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     

小桥涵自由出流出口抛石防护试验

通过小桥涵自由出流出口抛石冲刷试验得出:抛石粒径、抛石长度适当,抛石与床沙形成复合冲坑,抛石覆盖坑底,具有良好的减冲效果;提出对其控制条件和有关冲刷防护计算方法.     

阿尔及利亚东西高速公路桥涵防冲刷设计

介绍了阿尔及利亚东西高速公路桥涵防冲刷设计,包括涵洞进出水口防护原则,河床一般冲刷与局部冲刷的计箅方法,以及防冲乱石、石笼的布设方法等.     

多雨山区填挖结合部急流槽优化设计方法

多雨山区公路填挖结合部急流槽常由于设计不合理而发生水毁,而现有设计中针对出口如何进行消能设计、减少挑流冲刷病害缺少系统的认知.针对该现象,结合工程实例进行计算分析,提出考虑急流槽出口处径流和挑流冲刷的优化设计方法.     

桥涵水文计算方法分析探讨

该文结合实际工作经验,把公路桥涵水文计算方法作为研究对象,分析了桥涵水文计算的内容、基本要求和计算、分析的基本途径.只要是从事桥涵水文有关工作的人员,就应该明白：桥涵水文调查作为公路工程外业调查的基础工作是确定合理的桥涵孔径和控制工程规模的主要依据.并且应从设计流量、桥梁形态断面及洪水位、大中桥孔径和河床冲刷深度四个方面,来讨论水文计算方法的具体应用.     

桩基非对称局部冲刷条件下土体应力变化解析解

传统桩基局部冲刷坑模型主要采用对称形态的坑体来分析,然而实际问题中局部冲刷坑体常为非对称,这使得桩基处于更不利的状态。评价桩基承载力的关键之一是合理计算冲刷坑造成的土体应力状态变化。而对于桩周形成非对称冲刷坑时土体应力变化,目前仍然没有较为完善和严格的理论分析方法。针对该问题,根据已有试验得到的非对称局部冲刷坑形态,提出非对称冲刷坑内土体应力计算的平面应变简化模型;并基于弗拉曼解在半无限空间中的应用,将冲刷坑以上土体看做荷载并引起土体内应力重分布,得到非对称冲刷坑下土体应力分布计算的平面应变解析解。通过有限元中的"生死单元法"模拟非对称局部冲刷坑的形成过程,并将有限元得到的冲刷坑内土体应力结果与解析解计算结果进行对比,验证解析解的正确性。随后基于该方法考虑桩尺寸的影响,得到非对称局部冲刷坑形成后桩周土体的垂直及水平有效应力计算方法,并与有限元计算结果进行了对比。结果表明：在考虑桩尺寸时,解析解计算结果略保守。在此基础之上,对非对称冲刷坑参数的敏感性进行分析,指出桩上、下游侧冲刷深度差值对桩周土体的应力影响较大,得到了非对称冲刷坑下桩周土体的垂直有效应力及水平有效应力差的变化规律,研究结果可为工程设计提供参考。     

一九五九年公路桥涵水文综合研完成果总结会议的成果简介

1959年在全国各个省(区)普遍开展了桥涵水文研究工作,于11月17日至24日在北京公路科学研究所召开了公路桥涵水文综合研究成果总结会议,会议主要讨论了:“604—1大规模水利化对桥涵水文的影响”;“604—9径流标准和小桥涵孔径计算规范草案”;“604—2桥墩局部冲刷公式的验证与研究”。关于桥墩局部冲刷公式的验证与研究,交流总结了经验,拟另提出更为完备的验证方法为明年大力开展这方面的研究     

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。     

上海长江大桥桥墩冲刷坑深度研究

在对长江口北港水沙条件以及河势进行分析的基础上,采用局部三维泥沙数学模型和局部正态物理模型2种手段预测上海长江大桥桥墩冲刷坑的最大冲刷深度,三维泥沙数学模型和局部正态物理模型的边界条件由大范围的长江口二维水流数学模型的计算结果提供.结果表明,2种手段预测得到的桥墩冲刷深度较为接近,可为桥梁设计提供科学依据.     

沥青道面坑槽修补界面力学行为分析

针对沥青道面坑槽修补后耐久性差及界面、角隅处很快出现二次破坏等问题,借助ABAQUS有限元软件,建立沥青道面坑槽修补三维有限元模型确定最不利荷位;然后从修补深度、水平荷载系数及轴载等角度对修补后的沥青道面坑槽界面处的正应力及剪应力进行分析。结果表明:坑槽角隅处为最不利荷位;修补深度越小,坑槽板块越容易发生挤压破坏;随着水平载荷的增加,界面处合成剪应力急剧增加,尤其是在紧急制动时,其合成剪应力将增加1.2倍以上;轴载大小与界面应力呈线性相关,轮压每增加0.1MPa,界面压应力增大14.3%,合成剪应力增大20.2%。     

基于PLAXIS的复合土钉支护变形及内力分析

为了研究复合土钉支护基坑变形规律以及结构内力变化,以长沙高新区公安分局办公楼深基坑工程为基础,运用PLAXIS有限元程序对基坑开挖支护过程进行数值模拟分析,并与实测数据相对比,结果表明:1PLAXIS有限元程序能有效模拟基坑开挖支护过程,可用于对实际工程的基坑变形和结构内力变化的预测;2坑壁位移的曲线分布大致呈"鼓肚子"状,基坑周围地表最大沉降发生在距坑壁一定距离处,而不是坑壁附近。基坑底的隆起量在坑壁处最小,在基坑中心处最大;3锚杆锚固段轴力随开挖深度的增大而增大,沿长度方向减小,土钉轴力分布呈现"中间大,两头小"的特征。     

公路涵洞设计的若干问题探讨

通过小桥涵设计的实践,阐述了涵位选择的基本要点、洞口设计,冲刷防护的注意问题。     

冲刷作用下水平承载单桩计算方法及承载特性

考虑冲刷作用对桩基承载力的影响,传统设计常采用忽略最大冲刷深度以上土体效应且认为冲刷线下土体物理力学特性不变的方法,此简化方法忽略了局部冲刷坑的尺寸效应和桩周土体应力历史的变化,设计桩长冗余度较大。为了充分考虑现场实际情况,在Reese的研究基础上,基于修正的p-y曲线进行砂土中单桩水平承载力的理论推导,为了验证结果正确性,随后进行了相应室内模型试验,且同时利用LPILE软件进行了模拟计算。结果表明：基于桩端点极限土抗力不变原则计算的等效冲刷深度公式可靠,相应的p-y曲线导入LPILE中计算值与试验值的误差在13%~17%,能够较好模拟现场冲刷情况;随着冲刷深度增加,单桩基础水平承载能力减弱,自由长度增大,桩身最大弯矩增大而土抗力影响深度减小,最大弯矩位置向桩端移动;修正的p-y曲线考虑冲刷坑底以上土体的有利作用,最大水平承载力计算值与试验值误差为3.6%~6.0%,桩顶最大水平位移误差为13.9%~23.5%,最大弯矩误差为2.9%~4.4%,最大弯矩点位置误差为3.3%~7.7%。最后进行冲刷深度、冲刷坡角和冲刷宽度的参数敏感性分析,结果表明三者的影响程度依次下降,试验条件下,相比无冲刷工况,冲刷深度为15 cm和30 cm时,桩顶位移增幅高达51%和106%。相应试验进一步证实了冲刷作用对桩基承载力的重要影响和理论计算的正确性,可为工程设计提供参考。     

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。     

设置裙筒与半刚性连接桩的沉箱复合基础承载性能研究

为提高深水、厚覆盖层、强风、巨浪等复杂环境条件下跨海特大型桥梁深水基础的承载能力，针对琼州海峡跨海大桥主通航孔2×1 500 m三塔斜拉桥的中塔基础，提出了设置裙筒与半刚性连接桩的新型沉箱复合基础的设计方案及施工工艺。该新型沉箱复合基础由底部周圈带有裙筒的沉箱、打入地基中的钢管桩与后注浆垫层组成，其能够降低沉箱复合基础对水下垫层平整度和裙筒入土深度的要求，提高施工效率和质量。为进一步研究其承载性能，通过数值模拟和模型试验分别开展了沉箱基础、设置半刚性连接桩的沉箱复合基础、设置裙筒与半刚性连接桩的沉箱复合基础等3种基础方案在竖向荷载、竖向与水平向组合荷载作用下的受力性能研究。研究结果表明：设置裙筒与半刚性连接桩的沉箱复合基础具有优越的竖向和水平向承载能力，其在竖向荷载作用下，通过后注浆形成的碎石混凝土垫层强度较高且处于裙筒侧向约束状态，可将上部竖向荷载传递至裙筒、群桩基础和桩间土，并通过裙筒和群桩基础传至到地基深部，从而有效提高了软弱厚覆盖层地基中沉箱基础的竖向承载力并可减小基础沉降；在竖向和水平向荷载的组合作用下，裙筒能够充分调动筒内外浅层土体的水平抗力，半刚性连接桩则驱动塑性区向深处延伸，从而有效提高了基础的水平向承载能力并减小水平位移。研究成果可为琼州海峡等跨海通道的特大型桥梁深水基础建设提供重要参考。     

闽南地区冬季隧道复合式路面结构温度分布规律研究

基于闽南地区隧道工程项目实例,运用有限元软件分析了冬季条件下隧道复合式路面结构的温度分布规律。研究结果表明:随着洞内纵向深度和路面结构深度的增加,各结构层温度日变化幅度逐渐减小,变化相位有滞后现象,洞口与洞内90 m处沥青面层表面温度日变化幅度相差6.51 ℃,结构深度36 cm处日温度最低时刻滞后2 小时,洞口处沥青面层表面与结构深度36 cm处温度日变化幅度相差8.03 ℃,日最低温度滞后10 小时;路面结构温度随隧道纵向深度变化分成洞口不稳定段和洞内稳定段,且随着结构深度的增加,洞内温度不稳定段长度逐渐减小,沥青面层表面与结构深度36 cm处不稳定段长度分别为30 ,20 m,长度减小10 m。     

冲刷效应对群桩基础抗震能力影响及改善措施浅析

以工程实例群桩基础为背景,采用Pushover分析方法,建立群桩基础弹塑性分析模型,分析了冲刷效应、设置斜桩、增加桩基配筋率三种因素对群桩基础抗震能力的影响.结果表明,群桩基础屈服和极限状态对应的侧向抗力与水平位移对冲刷深度有着较强的敏感性;设置斜桩和适当增加桩基配筋率能在一定程度上改善群桩基础的抗震能力.     

浅谈高填土路段桥涵的设置

处于高填土位置的公路,一方面要满足通车的需要,一方面要排泄山谷或河沟的洪流,因此必须设置桥涵.文中探讨了如何在高填土路段合理地设置桥涵,既降低工程造价,又不影响路堤稳定的问题.     

公路小桥涵水毁综合稳定性评价方法

从危险性识别和危险性估计两方面进行了公路小桥涵水毁危险性评价,根据水毁危险度将公路小桥涵水毁危险性分为极严重危险、严重危险、中等危险和轻微危险4级;将小桥涵水毁易损性分为好、一般、较差和差4级,从完善性和自身稳定性两方面选取了小桥涵水毁易损性的评价指标,根据各评价指标的定量描述完成了小桥涵水毁易损性评价;从承灾体因素和致灾体因素两方面选取了公路小桥涵水毁综合稳定性的评价指标,通过影响因素叠加法建立了评价模型,通过专家调查法确定了各评价指标权重值,以G210宁陕段K144+300处涵洞为例对评价方法进行了实例验证。     

河床冲淤作用下公轨合建盾构隧道纵向力学性能研究

为研究河床冲淤作用下公轨合建盾构隧道的纵向力学性能，以某公轨合建隧道为工程背景，建立三维实体地层-结构模型，对隧道和内部结构的变形、内力以及地表的沉降进行了分析，研究了河床冲淤作用下盾构隧道的纵向受力及变形规律。研究结果表明。(1)内部结构能够增大隧道的刚度，减小隧道的不均匀沉降；河床淤积高度达到13 m时，考虑内部结构时隧道的竖向位移较之无内部结构时减小了9.4%;河床冲刷深度8 m时，考虑内部结构隧道跨中位移仅回弹了30.2%。(2)内部结构能够分担河床淤积所产生的部分荷载，使得管片内力减小，提高隧道的承载能力；在河床淤积作用下，考虑内部结构隧道最大MISES应力较未考虑内部结构时减小了27.2%。(3)隧道与内部结构在受到河床冲刷作用时发生回弹，当管片在横向上恢复的变形与内部结构在横向上恢复的变形不协同时，内部结构就会在上层侧墙与管片连接处产生挤压，产生较大的应力值，因此该部位应作为关键部位进行适当加强。(4)隧道的内部结构能够减小由于河床淤积所引起的地表沉降以及河床冲刷所引起的地表回弹。(5)内部结构在变形缝位置时的MISES应力值大于其他部位，在施工时应当注意内部结构变形缝的...