第06课 桥墩基础局部冲刷研究.pdf

桥墩基础局部冲刷研究 徐金环，戈国庆 河海大学交通学院海洋学院，南京（210098 ） 摘 要：泰州大桥位于长江下游江苏省扬中河段，跨越扬中市太平洲左右两汊，工程河段河 床变化较频繁，水流条件复杂。大桥建成后，桥墩使得附近水域的水流条件发生改变，从而 波坏了原有的水流和河床间的动态平衡，使桥墩周围的水下地形产生较大变化，最终达成河 床与水流、泥沙之间新的平衡状态。文章主要以泰州大桥为例，通过对矩形沉井桥墩基础、 圆形沉井桥墩基础和墩桩基础局部冲刷坑以及流速的对比研究，为桥墩设计方案的选择提供 理论依据。 关键词：矩形沉井，圆形沉井，基础，冲刷深度，局部冲刷 中图分类号：U657.2 1. 引言 长江上跨江大桥的建造日趋增多，长江流域河床形态和地质条件复杂各异，洪季水猛流 急，且由于桥梁水毁大多是由桥梁冲刷引起的，因此对桥墩局部范围内水文泥沙的研究也就 成为桥梁设计的重要课题，而桥墩周围局部冲刷深度则是桥梁基础设计的重要参数。影响局 部冲刷坑的因素有很多，河床形态、地质条件、来流来沙量等。本文主要论述采用不同桥墩 结构形式的桥墩基础对局部冲刷坑的影响。一般来说最大冲深应在产生于桥墩轴线迎水面中 心位置，但在水流与桥墩轴线有交角的情况下以及由于桥墩结构形式、尺寸的不同，不仅冲 刷最大深度会发生变化而且最大冲刷坑的位置也会发生相应变化。 2. 工程概况 拟建泰州公路大桥位于长江下游江苏省扬中河段，跨越太平洲左右两汊，首尾有五峰山 和鹅鼻咀两个重要天然节点，中间又有上天生港和禄安洲两节点扼守，平面河势呈藕节状, 河势见图 1。 扬中河段的五峰山～界河口上段属太平洲弯曲分汊河段，其间包含太平洲、落成洲、禄 安洲、炮子洲等江心洲。扬中河段左汊为主汊，江宽水深，多年来分流比维持在 90 ％左右； 右汊为支汊，窄浅弯曲。左汊上段至天生港由两个弯道组成，呈反“S”型，其中嘶马弯道为 上弯道，小决港以下为下弯道。嘶马弯道（自三江营至高港灯标凸咀）受五峰山山体岩石岸 壁的挑流作用，长江主流进入太平洲左汊，在弯道环流作用下顶冲左岸。左汊江中落成洲在 三江营处再次将河道分为左右两级汊道，二级左汊为主汊，二级右汊为支汊，河宽约 500m， 分流比约为 14％[1]。 - 1 - 图 1 泰州公路大桥桥址位置河势图 扬中河段河道的平面形态特点是河道弯曲、汊道众多。水流泥沙运动既受上游径流和下 游潮汐的双重动力作用，又受河段地形条件多变的的影响，是长江下游河道水流泥沙运动特 性极为复杂的河段。 3. 桥墩结构型式 根据永安洲北桥位处水文、河床地质条件，并结合考虑防止船舶撞击力的影响，桥墩基 础设计了矩形沉井基础、圆形沉井基础和桩墩基础三种主要结构型式。矩形沉井基础为三排 十二孔型，其平面尺度为 44.1m×58.2m 的矩形结构，沉井外壳厚 1.6m，隔仓厚 1.4m，沉井 高度 88m。上部沉井封顶混凝土承台厚为 5m，承台平面尺度为 50.4m×64.5m，顶面标高为 6m，下部封底混凝土厚 10m，沉井底标高为－82m。承台顶面对称设置四墩座连接索塔结 构，每个墩座平面尺度 5m×6.2m，顶面标高 8m，具体见图2 。 图2 沉井基础结构图 圆形沉井基础下部沉井外围直径为 64m，沉井外壳厚 1.8m，圆内设 13.7m×13.7m 方形 - 2 - 隔仓，隔仓厚 1.4m，沉井高度 76m 。上部沉井封顶混凝土承台厚为5m，承台直径为 73m， 顶面标高为 6m，下部封底混凝土厚 11m，沉井底标高为－70m 。承台顶面对称设置四墩座 连接索塔结构，每个墩座平面尺度 5m×6.2m，顶面标高 8m，具体见图 3 。