護底減沖防護在大型橋梁樁基礎防沖刷工程中的研究和應用.pdf

1、國內(nèi)外的資料表明,大型橋梁建設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)外橋梁建設經(jīng)驗和調(diào)查研究表明,橋梁的破壞大多數(shù)是由于洪水沖刷嚴重或橋梁基礎埋深不足所引起的。沖刷防護是防止橋墩局部沖刷、保證樁基穩(wěn)定性的關鍵之

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

3、,主塔墩基礎處于主流區(qū),基礎采用131根D2.8m/D2.5m鉆孔灌注樁基礎。由于主塔墩的建設,主墩附近將出現(xiàn)較大范圍與深度的沖刷坑,沖刷防護工程的功能是在設計的水動力條件下為橋墩基礎正常施工、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)外研究動態(tài)和工程實例,對已建工程的實測資料和現(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機理,經(jīng)過比較后提出護底減沖防護措施;再次,

4、根據(jù)所提方案建立局部沖刷模型并進行試驗和計算分析。第四,根據(jù)沖刷模型試驗結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設計方案,并對護底等型式進行了局部方案比較,根據(jù)試驗結果確定防護范圍與防護層厚度等。
　　 在以往國內(nèi)橋梁建設中,一般在施工中采用臨時性防護措施解決河床沖刷問題,本工程首次采用了永久防護措施。對于雙向往復流局部沖刷,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理和量值方面的差異;