河床预开挖下超大型沉井基础局部冲刷试验研究

常泰长江大桥主航道桥为主跨1176 m公铁合建双塔双索面斜拉桥,桥塔墩采用超大圆端形截面台阶型沉井结构(下端平面尺寸95 m×57.8 m,高72 m,台阶宽9 m),沉井基础采用河床预开挖下沉施工方案。为确定河床预开挖宽度、深度及该方案实施后需采取的防护措施,采用水槽局部冲刷及防护模型试验,分析河床不同预开挖深度、宽度下的超大沉井基础局部冲刷特性以及抛石防护效果,并从减少沉井周边局部冲刷的角度提出了最优河床预开挖方案和抛石防护方案。结果表明:随河床开挖深度增加,沉井周边局部冲刷呈递减趋势;随河床开挖宽度增加,沉井周边局部冲刷呈递增趋势,增幅随流速增大呈先增加后减小趋势,流速越大开挖宽度的影响越小;开挖深度为0.6h(h为开挖前水深)、开挖宽度为(1.1~1.2)D(D为沉井迎水侧阻水宽度)最为合理;在河床预开挖的基础上对沉井周边进行抛石防护,防护方案实施便利、效果明显。现场监测结果表明:在2020年度大洪水作用下,沉井基础周边河床冲刷幅度较小,且与模型试验结果相符。

长江口北支河槽容积变化特征的定量分析

北支河槽容积变化是北支河道演变趋势在定量上的直接表现,河道边界条件和河床泥沙运动是影响河槽容积变化的主要因素。收集1986—2013年长江口北支河道年实测地形资料,利用GIS技术建立不同时期水下数字高程模型,进行北支河槽容积变化和河床冲淤变化特征分析。结果表明,北支岸线圈围和泥沙淤积导致了1986年以来河槽容积萎缩。北支河槽0 m线以下容积共减少约7.110亿m^3,岸线圈围引起河槽容积减少4.000亿m^3,占比56.3%;泥沙淤积引起的河槽容积减少3.110亿m^3,占比43.7%。具体而言,北支上段河槽容积萎缩主要是泥沙淤积所致,其航道开发综合利用应遵循上段的泥沙运动规律特点;中段则是边滩圈围和沙洲并岸引起,边界调整后束流作用加强,河床冲刷,断面形态调整后水深条件更加有利于中段的航道利用开发;下段是泥沙淤积和边滩圈围共同影响所致,泥沙淤积影响略大,但下段沿北岸-5 m深槽始终存在且稳定,具备航道开发利用的河势基础,且南侧河道边界仍具有可圈围的余地。

感潮河段大型桥梁营运期水下地形监测研究

桥梁基础冲刷是导致桥梁破坏的首要原因,因而有必要对营运期桥梁水下地形进行监测。以苏通大桥为例,对感潮河段大型桥梁营运期水下地形的监测目的、范围及方案做了详细的介绍。通过对桥区河床地形的多波束监测结果数据的处理和分析并建立桥区数字高程模型,经分析研究,能直观地反映出大桥桥墩基础的局部冲深、主墩周边和桥位区河床的冲淤变化规律。根据研究结果对大桥桥墩基础安全和桥区的河势变化趋势做出科学的预测,为大桥工程的安全运营和养护工作提供决策依据,同时还为相关科研工作提供重要的原型基础资料。

苏通大桥主塔墩基础冲刷防护工程稳定性分析

根据苏通大桥主塔墩基础冲刷防护工程区内的实测地形资料,建立数字高程模型(DEM).分析结果表明,南主墩冲刷防护工程于2005年8月25日后总体趋于稳定;北主墩冲刷防护工程于2005年10月16日后总体趋于稳定,且冲刷防护工程达到了预期的保护主塔墩的目的.

GIS技术在苏通大桥主塔墩基础冲刷防护工程中的应用

为了提高苏通大桥主塔墩基础的安全性、确保大桥顺利施工以及大桥建成后的安全运营,实施了桥墩冲刷防护工程.利用GIS技术,确定该项工程中防护材料的抛投提前量、计算防护材料成型的工程量、分析防护区内水下地形不同时段的冲淤变化以及剖面形态等.结果表明,利用GIS技术可以精确而直观地反映防护材料的成型位置与抛投位置的关系,计算出相应的参数,为指导该项工程的顺利实施及以后的工程维护提供了科学依据,同时也为今后的类似工程项目提供了较好的借鉴和指导作用.

长江下游大型沉井基础局部冲刷计算公式研究

大型沉井基础在长江下游大跨径跨江大桥工程中应用越来越多,基础局部冲刷深度预测是设计时需要重点考虑的问题之一。国内外对桥梁基础局部冲刷做了大量的研究并建立了局部冲刷计算公式,由于长江下游大型沉井基础规模越来越大,原有局部冲刷深度的预测公式存在一定的局限性。在常泰大桥超大沉井基础局部冲刷试验成果的基础上,结合长江下游南京以下跨江大桥沉井基础局部冲刷试验成果,通过量纲分析及多元回归法建立了大型沉井基础局部冲刷计算公式,并应用试验资料及实测资料进行了较好的验证。该公式计算结构简单,可供长江下游大型沉井基础局部冲刷深度估算参考和应用。

九圩港闸闸下兴建桥梁工程模型试验研究

九圩港闸下新建桥梁工程,不能单独从泥沙问题来考虑其影响,还应考虑工程后对九圩港闸引、排水功能以及对闸上已有桥梁工程的影响。通过物理模型试验研究将较好地解决相关难题,为工程决策、设计提供科学依据。研究结果表明,桥梁工程方案实施后潮位最大壅高0.028 m,对流速影响较大的范围在桥轴线上下100 m之内,对九圩港闸引、排水流量的影响在3%以内。

大型桥梁冲刷防护工程损坏特性研究

以苏通大桥为例．通过模型试验和冲刷防护工程及周边河床地形的长期监测开展了大型桥梁冲刷防护工程的损坏特性研究。研究结果表明，大型桥梁冲刷防护工程存在两种损坏形式：防护工程防护区面层冲刷损坏和防护工程护坦边坡坍塌损坏；防护工程的破坏主要发生在防护工程后1—2年内。提出了以“损坏率”和“稳定边坡”分别表示两种不同类型的破坏指标。同时，提出了防护工程“成型稳定工程量基准线”概念，为监测冲刷防护工程稳定性制定定量目标。研究结果还表明，在防护体稳定后，防护区呈“洪季淤积、枯季冲刷”特点，这一变化对防护体稳定影响有限。研究结果为类似工程设计、监测、维护和相关研究提供参考。

苏通大桥冲刷防护工程及桥区河床河势监测研究

介绍苏通大桥营运期冲刷防护工程及桥区河床监测方案,分析了桥梁防护工程实施前后及营运期河床冲淤情况,对冲刷防护工程稳定性与防护功效、桥轴线断面、桥区主流及深泓近期演变等进行分析评价,认为苏通大桥冲刷防护工程具有较好的稳定性;目前桥区河床总体稳定,新通海沙围垦工程对长江-30 m深槽的影响尚未显现。

沪通长江大桥施工期对桥区河床演变影响分析

为研究大型跨江桥梁工程建设后对桥区河床响应的影响,以沪通长江大桥为例,进行大桥建设期间桥区河床地形、汊道分流比监测,对比分析工程建设前后桥区汊道分流比、桥区河床平面、断面、冲淤变化特征,掌握大桥工程建设后的桥区水动力、大型沉井基础局部冲刷、桥区深槽响应的影响特点,并与前期模型研究成果进行对比分析,为大桥工程顺利建设和工程河段跨江桥梁建设提供科学依据.分析结果表明,大桥施工期间天生港水道桥墩基础局部冲刷及深槽冲刷幅度2~3 m;浏海沙水道28#、29#主墩基础及深槽冲刷幅度较大,深槽断面普遍冲刷4~5 m,主墩28#、29#基础局部冲深28.1 m、19.1 m.大桥施工期间对桥轴线断面流速分布影响较小,桥区汊道分流比基本稳定,对桥区河势稳定影响较小.