護(hù)底減沖防護(hù)在大型橋梁樁基礎(chǔ)防沖刷工程中的研究和應(yīng)用.pdf

1、國內(nèi)外的資料表明,大型橋梁建設(shè)會引起河道局部水流邊界的驟然變化,迫使水流在橋墩周圍急劇繞流,原來順直流動(dòng)的水流受到橋墩阻擋產(chǎn)生壅水,從而產(chǎn)生垂向螺旋流,對橋墩周圍的床面產(chǎn)生極強(qiáng)的下切力,逐步形成沖刷坑。影響橋墩局部沖刷深度的因素有:橋墩的形狀、尺寸、河道來水來沙條件、河床地質(zhì)條件、河床演變等。國內(nèi)外橋梁建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和調(diào)查研究表明,橋梁的破壞大多數(shù)是由于洪水沖刷嚴(yán)重或橋梁基礎(chǔ)埋深不足所引起的。沖刷防護(hù)是防止橋墩局部沖刷、保證樁基穩(wěn)定性的關(guān)鍵之

2、一。橋梁沖刷防護(hù)措施主要有消能減沖和護(hù)底抗沖兩種。護(hù)底抗沖主要是利用拋石、砂袋、砂枕、軟體排等結(jié)構(gòu)對橋墩基礎(chǔ)核心區(qū)、永久防護(hù)區(qū)防護(hù),以有效抵抗橋墩前沖擊水流產(chǎn)生的底部向下漩滾,將墩側(cè)繞流產(chǎn)生的最大流速區(qū)調(diào)整到防護(hù)區(qū)外圍,并達(dá)到明顯折減最大沖刷深度的效果,防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需考慮防護(hù)層本身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,防護(hù)層下江底土質(zhì)處的流速小于起動(dòng)臨界流速,保證塔墩處土體的穩(wěn)定。
　　 選題來源于工程實(shí)踐,即蘇通長江大橋橋墩防護(hù)工程。該橋接近長江河口段

3、,主塔墩基礎(chǔ)處于主流區(qū),基礎(chǔ)采用131根D2.8m/D2.5m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。由于主塔墩的建設(shè),主墩附近將出現(xiàn)較大范圍與深度的沖刷坑,沖刷防護(hù)工程的功能是在設(shè)計(jì)的水動(dòng)力條件下為橋墩基礎(chǔ)正常施工、施工期橋墩安全及使用期橋墩樁基與原狀土共同作用提供保障。
　　 本文首先分析國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)和工程實(shí)例,對已建工程的實(shí)測資料和現(xiàn)有研究成果分析比較;其次,研究橋墩阻流產(chǎn)生的水流沖擊和渦流作用水力學(xué)機(jī)理,經(jīng)過比較后提出護(hù)底減沖防護(hù)措施;再次,

4、根據(jù)所提方案建立局部沖刷模型并進(jìn)行試驗(yàn)和計(jì)算分析。第四,根據(jù)沖刷模型試驗(yàn)結(jié)論及沖刷坑平面形態(tài)等一些初步資料,針對主塔墩制定沖刷防護(hù)設(shè)計(jì)方案,并對護(hù)底等型式進(jìn)行了局部方案比較,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定防護(hù)范圍與防護(hù)層厚度等。
　　 在以往國內(nèi)橋梁建設(shè)中,一般在施工中采用臨時(shí)性防護(hù)措施解決河床沖刷問題,本工程首次采用了永久防護(hù)措施。對于雙向往復(fù)流局部沖刷,給出了大尺度樁承臺情況下潮流與恒定流局部沖刷形態(tài)差異和最大沖深的機(jī)理和量值方面的差異;