流调节水流结构桥墩局部冲刷演变和冲刷坑形态的关系。试验以最大冲坑深度和宽度作为指标,定量分析鼓风曝气装置的防冲效果。试验结论主要包括:与无气流相比,桥墩安装曝气装置后局部最大冲刷深度显著减小;当曝气装置安装在使气流曝出水面位置距墩前0D时,防冲刷效果最明显;随着气流流量的增加,气流对水流结构的调节作用增大,当曝气量使Va/Vw在7.5左右时,冲刷防护效果最明显。测量基于气流调节水流结构桥墩墩周三维紊流场,与无气流桥墩作对比,分析气流调节水流结构作用机理。利用Flow-3D软件建立了三维水沙和空气三相流模型,基于RNG k-ε湍流模型,采用局部嵌套网格以及软件特有的Favor网格方法对几何模型进行离散化处理,分析了有无气流时桥墩墩周流场的水流特性以及局部冲坑变化特征,并与试验结果进行了比对分析,对比结果表明数值模拟与试验结果吻合良好。