基于曹娥江河口冲刷研究的特大桥钢护筒设计.docVIP

基于曹娥江河口冲刷研究的特大桥钢护筒设计 ????曹娥江是钱塘江第二大支流，发源于大盘山脉，流域地势由南向北倾斜，三面环山，东为四明山脉，南为天台山脉，西为会稽山脉，北面濒临杭州湾，中部为河谷盆地，曹娥江大致自南向北经桥位后注入钱塘江。曹娥江大闸闸前大桥位于曹娥江入江口上游2km、曹娥江大闸上游约1km处，是杭州湾绍兴工业新城区北部杭州湾大道跨越曹娥江的重要桥梁工程。????曹娥江大闸闸前大桥工程全长3000m，包括主桥、引桥、引道三部分。其中主桥为88m+140m+140m+88m四跨预应力混凝土连续刚构桥，长456m；引桥共长1940m，为陆上30m现浇箱梁和水上50m预制T梁；引道共长604m。桥面布置为双向八车道，另设人行道和非机动车道，共宽45m，上下行分离，从13号墩开始至37号墩均为水中墩。主桥边墩采用7×φ1.5m×2、主墩采用26×φ1.5m×2的水下钻孔灌注桩，共184根；引桥12#-24#、30#-38#为10×φ1.2m×2的钻孔桩，共440根，全桥共计钻孔桩624根。????一、工程水域水文泥沙概况????1、水文气象????流域内雨量充沛，多年平均降水量1500mm左右，时空分布不均，降水量年际间变化较大，最大年降水量2514mm（1975年），最少为813.8mm（1967年），降水量年内分配很不均匀。3-6月为梅雨期，7-9月为台风期，梅雨期与台风期径流量占全年的大部分。 表 1-1 不同频率下洪峰流量与设计高水位表 站名 频率 0.33% 1% 2% 5% 10% 口门 设计水位 (m) ? 7.46 7.26 7.06 6.70 ????2、涌潮????涌潮是曹娥江河口潮汐的重要特征，影响涌潮强弱的因素较多，其中最主要是曹娥江口门的潮差和江道地形，江道河床低，潮差越大，涌潮越强，对桥墩的冲击破坏也大。因此，建本大桥时必须考虑涌潮对桥墩的作用。 表 1-2 曹娥江河口沿程涌潮高度 单位（ m ） 测站年 . 月 . 日 口门 迎阳闸 三江闸 桑盆殿 吕家埠 百官 1998.8.23( 农历 7.2) 0.3 0.3 0.6 0.78 0.77 0.31 1998.8.22-26( 农历 7.1-5) 中最大 ? ? ? 1.31 0.84 0.58 ????注:口门~三江闸涌潮高度为目测值；桑盆殿~上浦的涌潮高度由水尺观测得到，系指涌潮潮头过后1分钟的水位涨幅，其中上浦无潮头。????3、潮流流速????曹娥江河口因潮波变形剧烈，使涨潮流速大于落潮流速两倍多。涨潮最大潮水流速一般发生在涌潮过后的快水，潮差大涌潮高，快水流速大。涌潮较小时，涨潮流速呈双峰型分布，第一个峰值为紧随涌潮的快水，第二个峰值发生在中潮位附近的涨急时刻。????根据2002年7月29日-8月1日进行了的曹娥江水文测验，测点位于本工程区域的桑盆殿、红旗闸和口门，实测最大流速见表1-3。 表 1-3 桑盆殿、红旗闸和口门实测最大流速 点位 桑盆殿 红旗闸 口门 潮差（ m ） 3.29 4.73 5.84 垂线最大流速 (m/s) 涨潮 3.80 2.90 2.92 落潮 1.74 1.40 3.48 测点最大流速 (m/s) 涨潮 4.45 3.29 3.65 落潮 2.10 1.95 3.75 ????4、泥沙????曹娥江河口段，陆域来沙较少，多年平均输沙量为68.6万吨左右，平均含沙量为0.3kg/m3，河口段泥沙主要来自海域，小潮含沙量较低，平均在1 kg/m3以下，大潮含沙量较大，在3 kg/m3左右，最大含沙量可达10 kg/m3以上。另外由于潮波不对称，涨潮含沙量远大于落潮，在无洪水期，涨落潮输沙量比值一般为3-4。曹娥江河口的泥沙属细粉沙，悬沙中经d50一般为0.02-0.03mm；洪水期较粗，一般为0.03-0.04mm。????二、工程地质????根据勘探结果，本工程桥位处主要地质情况自上而下依次为：粉砂、亚砂土、粉砂、淤泥质亚粘土、亚粘土、粉砂、砾砂、亚粘土、砾砂、粉砂、含砾中砂。 ????三、桥墩河床冲刷计算????对于建桥后的冲刷问题，绍兴市曹娥江大闸投资开发有限公司委托浙江省水利河口研究院进行专题研究。????1、桥墩的一般冲刷????浙江省水利河口研究院曾以大量实测地形和实测含沙量资料，统计钱塘江挟沙能力关系式，因单宽流量而引起水深变化的计算式为：????△h=0.857△q/q0h0????式中△h为建桥后的水深变化值，△q为建桥后单宽流量变化值，q0和h0分别为建桥前单宽流量和水深。????按数模的计算结果