變截面方形橋墩折沖效果數(shù)值模擬

閆杰超，陳 靖，徐 華，賈恩實(shí)，陸 楊

(1.中鐵大橋勘測設(shè)計院集團(tuán)有限公司,湖北 武漢 430050；2.南京水利科學(xué)研究院,江蘇 南京 210029)

橋墩的局部沖刷問題歷來是國內(nèi)外研究關(guān)注的熱點(diǎn)。通常解決橋墩局部沖刷的防護(hù)手段主要有實(shí)體防護(hù)與折速減沖兩種[1]。前者主要包括拋石防護(hù)、擴(kuò)大橋墩基礎(chǔ)防護(hù)、混凝土模袋、混凝土鉸鏈排防護(hù)及四腳混凝土塊防護(hù)等；后者主要包括護(hù)圈防護(hù)、橋墩開縫防護(hù)、墩前排樁防護(hù)及淹沒檻防護(hù)等[2]。橋墩局部沖刷防護(hù)手段多種多樣，而橋墩局部沖刷防護(hù)手段的選擇應(yīng)“因橋制宜”，不適合的防護(hù)手段可能帶來防護(hù)失效、后期維護(hù)成本高甚至影響結(jié)構(gòu)安全[3]。

隨著橋梁跨度的不斷加大，為滿足基礎(chǔ)受力的要求，目前橋墩基礎(chǔ)的尺寸已達(dá)到百米量級，對水流結(jié)構(gòu)及局部沖刷的影響與小尺度基礎(chǔ)差別較大，防護(hù)或維護(hù)成本也將大大增加[4-6]。目前，對于大尺度橋墩基礎(chǔ)的沖刷防護(hù)，仍以拋石防護(hù)為主。據(jù)統(tǒng)計，海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)的沖刷防護(hù)造價要占渦輪設(shè)計及安裝總費(fèi)用的30%以上[7]。蘇通大橋橋墩沖刷防護(hù)工程總投資達(dá)到1.2 億，約占總建設(shè)投資的1.86%，并仍需在防護(hù)完成后根據(jù)每年監(jiān)測情況對其進(jìn)行必要的補(bǔ)拋。可見，對于大尺度橋墩基礎(chǔ)的局部沖刷防護(hù)問題，被動的拋石防護(hù)措施成本是巨大的。常泰過江通道主墩基礎(chǔ)提出了臺階式沉井結(jié)構(gòu)，主要利用四周伸出的一定寬度臺階消殺墩前下潛水流的方式以減小局部沖刷深度[8,9]。……