阿什河哈尔滨城区段桥墩冲刷计算

桥梁墩台冲刷会大大影响桥梁基础的稳定,威胁桥梁自身安全。该文在简要分析国内外桥墩冲刷研究的基础上,对桥梁一般冲刷和局部冲刷的计算方法进行介绍。根据阿什河哈尔滨城区段河道水文、水流、泥沙、地质特征和桥梁参数,选择了包达尔可夫公式对影响河道行洪较大且等级较高的公路桥梁和铁路桥梁进行桥墩冲刷计算。最后,根据计算结果对不同桥梁提出扩孔和桥墩防护措施建议。     

论现行大中桥梁孔径计算中所用设计流速和冲刷系数间的矛盾

一、现行大中桥孔径计算的方法和步骤平原地区河流现行大中桥孔径计算中,对一般采用主槽平均天然流速为设计流速和所取容许冲刷系数之间是存在着矛盾的。它影响着基础的安全。为了说明这个问题,有必要把现行大中桥孔径计算的方法和步骤简单的介绍一下,这里所谈的只是一般性的,个别或特殊情     

复杂群桩基础冲刷计算方法研究

为研究公路桥梁群桩基础的冲刷计算,根据我国现有公路桥梁群桩基础的现状,详细分析、研究各类群桩布设情况下的河流的阻力特性、流态、流速分布以及泥沙运动性态。研究结果表明,在复杂布设群桩条件时,存在四种冲刷机理:纵向掩蔽作用、纵向冲刷联动作用、横向阻力增大作用和横向冲刷联动作用。并根据该研究结果,修订完善目前我国行业标准《公路工程水文勘测设计规范》中,桥墩非黏性土的局部冲刷计算公式中边界条件不合理部分,在原公式中仅考虑群桩横向排列影响系数的基础上,进一步提出同时考虑群桩横向和纵向排列的综合影响系数。并用实桥数据进行验证后,提出了复杂群桩基础冲刷计算的推荐公式。这一结论使原有冲刷计算公式更加趋于合理,从而能运用于复杂群桩基础的冲刷计算。为非黏性土群桩基础的局部冲刷计算提供有价值的参考依据。     

海水环境下桥墩抗冲刷技术研究

我国跨海大桥的数量越来越多,桥墩位于海水中会对海水的运动产生影响,同时海水又会对桥墩造成冲刷。为了研究海水环境下桥墩抗冲刷技术,从桥墩基础局部冲刷机理的研究入手,基于A跨海公路大桥主跨桥墩防冲刷工程,对桥墩的主动和被动综合防冲刷技术及其应用效果进行了研究。研究成果表明:根据海水运动是否带动机床泥沙运动可将海水对桥墩的冲刷分为清水冲刷和动床冲刷,当海水行近流速很小时,河床几乎不受海水冲刷,当行进流速大于v_0′时,河床受到清水冲刷作用;当行近流速大于v_0时,河床受动床冲刷;桥墩受海水的冲刷与海水行近流速和河床泥沙粒径等均呈正相关性;依据抗冲刷技术的原理不同可将桥梁墩柱的防冲刷技术分为主动防护和被动防护;对A跨海公路大桥河床的监测成果表明,基于主动防护(墩前牺牲桩)和被动防护(抛石)的综合治理方案能非常有效地对桥墩起到防护作用。     

桥梁河道三维水力与泥沙数值模型计算研究

从水动力和泥沙运动方程出发,采用雷诺时均的N-S方程,以k-ε双方程模型对紊流方程进行封闭,采用垂向分层的方法建立桥梁墩台冲刷的三维水动力模型。泥沙计算考虑悬移质和推移质泥沙输运,通过求解动网格方程更新整个计算域的网格坐标。通过数值模拟结果与模型试验结果的比较,建立的桥梁墩台冲刷数值模型具有较高的精度。     

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     

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.     

桥梁水毁研究综述

近年来，桥梁水毁日益频发，已成为桥梁倒塌失效的首要因素。从冲刷、洪水2类最主要的水文因素出发，充分结合历史数据，分析并对比其对桥梁水毁的影响程度与规律；并按2类水文因素所对应的不同桥梁倒塌失效模式，对桥梁水毁现有的研究工作和方法进行总结归纳；最后，聚焦实桥应用，对现有桥梁水毁监测和诊治手段进行全面梳理。综述可得以下结论：①冲刷是导致桥梁水毁的最主要因素，所致失效桥型以桁架桥、梁桥、拱桥为主，桥梁服役时间、结构安全状态、年平均径流量均与桥梁所受冲刷程度存在较强相关性；②冲刷坑空间形态数值仿真与试验结果仍有一定差距，其泥沙模型缺少考虑床沙级配的影响，经验公式法尚需突破计算维度的局限性，完善考虑时间因素和黏性土的冲刷深度预测；③现阶段洪水波流竖向升力计算公式较少考虑脉动压力，浪荷载水槽试验尚未完全探明波浪特性与作用力间的联系，桥梁可靠度研究多见以冲刷为主的多灾害下联合效应计算，仍缺少波流、浪力作用与地震动水作用等其他灾害联合作用的深入探讨；④桥梁抗水目前仍局限于流场与结构域的独立研究，未见不同水文因素下基于结构域-流场多场耦合的桥梁失效模式分析；⑤雷达、声波以及潜水员水下检测是现阶段桥梁冲刷主流监测方式，桥梁冲刷动力识别适用于复杂环境下大规模、区域性桥梁检测，但仍有待进一步的应用研究，而既有桥梁水毁诊治手段在具体实施时需因地制宜，避免反而加剧水文病害。     

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。     

深水桥梁垫层隔震基础冲刷演化机理与设计建议

群桩和沉井作为跨江海桥梁的基础支撑体系已得到广泛应用,但近年来实际工程的水深不断增加,现有技术已难以适用于50 m以上的超深水环境条件。为研究垫层隔震基础这一新型深水桥梁基础的冲刷演化机理,针对周期为1.2 s,波高分别为4、6、8 cm的3种波浪条件,以及海流流速为25 cm·s^-1,波浪波高为6 cm,周期为1.2 s的波流共同作用条件,开展砂土中垫层隔震基础冲刷演化机理的波流水槽模型试验研究,结合仅单向流作用下的基础体系冲刷演化机制,重点考察并梳理了隔震垫层的5种典型破坏形式及其特点。结果表明：仅存在单向流作用时,垫层的破坏形式主要为边缘破坏、剪切破坏和完全破坏,且严重程度随流速增大而增大;存在波浪作用时,海床泥沙及垫层材料起动后将发生振荡,导致隔震垫层还会发生掩埋破坏和掏底破坏;波流共同作用时,产生的影响比二者单独作用时更严重,对基础体系的正常工作产生严重影响。此外,通过分析交界面位置附近材料在冲刷过程中的滑动与滚动过程,认为颗粒材料的滑动和滚动是造成隔震垫层材料流失的主要原因。最后,对比分析了国内外抛石设计规范中的粒径计算方法,并在此基础上对垫层材料的设计提出建议。     

通航河流上桥高与桥位问题的探讨

通航河流的桥高和桥位的设计需要考虑通航水位、桥下净空和桥址选择这三个方面的问题。 天然河流除了洪水流速过大、通航危险时封航,或堤防地段防止船行波漫堤时禁航以及航运设施淹没停航等情况以外,高水位一般不存在停航问题。兴建桥梁后、高水位时桥梁净空控制通航,这就产生通航水位和桥下净空问题。     

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。     

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。     

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。     

散粒体泥沙、粘性土和岩石河床桥墩局部冲刷计算的通用公式

本文根据水力学和河流动力学的基本原理,通过对桥渡水文观测、桥梁水毁调查和桥墩冲刷模型试验等资料的分析,依据桥墩局部冲刷的现象和成因,以及散粒体泥沙、粘性土及岩石河床不同的特性,抓住互为影响的几个主要因素,采用相关分析法,建立了散粒体泥沙、粘性土和岩石河床桥墩局部冲刷计算的通用公式。基本式为: h_B=K_ηK_ξb_1~0h_p~(60.15)V_s~n其中:1.散粒体泥沙河床 K_(η1)=(0.25/d_(cp)~(0.7)+0.0004d_(cp)~(1.8))~(1/2) n_1=0.46(V_0~'/V_0)~(-0.5) 2.粘性土河床 K_(η2)=0.57I_L~(0.9) n~2=1.0 3.岩石河 K_(η3)=0.12(σ·f)~(-0.37) n~3=1.0通用公式经过实桥观测和调查资料检验,结果尚为满意。     

公路水毁防治(9)——桥渡冲刷防护

Ⅲ、桥墩冲刷防护桥墩冲刷防护,主要是在河床的演变过程中,防护桥墩的局部冲刷以保证桥墩的安全。一、桥墩局部冲刷坑范围的确定根据笔者在桥墩局部冲刷模型试验中进行的观测,墩前“下降水流”沿墩头前缘向下冲刷床面泥沙时,沿墩壁冲刷形成一个狭窄的沟槽。随着沟槽的不断加深,沟槽外侧的泥沙也不断坍塌下滑,因而在墩前逐渐形成一个漏斗形的局部冲刷坑。局部冲刷坑的     

单桩局部冲刷抛石防护试验研究

局部冲刷作为海洋基础冲刷破坏最为突出的一种形式,历来都是桥梁设计师们设计时重点考虑的问题。当局部冲刷作为一种不可避免的现象出现时,必须预先采取措施来确保其不会影响桥梁安全。其中,抛石防护是应用最为广泛的防护形式之一,其特点在于取材方便、工艺简单、操作实施灵活性大,一直以来也是研究热点。从局部冲刷以及抛石防护的基本理论出发,利用水槽试验来研究和探索抛石防护对局部冲刷坑发展的抑制情况,以及不同参数下碎石防护层防护效果的差异。     

高等级公路路堤边坡冲刷防护临界坡度的研究

首先分析了路堤边坡冲刷防护必要性及目前边坡冲刷临界坡度研究存在的不足,然后针对这些不足,对边坡径流流速、水深做了较为细致的水力学分析,利用泥沙动力学研究了坡面径流对土颗粒冲刷机理,得出了各主要坡面冲刷影响因素(降雨、坡高、坡面的粗糙系数、土粒比重与直径)与冲刷临界坡度的函数关系,并认为该坡度不是一个常数,而是一个受这些因素影响的可变区间。并利用得出坡度设计的理论依据,定量分析目前设计坡度是否合理和指导边坡设计,具有较大的实用价值。     

云南德宏姐告大桥加固设计分析

本文介绍姐告大桥、姐告新大桥桩基加固设计,两座大桥处于瑞丽江河流上平行而建。由于上、下游河沙被大量采挖,河床线变迁较大且下切严重,覆盖层显著降低,导致桩基有效桩长减少,经有资质单位的检测,大桥评定为4类桥,必须立即对冲刷严重的桥梁桩基进行加固维修,保证桥梁结构处于安全状态。     

六冲河特大桥织金岸边坡稳定性分析

从岩体力学的角度建立模型对六冲河河谷受河流长期冲刷引起的坡体应力重分布进行了定量分析,采用参数折减法对六冲河特大桥织金岸高陡边坡在不同工况条件下的稳定性进行了数值计算,计算结果表明桥梁荷载作用在陡坡上引起的附加应力不大,对潜在滑面的安全系数影响小,织金岸边坡稳定性安全系数能满足要求,场区适宜桥梁的建设。