2.1.3.1 试验内容及工况
桶式基础结构是无底结构，靠桶体本身排开水体产生的浮力十分有限，仅依靠本身浮力不能使桶体浮起。通常桶体随半潜驳沉入水中一定深度后向桶内充气，使结构漂浮于水面。为测定其浮游稳定性，确定试验工况见表2-4。
表2-4 桶式基础结构浮游稳定性试验工况
2.1.3.2 模型设计
该试验遵照《波浪模型试验规程（附条文说明）》（JTJ／T234—2001）相关规定，采用正态模型，按照Froude数相似定律设计。根据桶式基础结构防波堤试验断面尺度及试验设备条件等因素，经过论证，试验的模型比尺取1∶30。根据中交第三航务工程勘察设计院有限公司（简称“三航院”）提供的桶式基础结构防波堤的设计图纸，按重力相似准则进行桶式基础结构防波堤的模拟，模型与原型之间满足几何相似、重力相似和动力相似条件。试验中，桶式基础结构模型采用有机玻璃＋铅片制作，其模型实物情况如图2-10所示。
图2-10 桶式基础结构模型
2.1.3.3 浮游稳定性验证试验方法
试验过程中，首先将桶式基础结构试验模型吊出水面，将压力仪和浪高仪定零；然后将试验模型平稳缓慢地放入水中，调整下桶各隔仓内的气压，使下桶吃水深度满足试验要求的吃水深度，观察其浮游稳定状态并测定下桶各隔仓内的气压值和水位值；最后，使试验模型产生一定的倾斜角度（6°），让其自由恢复静止漂浮状态，观察其浮游状态。
2.1.3.4 试验结果
1）上筒居中布置条件下的试验结果
桶式基础结构的上筒居中条件下，下桶外侧不同吃水深度时，下桶体各隔仓内的气压值如图2-11所示。同一吃水深度下，各隔仓内的气压值相差不大。随着下桶外侧吃水深度增加，下桶各隔仓内气压值逐渐减小，这是由于吃水深度的增加，桶式基础结构在水中的重量减小而引起的。给桶式基础结构6°初始摆角，结构能够自身调节到稳定漂浮状态。
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图2-11 上筒居中时下桶各隔仓内的气压值（单位：kPa）
2）上筒偏移1.5m布置条件下的试验结果
图2-12 上筒向右偏移1.5m时下桶各隔仓内的气压值（单位：kPa）
桶式基础结构的上筒向右侧偏移1.5m条件下，不同吃水深度时，下桶体各隔仓内的气压值如图2-12所示。在不同吃水深度时，由于桶式基础结构上筒向右侧偏移1.5m，导致下桶左侧3个隔仓内的气压值最小，其余6个隔仓内的气压值相差不大。同样，给桶式基础结构6°初始摆角，结构能够自身调节到稳定漂浮状态。
3）上筒偏移3.0m布置条件下的试验结果
当上筒向右偏移3.0m条件下，在不同吃水深度时，下桶左侧3个隔仓内的气压值明显小于其余6个隔仓内的气压值，如图2-13所示，这一规律与上筒偏移1.5m条件时下桶各隔仓内的气压分布规律一致。
图2-13 上筒向右偏移3.0m时下桶各隔仓内的气压值（单位：kPa）
4）上筒偏移4.5m布置条件下的试验结果
当上筒向右偏移4.5m条件下，在不同吃水深度时，下桶左侧3个隔仓内的气压值明显小于其余6个隔仓内的气压值，如图2-14所示，这一规律与上筒偏移1.5m和偏移3.0m条件时下桶各隔仓内的气压分布规律一致。
根据上述浮游稳定性试验结果可知，在上筒的不同布置状态下，下桶桶体吃水深度11.1m为桶式基础结构浮游稳定性吃水深度的极限值，其可在自身恢复力下保持浮游稳定状态；当下桶盖板上水后，桶式基础结构将失去浮游稳定性。上筒偏移布置时，不同偏移距离下可以通过调节下桶桶体各隔仓的气压值，使桶式基础结构在不同吃水深度条件下保持浮游稳定状态。给定6°初始转角，在无约束自由摆动状态下，桶式基础结构能够依靠下桶隔仓内密封气体的恢复力恢复到初始平衡状态。
图2-14 上筒向右偏移4.5m时下桶各隔仓内的气压值（单位：kPa）
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