乐清湾大桥桥梁基础波浪力计算研究

在桥梁基础波浪力计算中,波浪对桥梁基础产生的水平力为主要设计荷载,其很大程度上控制桥梁基础的规模。为了给桥梁基础设计提供依据,确保桥梁结构受力安全、经济合理,选取乐清湾大桥1号桥基础为研究对象,采用大直径结构波浪力计算数学模型,对作用于承台和群桩上的波流力分别进行计算,并对承台波流力进行合成系数分析,提出承台波流力可近似通过波浪力与水流力之和乘以1.04来计算。利用波浪物理模型试验对该计算方法进行研究和论证,建立适用于实际工程的有效数值模型,为工程的安全设计提供重要保证。     

基于实测水压力的跨海桥梁围堰波浪力计算

为准确计算跨海桥梁施工围堰的波浪荷载,提出一种基于现场实测水压力的围堰波浪力计算方法。以平潭海峡公铁两用大桥B39号墩施工围堰为背景,现场实测围堰主迎浪面的水压力,根据实测水压力数据计算围堰主迎浪面上的波浪动力荷载,并采用AQWA软件建立围堰的三维数值模型,基于三维线性绕射理论计算围堰上的波浪动力荷载,与根据实测水压力计算得到的波浪动力荷载进行对比。结果表明:围堰的波流荷载随时间变化呈周期性变化,波浪动力荷载在0附近上下波动;根据实测水压力计算的波浪荷载和数值模拟的波浪荷载随时间变化趋势基本吻合,提出的波浪荷载计算方法能较准确地计算围堰受到的波浪动力荷载峰值。     

西堠门公铁两用大桥高桩承台基础波流荷载特性研究

西堠门公铁两用大桥主桥5号桥塔采用高桩承台深水基础，承台为六边形截面，长68 m、宽46.4 m、高10 m,桩长88 m。为了解该跨海桥梁高桩承台深水基础在海洋环境下的波流荷载特性，对高桩承台基础在不同波流条件下所受波流力展开研究。采用CFD软件Flow 3D建立三维波流数值水槽模型，实现波流耦合数值仿真，在通过缩尺模型水槽试验验证可靠的基础上，采用数值仿真计算高桩承台基础不同构件在波流同向、反向及纯波时，不同流速条件下所受波流力，并分析群桩波流力的非均匀特性，提出群桩波流力非均匀性系数γ和桩基系数K以表征群桩波流力特性。结果表明：高桩承台基础在纯波及波流同向时横桥向波流力变化不大，在波流反向时横桥向波流力显著增加，其最大值为纯波条件下最大值的1.13倍；承台所受横桥向波流力在波流同向时随流速增大而减小，在波流反向时一定流速范围内随流速增大而增大；群桩主要受水流力作用，所受作用力随流速增大而增大；群桩波流力非均匀性系数γ最大可达75.9%。     

金塘大桥波流力的分析研究

金塘大桥跨越的海区波浪和水流较大,波浪和水流对桥墩基础的作用成为跨海大桥基础的重要荷载,而目前相关设计规范中对于波流对桥墩基础作用的波流力计算没有明确的规定,因此开展波流对桥墩基础作用研究,以确定桥墩基础的波流力.     

平潭海峡公铁两用大桥施工安全风险评估

平潭海峡公铁两用大桥施工海域地质、水文、气象环境恶劣,给桥梁施工带来巨大的安全风险,为加强施工的安全管理,提升风险决策水平,综合参考大桥施工组织状况及施工海域地质、气象环境等多方要素,确定了施工过程中存在的96个典型潜在危险源,在此基础上通过专家问卷调查,采用LEC法确定了单个危险源风险值,然后分别基于作业分解结构-风险分解结构评估方法与模糊层次综合法对平潭海峡公铁两用大桥通航孔桥施工进行了风险评估。结果表明:平潭海峡公铁两用大桥施工存在较大风险,其中,海上运输、桥塔墩身施工、边墩与辅助墩施工、钢桁梁施工及斜拉索施工作业这5个施工单元被评估为"风险极高",须分别采取针对性的风险控制措施。     

平潭海峡公铁两用大桥深水区围堰施工关键技术

平潭海峡公铁两用大桥深水区非通航孔引桥为跨径80(88)m的简支钢桁梁桥,采用钻孔桩基础,承台基础采用钢吊箱围堰施工。钢吊箱围堰尺寸为32.0m×19.8m×20.4m,承台顶面以下围堰为双壁结构,壁厚1.0m,内设2层内支撑,封底混凝土厚3.5m。考虑到平潭海峡浪高、风大、流急、潮差大等影响因素,围堰完成封底、抽水后,安装抗浮牛腿,以满足围堰的整体抗浮、抗沉要求;围堰在工厂内分块加工、拼装,侧板与底板间采用螺栓连接,以实现围堰的快速安装和倒用;在围堰内设置了3层限位装置,以解决波浪力和水流力引起的围堰下放精度难以控制的问题;在围堰侧板与底龙骨间采用螺栓连接,以满足围堰的防浪、防渗要求。     

大尺度承台结构波浪力计算方法比较

近些年来我国兴建了大量的跨海大桥,波浪力是桥梁基础的重要荷载之一,而基础多采用墩台桩基结构,其中承台尺度较大,关于波浪力计算目前并无统一的计算方法和规范要求,分别采用Morison公式、绕射理论和CFD方法计算不同尺度承台所受波浪力,比较不同方法在计算大尺度承台结构时的适用性,结果表明Morison公式并不适合计算大尺度截断结构,而绕射理论与CFD方法能取得较好的计算结果,特别是结构尺度相对较大时,该研究为桥墩波浪力计算和结构设计提供参考和依据。     

某跨海大桥桥墩基础冲刷试验研究

桥梁水毁的最重要原因是桥墩冲刷,正确预测桥梁的冲刷深度能为基础埋置深度的确定提供理论依据。目前国内外对于复合桥墩在实际海洋潮流和不规则波浪联合作用下冲刷深度的计算精度还有待提高,因此进行物理模型试验来确定桥墩冲刷深度就显得尤为重要。根据数值计算提供的水流边界条件,利用正态模型试验的方法,测量往复流及不规则波和往复流共同作用下跨海大桥桥墩基础最大冲刷深度,通过对比试验的方法研究了水流与桥墩不同夹角对不同型式桥墩冲刷的影响以及波流共同作用下的桥墩最大冲刷深度,从而为工程建设的安全性和经济性提供有力的技术支撑,同时也可为同类型其他桥梁冲刷物理模型试验提供参考。     

斜向波流与大尺度矩形承台相互作用的数值模拟

为研究斜向波流作用下承台结构受力特点,建立三维波流与结构物相互作用的数学模型,计算分析斜向波流入射角度θ(即波流入射方向与横桥向夹角)对大尺度矩形承台波流力的影响。分析结果表明:入射角度θ对承台顺桥向波流力的影响系数与sinθ成正比,对横桥向波流力的影响系数与cosθ二次相关,对总波流力影响系数与sinθ二次相关,该影响规律可用于承台斜向波流力的快速估算。与纯波情况相比,波流共同作用增大了流体质点的惯性力,使得承台波流力均明显大于纯波力,入射角θ对纯波力或波流力的影响规律极为接近,设计时可按一致考虑。为避免低估或高估承台波流力,设计时应考虑实际波流入射角度的影响。     

深水桥梁双承台组合基础波浪力的参数影响性研究

为研究组合基础中各构件波浪力的变化规律,以某深水桥梁采用的双承台组合基础为原型,采用特征函数展开匹配法计算承台波浪力,结合Morison公式计算桩柱波浪力,分析承台尺寸、浸深和桩柱位置等参数的变化对基础波浪力的影响。结果表明:下承台半径对上承台波浪力(力矩)影响较大,其高度的影响与上、下承台半径比有关;上承台尺寸主要影响下承台水平波浪力和波浪力矩;随上承台浸深的增加,下承台波浪力(力矩)曲线出现多个极值;中部桩柱波浪力随上承台浸深增加呈先增后减趋势;边部桩柱波浪力随桩心角的增大呈先增后减趋势、随桩心距的增大而增加,承台的存在引起波浪力偏向和相位差。     

波浪力作用下环岛桥梁受力特性研究

以广东珠海横琴新区某预应力混凝土连续刚构桥梁为例,针对桥梁上部梁体和下部墩柱所受波浪力,比选研究了波浪力计算方法,分析各种方法的差异和优劣;结合桥梁博士计算软件对桥梁在波浪力作用下进行受力分析。研究结果表明:波浪力的作用使主梁桥墩处拉应力增加;考虑波浪力时桥墩压应力比不考虑时要大;将边墩与主梁的连接模式由固结改为铰支,能减小桥墩次内力,从而降低桥墩高度。     

平潭海峡公铁两用大桥钻孔桩施工顺利收官

<正>2017年11月8日,随着CX22-4号桩最后一方混凝土顺利灌注完成,平潭海峡公铁两用大桥1 895根钻孔桩全部施工完成。平潭海峡公铁两用大桥是国内首座跨海峡公铁两用大桥,全长16.45km,其中ф4.0m及以上钻孔桩达194根,并首次在大桥主墩基础中采用ф4.5m钻孔桩施工(见图1)。由于施工海域风浪环境恶劣,地质条件复杂,钻孔桩施工难度巨大。通过采用自主研制的KTY5000型动力头旋转钻机施工大直     

波流与地震共同作用下跨海斜拉桥动力反应研究

为了揭示跨海深水桥梁多灾害荷载耦合作用规律,基于非线性Morison方程,建立了波浪、水流和地震联合作用下水-结构体系动力平衡方程(波浪运动描述采用非线性Stokes五阶波)。在大型通用有限元ANSYS软件上编制APDL程序,通过动力时程分析法,以某跨海深水斜拉桥为依托,研究了水对跨海深水斜拉桥结构动力特性以及动力响应的影响,并研究了地震、波浪和水流荷载对跨海深水斜拉桥结构的作用效应,阐明了三者共同作用特点。研究表明:跨海深水斜拉桥属于柔性结构,基本频率较低(基频为0. 092 835 Hz),同时周围水的存在对结构频率有降低作用,最大降幅为13. 4%,水对该跨海深水斜拉桥结构地震响应有增大作用,最大增幅为27. 6%;在波流与地震联合作用时,波流场与地震对结构振动而产生的振荡流场叠加,从而形成一个新的共存流场,联合流场将改变纯波流场的频率,使得波流荷载偏离结构既定的共振周期,从而削弱共振效应,整体流场振动频率介于单独波流场频率和地震主频之间,波流对地震响应影响可达124. 2%,波流与地震作用之间存在相互影响,因此,对处于复杂海洋环境中的跨海深水桥梁结构进行波流与地震联合作用分析是必要的。     

海上桥梁深水长大直径桩定位与控制技术

结合福建平潭海峡大桥施工现场广阔的海域、深水及气候环境等条件,研究了海上深水长大直径桩基、承台的定位与控制技术。在对现有测量技术与控制网特点分析的基础上,提出了更为适应复杂环境条件下桥梁基础施工的定位控制技术与方法。该研究成果解决了复杂环境条件下平潭大桥桩基础的施工定位问题,对相关工程具有重要的借鉴价值。     

港珠澳大桥埋置承台与桩波流作用动力响应分析与试验研究

该文依托港珠澳大桥埋置式承台足尺模型工艺试验项目,采用理论计算分析与原位试验监测相结合的方法对埋置式承台与桩的波流作用动力响应进行研究。理论计算分析采用流体力学计算软件Flunt、Sesam与通用有限元计算软件Ansys相结合的方法,对波流作用下的承台与桩的动力响应进行分析,并结合原位试验与动态监测,揭示了承台与桩在波流作用下的动力响应特征,并定量地分析了其对桩与承台连接节点混凝土浇筑质量以及结构耐久性的影响,为港珠澳大桥主体工程建设提供依据。     

跨海桥梁高桩承台复合桥墩波浪荷载分析

为准确计算跨海大桥桥墩所受的波浪荷载,研究高桩承台复合桥墩各结构间相互波浪绕射影响,采用FLUENT软件平台建立三维数值波浪水槽,分别针对波浪单独作用于桩基、承台、墩身和作用于复合桥墩等4种工况,模拟分析了各结构波浪力随水位和周期的变化规律,以及各结构间的波浪绕射影响。研究结果表明:当CS>0时,桩基水平波浪力随着水位增加而减小,受承台波浪绕射影响,桩基水平波浪力会增大,且随着水位增加,承台波浪绕射影响越明显;承台水平波浪力随水位先增后减,受桩基和墩身波浪绕射影响,水平波浪力也增大,承台水平波浪力最大增幅约25%;承台垂向波浪力随水位增加呈И形分布,且在不同水位条件下,随周期变化规律不同;墩身受承台波浪绕射影响明显,墩身水平波浪力最大增幅约250%。     

平潭海峡公铁大桥通航孔桥桥塔墩围堰设计

平潭海峡公铁大桥3座通航孔斜拉桥的6个桥塔墩均采用哑铃形高桩承台,元洪航道桥N04号墩承台平面尺寸为81.0m×33.0m,厚9.0m,混凝土方量为18 104m3。为节省造价,桥塔墩承台施工均利用主体防撞箱作围堰侧板,增加底板、系梁桁架、单壁隔舱、内支撑等施工结构,组成双壁钢吊箱围堰。单个围堰总长96.8m(含防撞梁),宽37.32m,高16.6m,入水深度12.88m,最大波浪力约20 000kN。哑铃形围堰系梁区不封底,围堰分区抽水,承台分区分步施工,围堰从吊装下放、抽水至承台施工完成共有8个控制工况,采用MIDAS Civil和MIDAS FEA软件建立各施工阶段有限元模型,分析围堰、封底混凝土及已浇筑承台受力状况。计算结果表明,围堰各部分结构及已浇筑承台应力均满足规范要求,设计方案可行。     

基于碰撞数值模拟的桥梁等效静力船撞力-修正系数

针对基于碰撞数值模拟的桥梁设计船撞力的基本公式,提出根据桥墩几何因素修正设计船撞力的设想。采用碰撞数值模拟技术对船撞承台进行详细计算,深入研究等效静力船撞力与承台几何形状的关系,得出等效船撞力的桥墩几何修正系数计算公式,并对桥梁设计船撞力的基本公式进行修正。     

考虑环境腐蚀的海上施工栈桥承载性能分析

为研究环境腐蚀对波流共同作用下的海上施工栈桥承载性能的影响,以平潭海峡公铁大桥海上施工栈桥为背景,建立考虑杆件弹塑性、节点局部柔性和环境腐蚀的栈桥有限元模型,采用非线性分析方法计算栈桥在不同波流条件、不同腐蚀时间下的承载力,对其波流承载性能进行分析。结果表明:栈桥极限波流承载力随着腐蚀时间增长而减小,腐蚀时间为20年时承载力下降48%并趋于稳定;通过提出的腐蚀时间与极限承载能力的数学关系可快速获取不同影响参数下海上施工栈桥的损伤临界线,提高了评估效率;考虑腐蚀后,在相同重现期波流荷载作用下,结构损伤程度会明显加重。该栈桥在100年一遇波流作用下,服役6年内只会出现轻微损伤,服役7年后可能会出现中度损伤,11年后可能会出现严重损伤。     

东海大桥70 m跨低墩基础波浪力研究

跨海大桥基础设计中,波浪对基础产生的水平力为主要设计荷载,在很大程度上控制桥梁基础的规模.针对东海大桥非通航孔70 m跨低墩基础,从设计波浪要素的确定、选取计算方法、波浪物模试验等方面对波浪力进行了研究和验证.