江顺大桥河床演变及冲刷研究

研究江顺大桥所处河道河床演变及桥墩冲刷,为工程建设方案的实施提供依据。通过原型实测资料来分析江顺大桥附近水域的水沙特点,在此基础上进行河床演变分析,针对江顺大桥工程所处河道的设计水文组合条件,采用《公路工程水文勘测设计规范》推荐的公式计算桥墩冲刷深度,并按断面平均流速、墩前行近流速和主槽流速建立动床物理模型进行桥墩的局部冲刷试验,研究桥墩极限冲刷坑的深度和范围。结果表明江顺大桥桥址处河床会缓慢回淤,物模试验与理论计算基本吻合,理论计算结果偏安全。上述研究可为江顺大桥基础设计及冲刷防护提供依据。     

深海条件下海燕大桥墩柱防冲刷技术与分析研究

深海环境修建桥梁墩柱会影响该区域原有的海水运动特征,造成桥梁墩柱局部冲刷破坏。为研究和解决这一问题,以海燕大桥3~#和7~#桥墩为研究对象,在分析其基本地质和水文工程地质条件的基础上,结合现场监测方案,分析了桥梁墩台施工过程中的局部冲刷机理和冲刷深度,并且对照几种普遍的局部冲刷理论公式,提出了对应的防护技术手段。研究发现:深海条件下桥墩主要受上游径流和潮汐两种水力作用影响,并在桥墩两侧产生尾流旋涡和冲刷坑;监测结果表明在桥墩施工期间水流规律紊乱,施工后期水力对河床冲刷速率基本稳定在4mm/d,在监测周期8个月内,3~#、7~#桥梁平均冲刷深度分别为2.23,1.82 m,仅达到理论冲刷深度的8%~10%,说明在桥梁运营中河床还会受到局部冲刷作用;此外,本文提出了针对深水环境下结合主动防护和水流动能减速两类防护技术方案,以期为深海环境下桥梁墩柱的防冲刷技术提供一定参考和数据支撑。     

东海大桥桥墩过度冲刷区域防护技术研究

东海大桥桥墩区域发生严重冲刷现象,部分群桩桥墩冲刷深度已超过设计警戒值,为确保大桥安全,对桥墩区域实施护底防护措施。本文根据东海大桥过度冲刷区域防护试验工程实践,介绍了工程的设计方案、施工工艺和关键技术以及试验效果,为类似工程提供了参考和指导。     

串列双圆柱桥墩局部冲刷精细化模拟

为研究不同墩心距下沿流向串列布置的双圆柱桥墩局部冲刷坑形态的变化规律，提出1种平衡湍流边界层模型以获得稳定的湍流来流边界条件；利用雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型求解河床上双圆柱桥墩周围的复杂绕流场；基于能考虑河床面任意斜坡和泥沙坍塌效应的泥沙输运模型和动网格技术模拟双圆柱桥墩局部冲刷的动态演化过程，得到平衡冲刷坑形态，揭示冲刷发展过程的流动特征和冲刷机理。模拟结果与中美规范局部冲刷预测结果比较表明：串列双圆柱桥墩之间存在干扰效应；受下游桥墩施扰，最大冲刷都发生在上游桥墩，冲刷深度比单圆柱桥墩大，当墩心距L与桥墩直径D之比L/D=4时，达到最大值；而下游桥墩受上游桥墩遮挡的影响，最大冲刷深度在L/D=2时达到最小值，随着墩心距的增大，下游冲刷深度增大；当墩心距大于5倍桥墩直径后，下游桥墩可不考虑遮挡效应；获得的串列双圆柱桥墩最大冲刷深度值与美国规范预测值较为接近，而中国规范公式预测值偏小，提出的下游桥墩冲刷深度遮挡因子可为桥梁抗冲刷设计提供参考。     

公路水毁防治(10)——桥渡冲刷防护

Ⅵ、挑坎防护浅基桥涵冲刷在公路建筑中,为了降低小桥涵造价,常常缩短桥孔长度,压缩自然水流断面,以致桥涵出口流速大多超过出口河床的自然流速而造成出口河床的冲刷。对浅基小桥涵,为保证桥涵和路基的安全,多对桥涵下游出口河床的一定长度范围进行铺砌加固以防冲     

确定中间桥墩处的局部冲刷

为了确定桥墩底面最低标高,必须在一般冲刷数值上加上水流在中间桥墩环流时所发生的局部冲刷数值。局部冲刷是由于水流环绕桥墩流动时,水流结构局部改变的结果,与一般造床的机械作用无直接关系,这个事实使可能独立地研究局部冲刷,及按着冲向桥墩的水流参数确定局部冲刷数值。确定流近桥墩水流的参数,应考虑到水流与淤积的相互作用,亦即应考虑到造床过程,将局部冲刷与一般冲刷分别来加以计算是合理的,因为局部冲刷的存在,总的说来,不致使水流结构起多大变化,亦即不会引起造床过程的变化。为了研究局部冲刷现象所作详细分析,便可能对局部冲刷的机械作用形成一个清楚的概念,制定出基本原理。根据这些基本原理制出下述确定局部冲刷深度的И·А·亚罗斯拉夫采夫的计算图。当水流的以垂直线上平均流速V_o(图1)冲向中间     

S219永定线大林淮河桥桥墩冲刷分析及加固

针对省道S219永定线大林淮河桥的桥墩冲刷问题,按一般冲刷和局部冲刷叠加计算冲刷深度,确定桥墩冲刷对桩基础竖向承载力的影响,并对单桩承载力进行了验算,计算证明需加固河床。根据现场实际情况,考虑石笼耐冲刷和浆砌片石不容易被人为破坏的优点,抗冲刷加固的综合效果较好,推荐采用石笼和浆砌片石的加固方案。从近年实践情况来看,防护效果较好。     

典型桥墩局部冲刷深度公式在不同水文地质区的适用性

由于现有桥墩局部冲刷深度计算公式的准确性和普适性不足,对代表性公式进行对比是指导不同地区桥墩基础埋深设计的有效措施。广泛收集了国内外公开的桥墩局部冲刷原型观测数据,对中国规范65-1修正式和65-2式、俄罗斯规范公式及美国规范HEC-18式和S/M式在不同水流、泥沙及桥墩参数条件下的适用性进行分析。结果表明:现有公式在清水冲刷和过渡墩条件下的预测性能较差;中俄规范公式在清水冲刷及床沙相对粒径小于25时,以及中国65-2式及俄罗斯公式在水深小于1 m时应用均不安全;美国规范公式应用于砾石及卵石河床、水深1～5 m、相对粒径小于400、相对水深小于1.4 m等工况将不经济和存在较大不确定性。将所有公式用于柴达木盆地典型桥墩的局部冲刷深度计算并与实测值进行了对比分析,将所有公式用于柴达木盆地典型桥墩的局部冲刷深度的计算并与实测值进行对比分析,发现该地区桥墩的局部冲刷深度小于其他相似水沙条件下的桥梁,最合适依据中国65-2式进行桥墩局部冲刷深度的设计。上述结果可为不同水文地质地区桥墩局部冲刷深度的合理预测提供依据。     

河床墩台局部冲刷计算公式及其影响因素研究

在介绍国内外桥墩局部冲刷公式的基础上,以泰州长江公路大桥为例,验算了我国现行规范中的桥墩局部冲刷计算公式,分析局部冲刷的影响因素。结果表明:桥墩非黏性土冲刷公式中,65-1修正式计算结果较为合理;影响桥墩局部冲刷深度的因素有潮流作用和偏角大小。     

东海大桥桥墩基础冲刷防护方案研究

受长江、钱塘江来水来沙和人类活动的影响,东海大桥所在水域海床发生普遍冲刷,桥墩周围发生较大局部冲刷。为防止海床进一步冲深,保证该桥运营安全,对桥墩基础冲刷防护方案进行研究。根据自然条件和工程特点,主体防护区采用袋装碎石上层压载袋装混凝土干混料的防护方案;采用失效风险方法进行比选,确定周边防护区采用复合材料勾连体的防护方案。以该桥某桥墩为例,依据相关规范和研究成果,提出桥墩基础具体冲刷防护方案,开展先导性物理模型试验,依据试验结果及工程实际对防护方案进行优化。结果表明:铺设3层复合材料勾连体时防护结构整体稳定性更强,防护区内形成淤积,促进了防护体与海床的结合,对主体防护区稳定起到积极作用;优化后的防护方案总体能够满足桥墩基础冲刷防护要求。     

天兴洲大桥2号墩浮运围堰施工冲刷计算分析研究

针对天兴洲大桥2号墩浮运围堰施工冲刷,采用现行规范中的桥渡冲刷计算原理进行计算分析,初步认识冲刷计算式的结构特性;进行局部冲刷水槽试验,进一步深入研究分析行近水深、行近流速以及围堰入水深度对浮运围堰冲刷的影响;利用冲刷计算与试验结果,为2号墩浮运围堰施工期安排提供有力依据.     

天兴洲大桥2号墩浮运围堰施工冲刷计算分析研究

针对天兴洲大桥2号墩浮运围堰施工冲刷,采用现行规范中的桥渡冲刷计算原理进行计算分析,初步认识冲刷计算式的结构特性;进行局部冲刷水槽试验,进一步深入研究分析行近水深、行近流速以及围堰入水深度对浮运围堰冲刷的影响;利用冲刷计算与试验结果,为2号墩浮运围堰施工期安排提供有力依据.     

圆柱形桥墩附近三维流场分析研究

桥梁墩台抗水毁能力的评价首先必须明确设施的结构模型和受力模型,在此基础上通过各种方法分析各类设施的抗水毁能力。应用大型流场分析软件FLUENT,耦合求解对桥墩附近三维流场进行合理模拟,得出剪应力的分布特征,为河床冲刷分析和合理防护措施的制定奠定基础。     

丁坝群和挡土墙配合防护沿河公路路基的机理分析

研究弯道水流的三维流场有助于认识沿河公路路基的冲刷机理并制定相应的防护措施,从而提高路基抗水毁的能力。采用现代三维运动界面追踪技术VOF(Volum e of F lu id)方法和标准k—ε模型耦合求解对圆心角为90°弯道的三维流场进行了合理模拟,并得出了河床剪应力的分布特征,为路基冲刷分析和合理防护措施的制定奠定了基础。     

温州瓯江北口大桥中塔沉井冲刷防护技术

温州瓯江北口大桥主桥为(215+2×800+275)m的三塔双层钢桁梁悬索桥,中塔采用沉井基础,沉井顶平面尺寸为66.0m×55.0m,总高68.0m。为了解沉井定位着床期间河床的局部冲刷情况,通过封闭水槽试验研究沉井定位着床期间的河床局部冲刷深度及冲刷形态。结果表明,河床局部冲刷非常严重,沉井下沉时会产生倾斜扭转。为确保沉井平稳安全着床,采用抛填防护层的方法对沉井周围20m范围内的河床进行预防护施工,防护层包括反滤层(厚0.8m,采用级配砂)和护面层(厚2.2m,采用粒径为5cm的碎石)。预防护施工后,经现场检测可知,着床后沉井中心偏差11cm,平面扭转0.21°,均小于允许值,沉井几何姿态控制良好。说明河床预防护技术可以有效减小局部冲刷,保证了沉井着床精度。     

海中桥墩周围抛石防护急潮冲刷的研究

采用设置沉井基础的海中桥墩，其周围应有防止冲刷的设备。明石海峡大桥主塔基础选用抛石防护，本文根据水深潮急的条件，对抛石防护所作为渗透模型试验，海底质的抗冲刷性试验，进行３号主塔墩基的防护设计，在施工中对渗透进行观测并与模型试验作对比，以确认防护的可靠性，还探讨了沉井周围的水面坡度，抛石厚度，透水系数以及作用下海底质的渗透流速等关系的观测结果。     

圆柱形桥墩周围局部冲刷的三维数值模拟

为预测圆柱形桥墩周围的局部冲刷坑形态和发展,基于计算流体动力学和泥沙运动理论开展了桥墩周围局部冲刷的三维数值模拟。首先使用雷诺时均Navier-Stokes方程和标准K-ε湍流模型对圆柱形桥墩周围三维复杂流场进行数值模拟,将床面瞬时切应力作为泥沙起动及运输的水动力学条件,计算出床底泥沙的单宽体积输沙率,以此为基础得到河床高程坐标的瞬时变化;再采用边界自适应网格技术修改动边界计算域网格,计算得到圆柱形桥墩周围局部冲刷坑的演化过程。结果表明:桥墩周围局部冲刷三维数值模拟结果与试验结果基本一致,数值模拟方法能用来预测圆柱形桥墩周围的局部冲刷情况。     

港珠澳大桥无人船水下综合检测系统研究

港珠澳大桥桥长22.36 km,水下服役环境复杂，为提高对大桥水下结构设施服役状态的检测能力，设计无人船水下综合检测系统。研发智能化无人船平台、水下机器人系统、水下地形地层检测设备、船/岸异构无线通信系统、多源数据融合及三维可视化系统等关键模块。应用无人船水下综合检测系统在大桥处开展水下检测工程实践，获取水下结构关键部位表观状况、桥墩承台外形特征和周边冲刷情况、人工岛斜坡堤结构及周边冲刷情况、隧道顶部回淤状态等信息。检测结果表明：该系统安全、可靠、高效，实质性提高了跨海集群设施水下维养检测水平，解决了目前跨海集群设施水下检测手段单一，检测数据独立，可追溯性、交互性差等问题。     

强涌潮急流水域桥梁船撞风险控制

嘉兴至绍兴跨江公路通道项目嘉绍大桥横跨钱塘江尖山河段,潮强流急,航运条件复杂,桥梁船撞风险巨大。为控制强涌潮急流水域船舶撞击桥梁的风险,通过研究,主航道桥及北副航道桥采用固定式防撞套箱进行被动防撞,单桩独柱引桥通过保留钢护筒的措施提高桥墩的防撞安全性能。此外全桥还建立了防船撞主动预警系统,包括AIS监管系统、VHF通信系统、桥区主动预警视频监控及报警系统、电子海图显示与信息综合系统。     

跨江大桥基础防冲刷处治关键技术

重庆牛角沱嘉陵江大桥于1966年4月建成通车,正桥为(68+80+88+80+68)m五跨钢桁梁桥,下部结构采用重力式墩台。检测发现正桥2号墩、3号墩基础冲刷明显,已接近或达到基岩,使得基础裸露,严重危害到桥梁结构安全,须采取有效措施进行防护。正桥2号、3号墩采用增设小型钢围堰并在围堰内灌注水下混凝土保护基础的防冲刷方案,新增围堰、新浇混凝土与基础周边河床形成整体成为永久性防冲刷防护。3号墩围堰为圆形双壁钢围堰,高7.2m,直径19.7m,重108t。钢围堰施工在水流速度较小且水位高度较稳定的高水位施工。围堰分两半在工厂制造,采用浮运的方式运抵桥址,利用浮吊和拖轮使两半钢围堰在墩位处合龙,然后围堰下沉至既有河床上,浇筑混凝土形成整体。