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。     

浅析防洪工程大拐弯凹岸迎水面防冲处理

该段工程下游岱口弯有一处大凹岸,紧靠57省道,现状无堤,地面高程约4 m,河底高程约-6.10 m,衔接较陡,落差大,河宽约100 m左右,范围为桩号TY4+893~TY5+171.20,长度178.20m,该区域地形复测变化大,为剧烈冲刷区,受冲刷严重。根据工程所处的地理位置,着重介绍大拐弯凹岸防止冲刷处理措施。文章结合本工程实际,讲述了原设计断面结构采用抛石镇压与防冲方案及存在的问题,简单论述了解决处理方案。     

基于量纲分析的宁波象山港大桥桥墩局部冲刷规律研究

针对宁波象山港大桥桥墩冲刷严重问题,为了剖析潮流径流共同作用下跨海大桥复式桥墩局部冲刷机理,科学预测桥墩局部冲刷规律,通过系统分析、评估、复核象山港大桥相关试验成果和现场实测数据,深入研究了象山湾内关键水文泥沙参数(波浪、潮流、潮位、泥沙量、海底冲刷)变化特征,利用主因子分析及量纲分析等手段,建立象山港大桥桥墩局部冲刷公式,并利用观测数据进行验证。研究表明,象山湾内各涨急落急流速变化不大,涨急和落急之间差别明显。涨急和落急时的代表垂线平均流速分别为-1 m/s和1.14 m/s,且涨落急时刻对应的代表潮位分别为1.37 m和0.54 m。针对象山港大桥桥墩特性分别建立三类桥墩局部冲刷公式,计算得到的预测值与观测值误差在±5%以内,说明所提出的预测公式具有较好的预测效果,能有效地揭示象山港大桥的冲刷规律。     

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。     

杭州湾跨海大桥海中平台区海床冲刷特性

杭州湾跨海大桥海中平台位于杭州湾大桥中间位置,海中平台下部群桩结构与平台上游各系列匝道墩、大桥主墩形成了复杂的墩群结构,受其影响,海中平台区域海床冲刷较为剧烈。为深入了解海中平台区海床冲刷特性,应用多年实测地形测量资料,对海中平台区的海床地形特征、建桥前后海床冲淤变化规律进行了分析,研究各匝道墩最低冲刷高程分布,并应用数值计算模型分析了海中平台区的水动力分布特征,揭示了匝道墩海床冲刷机理。研究发现,与建桥前相比,海中平台区大桥轴线上游500 m~下游1 000 m范围内海床发生整体一般冲刷,在海中平台南北两侧,受局部绕流影响,产生明显的局部冲刷,最大冲刷达14 m。平台南北两侧向上游延伸的局部冲刷槽影响到平台上游的匝道墩,导致部分匝道墩附近海床高程普遍较低。整体来看,位于桥轴线上游的ZB和ZC系列匝道墩因受到海中平台绕流及主墩绕流的叠加影响,导致其最低海床高程明显低于位于桥轴线下游的ZD和ZE系列匝道墩,各匝道墩最低海床高程与涨潮流流速大小具有一定的相关性。     

基于量纲分析的宁波象山港大桥桥墩局部冲刷规律研究

针对宁波象山港大桥桥墩冲刷严重问题，为了剖析潮流径流共同作用下跨海大桥复式桥墩局部冲刷机理，科学预测桥墩局部冲刷规律，通过系统分析、评估、复核象山港大桥相关试验成果和现场实测数据，深入研究了象山湾内关键水文泥沙参数( 波浪、潮流、潮位、泥沙量、海底冲刷) 变化特征，利用主因子分析及量纲分析等手段，建立象山港大桥桥墩局部冲刷公式，并利用观测数据进行验证。研究表明，象山湾内各涨急落急流速变化不大，涨急和落急之间差别明显。涨急和落急时的代表垂线平均流速分别为－1 m /s 和 1. 14 m /s，且涨落急时刻对应的代表潮位分别为 1. 37 m 和 0. 54 m。针对象山港大桥桥墩特性分别建立三类桥墩局部冲刷公式，计算得到的预测值与观测值误差在±5%以内，说明所提出的预测公式具有较好的预测效果，能有效地揭示象山港大桥的冲刷规律。     

小浪底水库降水冲刷试验研究

基于工程控制冲刷库水位为210 m、水库初始蓄水量3亿m3、降水冲刷时机在库区淤积量约为32亿m3的初始地形条件下,分别选用历时为16 d及12 d洪水过程进行了两个组次的小浪底水库降水冲刷专题试验。研究结果表明:相机降水冲刷,可以在一定程度上恢复库容,延长水库使用寿命。     

模型桥墩局部冲刷瞬时地形数据自动获取装备研制

模型试验中冲刷地形测绘装备相对落后,致使桥墩周围局部冲刷瞬时地形数据无法实时获取,冲刷动态发展过程及机理的模型试验研究工作难以开展。研制了一种模型桥墩局部冲刷瞬时地形数据等值线自动绘制装备,并利用室内水工模型试验优化了各组成的性能指标,量化了绘制装备的设计参数,分析了监测系统在模型应用中的测绘精度及在工程原型中的适用性。模型试验研究表明,该装备结构简单,操作方便,加工制作成本较低,精度及灵敏性较高,能够快速获取动态过程中局部冲刷瞬时地形等值线,适用于局部冲刷发展影响流场特性研究中的水下地形快速测绘,也可按放大比尺制作成型后应用于涉水建筑物周围水下地形监测。     

佛山高明大桥桥墩基础冲刷防护水力数值模拟研究

受采砂等人类活动影响,高明大桥附近河床下切幅度达10 m,威胁到大桥安全与稳定。该文在分析桥墩附近河床冲刷现状及床沙特性的基础上,通过建立桥址附近河道平面二维水流数学模型,结合经验公式进行桥墩局部冲刷水力计算,预测桥墩局部冲刷坑范围和趋势,据此提出桥墩抛石防护方案,包括防护范围、块石粒径、抛石厚度等。经汛后检测,冲刷防护措施效果较好,可为珠江三角洲类似大桥冲刷防护工程应用提供参考。     

韩江高陂枢纽至东山枢纽段河床演变及治理效果研究

以韩江中游高陂枢纽至东山枢纽河段为研究对象,收集了2002—2017年实测地形数据,在河道演变分析基础上运用数学模型计算手段,核查了航道水深情况,为航道尺度提升提供支撑。研究表明:①高陂枢纽至东山枢纽段河床由淤积逐渐转为冲刷,深泓平均下切深度为1.15 m,2015—2017年与2008—2015年比较,冲刷强度略有减小;②利用平面二维数学模型,考虑枢纽运行、桥梁净空、河道冲刷等要素,确定了高陂枢纽下游近坝段的最低、最高通航水位分别为25.84、39.23 m,东山枢纽上游最底、最高通船水位分别为25.65、26.61 m;③高陂枢纽至东山枢纽段最低通航水位下水深不足2.5 m区段集中在高陂坝下至高陂大桥,水深集中在1.5～2.0 m,高陂大桥至东山枢纽段水深条件较好,最低通航水位下水深基本在3.0 m以上;④高陂枢纽至东山枢纽段航道整治工程类型为疏浚、拆修及新建丁坝,数学模型计算表明,工程实施后航道水深满足2.5 m要求。     

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．     

崇明东滩地貌演变对生态治理工程的响应研究

2013-2014年长江河口崇明东滩实施生态治理工程,围垦面积达14.4km~2。基于地面三维激光扫描技术(TLS),对治理工程前后崇明东滩地貌进行跟踪观测。研究发现崇明东滩北、中、南三部分对治理工程响应具有显著差异,可以看到自北至南的逐步响应过程。崇明东滩北部潮沟体系均发生改变,光滩淤积强度为+19.5cm/a,+2m线向海推进速率为356m/a,该区域原有地形、地貌均被改变,并逐步向新的动态平衡调整;中部区域部分潮沟体系发生改变,光滩淤积强度达+59cm/a,+2m线向海推进速率为251m/a,该区域部分地形、地貌发生改变,正在逐步调整过程中;南部潮沟体系格局基本稳定,但仍在缓慢发展中,光滩冲刷强度为-3.6cm/a,+2m线向海推进速率为3.9m/a,该区域目前还未受到治理工程的显著影响,地貌演变仍处于动态平衡中。     

复合墩台局部冲刷试验研究

局部冲刷一直是冲积性河流中墩台失稳和水毁的主要原因,也一直是跨河工程可研与设计中需重点研究的问题。目前研究主要集中在单个墩台方面,对大型跨河工程复合墩台的局部冲刷研究较少。以长江苏通500kV过江电缆工程复合墩台为例,采用正态概化模型研究了复合墩台局部冲刷坑形态、范围及深度,阐明了局部冲刷的影响因素和规律。试验表明：大水深工况有利于复合墩台形成更大的局部冲刷坑,局部冲刷坑的相对长度、相对宽度和相对最大深度均与相对行近流速呈正相关关系。单墩比复合墩台相对冲刷深度要大,复合墩台相对最大冲刷深度与单墩相对最大冲刷深度的比值随相对行近流速增大而增大,范围在0.05～0.20。研究成果可为解决跨江大桥或电缆通道建设中的墩台局部冲刷问题提供参考。     

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,...     

府谷县孤山川华建公路大桥防洪设计初探

孤山川华建公路大桥是府谷县为了适应城市经济发展,计划建设的一座重要交通工程。文章通过华建公路大桥所在河段地形、地貌、河床地层组成、水文泥沙等资料分析和桥位所在河段水文、壅水及冲刷计算,依据河道管理的有关规定,对孤山川I华建大桥对桥位处河段及上下游防洪安全带来的影响进行评价,以便促进工程建设。     

杭州湾大桥北接线(二期)工程防洪影响评价及水域补偿措施

杭州湾大桥北接线(二期)工程,全线长27.54 km,沿线跨越众多河流,工程建筑物占用水域面积达38 076 m2,给区域防洪排涝布局、水利基础设施格局带来了一定影响。通过防洪影响评价计算分析,工程涉及河道壅水长度在2.00 km内,河槽冲刷在0.99 m内,部分河段建筑物阻水率超规定要求。通过工程布设调整,水系沟通、行洪通道调整和加大过水断面等水域补偿措施,达到占补平衡,区域防洪排涝不受影响。     

水下地形监测数据管理系统开发及应用

水利水电工程建成投产后,大坝蓄水会引起流域范围内水流的重新分布,出现局部范围冲刷、淤积、塌岸等现象,导致水下地形发生变化。在运营维护阶段的安全监测管理工作中,将定期或不定期地对坝前、汇流区等重点部位的水下地形进行监测,分析和掌握水下地形演变情况。笔者介绍单位自主开发的一套水下地形监测数据管理系统,用于水下地形监测数据的管理和分析,推动水利水电工程运营管理信息化的实现。     

南宁过江隧道河段极限冲刷深度预测

对邕江南宁段过江隧道工程附近水文特征及近期河道演变特点进行了分析。同时,利用河工模型试验预测了不利水文条件下隧址河段河床的最大冲深。成果表明,在不利水文条件下,邕江大桥附近特别是左岸受弯道水流影响,河床冲刷较为明显;在上游水库运行及人工采砂影响下,工程河段局部冲刷更为明显,邕江大桥附近洪水后河床最低点高程约为44．75m,预测的最大冲刷深度可为过江隧道的合理埋设提供科学依据。     

杭州湾北沿上海段水下地形冲淤变化特征

基于 2005—2020 年上海市滩涂实测地形、气象数据及开发建设资料,以杭州湾北沿上海段为研究区,定性 与定量、整体与局部相结合,分析其水下地形冲淤变化特征,探寻演变原因及影响。结果表明：杭州湾北沿上海段 近 16 年整体呈强度渐弱的冲刷态势,共冲刷 1.482 亿 m 3,年均冲刷深度为 2.886?cm,金山深槽虽受强潮及圈围工 程的影响兼具强冲刷及强淤积,但整体表现为冲淤均衡略显冲刷,冲刷强度仅为研究区域冲刷的 12.1%;上游来水 来沙的减少使得杭州湾北沿维持冲刷态势,潮流挟沙补充作用随涨潮潮差增大而增强,冲刷强度减弱,圈围区域 岸线稳定,贴岸冲刷较强,地形变化较为剧烈。     

基于图像识别的水下地形冲刷过程监测

针对水下地形冲刷过程发展的特点,引进医学领域图像处理与分析技术,提出了以波长635 nm的红色线状激光为辅助光源、以MATLAB图像识别处理技术为基础的水下地形冲刷监测方法.该方法具有非接触性测量、实时同步监测等特点.同时基于MATLAB的图像识别原理,提出了重现水下地形的数字化方法.通过在河工模型局部冲刷发展研究中的实际应用及误差分析,结果表明监测系统十分有效,可以实现水下地形冲刷过程的实时精细监测及动态分析.