桥墩局部冲刷防护的石块起动

桥墩局部冲刷一直是影响桥梁安全的最大自然灾害,抛石防护是最普遍的冲刷防护形式之一。在总结已有冲刷机理的基础上,分析了包括墩前河床底部流速和墩侧河床底部流速的桥墩局部流速,并给出了桥墩冲刷防护石块起动的简化公式。结果表明,墩侧河床底部流速大于墩前河床底部流速,墩侧防护石块更易走失。当行近流速小于3m/s时,可采用抛石进行桥墩局部冲刷防护,抛石直径约为0.2m;对于行近流速为3～5m/s时,建议采用其它冲刷防护措施。     

透水四面体框架群防护特性及其与抛石防护的对比研究

透水四面体框架群能降低其附近的水流流速、耗散水流的能量,起到减速防冲和促淤的效果,同时也可以保护床沙、抑制局部冲刷.不同的抛投密度防护效果也不同,随着抛投密度的增加,其防护效果几乎线性增强,但达到一定限度后将不再增加.抛石防护是使用历史较早、使用频率较高的一种桥墩局部冲刷防护措施.抛石防护就是将所选石料布设于桥墩周围床面上,用以提高桥墩周围河床床面的抗冲能力.抛石防护主要工作原理是保护床沙、增加其起动或扬动流速;增大桥墩附近局部糙率、减小局部流速.本文采用多组水槽清水冲刷试验,对比分析了透水四面体框架群在不同抛投密度条件下的防护效果差异,及其与抛石防护桥墩局部冲刷的最大深度及其整体防护效果的优劣,为四面体框架群和抛石防护的应用提供一些决策所必须的技术参数.     

苏通大桥主塔墩冲刷防护工程关键技术

针对苏通大桥桥址处水深流急、河床易冲刷和大桥主墩桩基结构的特点，采用抛投袋装沙作预防护和运用下沉护坦原理作为冲刷防护设计理念，保证了群桩基础顺利施工，并使由于桥墩防护工程边缘遭破坏及河床深槽变化引起的边坡坍塌得到了有效防护．针对群桩墩处河床局部冲刷的复杂性，运用正态动床物理模型较好地预测了桥墩附近河床局部冲刷，并获得了现场监测结果的验证．通过在水流中现场抛投沙袋群体的试验，较好地解决了在易冲底床处大面积抛投防护材料的技术和施工工艺．在此基础上，提出了在苏通大桥主塔墩冲刷防护的验收计算模式．     

桥墩局部冲刷分析及防护对策

河道中修建桥墩后，周围的水流情况会发生很大变化，从而引起桥墩周围产生局部冲刷。桥墩附近水流结构十分复杂，对于重要的工程问题，主要依靠物理模型试验分析局部冲刷。目前，国内外关于桥墩局部冲刷深度的计算方法主要有：非黏性土河床的桥墩局部冲刷公式，黏性土河床桥墩局部冲刷公式以及适用于黄河的冲刷计算公式。在确定冲刷深度后，进一步分析了桥墩基底埋置深度。同时，总结了浅基防护工程的几种类型。     

郑焦铁路黄河大桥桥墩局部冲刷试验研究

为了保证郑焦铁路黄河大桥桥梁基础安全,同时尽量避免桥梁基础因设计偏于安全而造成工程投资的增加,按单宽流量、河势以及桥墩防护的多种组合,开展了桥墩基础局部冲刷试验研究,分析了桥墩局部冲刷的水流现象、冲刷坑形态和冲刷深度。结果表明:局部冲刷最深点在承台下的桩群之间,略偏向桥轴线上游部位;墩后形成带状淤积体,淤积体随单宽流量的增大而增大。水流方向与桥轴线正交时,桥墩周围的局部冲刷坑形态基本沿桥墩轴线对称分布;水流方向与桥轴线法线存在夹角时,冲坑范围扩大、冲坑深度明显增深,桥墩两侧马蹄形旋涡不再对称分布。墩前抛石护底后,局部冲刷坑深度明显变浅。     

桥墩冲刷对岸坡稳定的影响及防护工程设计

在河道中建造桥墩,会引起桥墩附近水流状态发生很大变化,致使河床产生一般冲刷和局部冲刷,进而影响桥墩附近岸坡的稳定,并有可能对河势的稳定产生不利影响。分析了在安徽省长江河道上建设桥梁后岸坡冲刷及对其稳定的影响。指出桥梁设计单位应重视桥墩冲刷影响岸坡稳定的问题,并应采取适当的防护措施。比较了几种岸坡防护工程型式后,提出了针对桥墩冲刷影响岸坡稳定进行防护工程设计的要点。      

拟建德胜河大桥对河道行洪安全的影响分析

文章基于德胜河特大桥跨河工程,从河床演变规律入手,进行大桥建设对河势稳定的影响分析.通过对建桥后桥墩附近壅水分析,判断桥墩的可能阻水情况.采用一般冲刷与桥墩局部冲刷计算组合的方式进行冲刷影响分析,进一步论证工程的可行性.研究结果可知桥梁工程建设后行洪断面虽有所减小,但不会影响河道行洪;桥墩附近冲刷深度最大为1.60m,...     

潮流作用下复合桥墩局部冲刷研究

桥墩冲刷是桥梁水毁的重要原因之一,准确地计算桥墩冲刷深度具有重要意义.为了比较准确地计算桥墩局部冲刷深度,结合某跨海大桥,采用非结构网格技术和大、小模型嵌套的方法建立该大桥海区的平面二维潮流数学模型,采用潮位、流速、流向等实测资料进行验证.在此基础上,对该海区的潮流动力进行了模拟研究,分析了大桥工程对周围海域的潮流动力影响,并采用我国行业标准推荐的2种公式以及美国现行规范推荐的公式计算多座跨海大桥桥墩的局部冲刷计算.结果表明:大桥工程对桥区附近水域流速和潮位影响不大,桥墩可能发生最大局部冲刷深度的位置均位于主墩深槽附近.     

跨海桥梁基础冲刷特征研究

在我国近海海域,跨海桥梁基础冲刷是影响大桥安全的重要因素之一。基于金塘大桥2014、2015和2017年桥墩基础冲刷实测资料,并结合建桥前地形测验资料进行了案例分析,解析出了往复潮流条件下桥墩基础的一般冲刷及局部冲刷深度,金塘大桥中引桥桥墩一般冲刷深度为3.3~3.6 m,平均局部冲刷深度约8.3 m。往复潮流条件下桥墩基础局部冲刷坑受双向潮流影响向上下游延伸,形状呈椭圆形,各墩冲刷坑纵向长度与最大局部冲刷深度呈近似线性关系,长度约为局部冲刷深度的10~12倍,而各墩冲刷坑横向宽度则基本一致,约为桥墩基础宽度的4~5倍,与最大局部冲刷深度无明显相关性。跨海桥梁基础冲刷深度计算方法及冲刷坑形态特征的研究成果可供跨海大桥基础设计、运行维护及基础冲刷防护参考。     

非均质河床双排桥墩局部冲刷数值模拟研究

精确模拟山区河流非均匀沙质河床桥墩的局部冲刷对桥梁设计和安全运行具有重要的意义。以黑石渡大桥河床床沙特征为背景,采用Flow3D软件开展非均匀沙质河床上双排圆柱形桥墩冲刷三维数值模拟研究。为考虑河床非均匀泥沙的悬移质运动、泥沙挟带、推移质输运等过程,在数值模拟过程中,根据非均匀沙质河床的颗粒分布曲线,对所筛取的各个级配范围内的颗粒采用其对应的中值粒径来表征。模拟得到了双柱排桥墩局部流场结构、河床的冲淤变化和上下游桥墩周围冲刷坑形态。研究表明:受桥墩阻水作用影响,墩前壅水、墩后跌水现象明显。墩周冲刷坑基本贯通整个墩周区域,受上游墩保护作用影响,下游墩冲刷坑的发育深度和规模小于上游墩。将数值模拟结果与试验结果进行了对比分析,二者吻合较好。研究成果可为深入开展非均匀沙质河床桥墩局部冲刷研究提供参考。     

黑河河道演变及冲刷对跨河铁路桥墩造成的影响分析

对黑河河道演变进行了分析;根据公路行业冲刷计算公式对河道一般冲刷及建桥后桥墩局部冲刷进行计算,分析得出了拟建桥梁桥墩处的最佳埋深。研究结果为桥梁的设计提供了相应的技术依据。     

桥墩局部冲刷公式研究进展

总结国内外桥墩局部冲刷的研究成果,分类列举了单向流情况下非黏性土桥墩的局部冲刷公式;对比讨论了中国、前苏联及美国关于桥墩局部冲刷的规范公式。介绍了受潮流作用的桥墩和黏性土桥墩冲刷的最新研究进展。     

铁路斜交桥对河道行洪的影响及对策

一些桥梁受地形和线路的制约,桥位不得不采取与河渠斜交的穿越方式,造成桥墩较大的阻水作用.采用经验公式计算与数值模拟两种方法对某铁路斜交桥的行洪影响进行分析,研究了不同洪水条件下的壅水高度与范围、桥梁一般冲刷与局部冲刷深度、桥梁对行洪断面的阻水比.研究表明:桥梁设计基本满足要求,建桥后河势变化不大,但行洪断面的阻水比偏大.拟建桥采用与既有桥对孔布置,可以减小双桥对行洪的阻滞影响.提出了疏浚开挖边滩来补偿工程占用河槽行洪面积,经计算分析该方案,可以有效减小阻水比与壅水高度,减轻工程局部冲刷,有利于区域行洪安全.     

Bridge pier scour under pressure flow conditions

The probability of pressurized flow conditions occurring in existing bridges is forecast to increase due to possible changes in extreme precipitation, storm surges, and flooding predicted under climate change scenarios. The presence of a pressure flow is generally associated with scouring processes in proximity to the bridge. Scouring can also occur around bridge piers, possibly causing infrastructure failure. Although there is a vast literature on bridge pier scour and pressure flow scour, only a few studies have investigated their combined effect. This study will provide a new overview of the main features of bridge pier scour under pressurized flow conditions, based on laboratory experiences. Special focus is placed on the analysis of the flow features under pressure and free surface conditions and to the temporal evolution of the scour. A comparison with existing literature data is also conducted. The results highlight the nonlinear nature of scour processes and the need to consider pressurized flow conditions during structural design, as the interaction between pressure flow and the bridge pier strongly influences scour features and leads to scour depths much greater than the sum of the individual scours created only by pressure flow or pier presence.     

NEURAL NETWORK MODELING FOR ESTIMATION OF SCOUR DEPTH AROUND BRIDGE PIERS

It is essential to predict the scour depth around bridge piers for hydraulic engineers involved in the economical design of bridge pier foundation. Conventional investigations have long been of the opinion that empirical scour prediction equations based on laboratory data over predict scour depths. In this article, the Back-Propagation Neural Network (BPN) was applied to predict the scour depth in order to overcome the problem of exclusive and the nonlinear relationships. The observations obtained from thirteen states in USA was verified by the present model. From the comparison with conventional experimental methods, it can be found that the scour depth around bridge piers can be efficiently predicted using the BPN.     

冲刷条件下桥梁结构动力性能仿真分析

水流冲刷造成的桥梁损毁会给人类带来重大的经济损失和人员伤亡。冲刷对桥梁安全性的影响,可以通过分析冲刷条件下桥梁动力性能的变化来进行评价。本文将从冲刷深度和冲刷所造成的桥梁基础截面损失两个方面,分析水流冲刷对桥梁动力性能的影响。在总结已有的模型分析方法的基础之上,提出本文的有限元建模思路。并以密西西比河上被冲毁的33号公路桥为例,通过SAP2000软件建立有限元模型并进行模态分析,得到冲刷条件与桥梁动力性能之间的关系。     

长江下游河段桥墩压缩冲刷预测研究

建桥引起的河床变化可分为压缩冲刷和局部冲刷。相比于局部冲刷,压缩冲刷研究较少,压缩冲刷使桥址断面产生整体性下降,不利于桥墩基础安全。在总结前人研究成果基础上,以长江下游世业洲桥位方案为例,建立了桥墩压缩冲刷预测模型。探讨了不同空间尺度下桥墩边界的处理方法; 针对长江下游河段水沙特点,从工程安全角度出发,提出了水沙过程的选取方法; 最后预测了桥位上下游河床变形和桥墩压缩冲刷深度,并与长江下游已建桥址断面冲刷深度进行比对,两者基本相当。结果表明, 文中确定的桥墩压缩冲刷是合理的,可为桥墩基础埋深提供技术依据。     

Armour Layer Analysis of Local Scour around Bridge Abutments Under Ice Cover

A set of experiments was conducted for the local scour around bridge abutments under ice cover in non‐uniform sediments. By taking into account of the grain size of the armour layer and ice cover roughness, the dimensionless maximum scour depth is analysed. With an increase in grain size of the armour layer, the dimensionless maximum scour depth decreases. With the increase in ice cover roughness, the dimensionless maximum scour depth increases correspondingly. By using dimensional analysis, a regression relationship supports this conclusion. The conclusions drawn from this study provide crucial evidence for the protection of bridge foundations in winter time. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

冰盖条件下桥墩局部冲刷研究进展

冬季,寒冷地区的河流会出现冰盖或冰塞现象。冰盖的存在使水流湿周增加,流速剖面与明流条件下完全不同,最大流速出现在河床表面和冰盖底部之间,具体位置取决于河床和冰盖的相对粗糙程度。因此,冰盖条件下桥墩局部冲刷过程不同于明流条件下的局部冲刷过程。明流条件下的桥墩局部冲刷是国内外学者研究的热点问题之一,但关于冰盖条件下桥墩局部冲刷的研究工作却非常有限。在简要回顾明流条件下桥墩局部冲刷研究成果的基础上,对冰盖条件下桥墩局部冲刷的研究成果进行了综述和讨论,并提出了今后的研究方向。