水流折减在栈桥钢平台设计与施工中的应用.pdf

《水流折减在栈桥钢平台设计与施工中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、水流折减在栈桥钢平台设计与施工中的应用李吉勇上海市基础工程集团有限公司上海200002摘耍：结合广东西沥大桥西岸栈桥施工实践，充分考虑到群桩布置下的遮流效应，引入了遮流系数，从而给出群桩布置下水流力的计算假定。通过在工程现场的水流测速实验，得出了前后排桩中的水流折减规律，验证了群桩水流力计算假定的可靠性，以期能将栈桥钢平台的设计建立在安全、经济、合理的基础之上，为今后更多的内河栈桥钢平台工程设计与施工提供一定指导和借鉴。关键词：水流折减；栈桥钢平台设计；遮流系数；原体观测；钢管桩；水流力中图分类号：-IU997

2、文献标志码：BD0I：10．14144／j．cnki．jzsg。2016．04．039WaterFlowDeductionAppliedtoTrestleSteelPIatformDesignandConstructionLIJiyongShanghaiFoundationEngineeringGroupCo．，Ltd．Shanghai2000021工程研究背景《海港工程设计手册》中均有涉及，它们的计算原理基广东省道S365西沥大桥改建工程位于珠海和中山交本相同，各规范的不同主要体现在系数的选取上。此外，界处，

3、跨越西江磨刀门支流西沥涌，径流量很大，水流湍《桥规》的水流力考虑更多的是内河径流，而《港规》则急。为保证西沥大桥钢栈桥施工过程中的安全及稳定，需包括了海洋潮流。对西沥大桥钢栈桥进行合理设计。《桥规》中计算水流力公式如式(1)。栈桥下钢管桩为群桩布置，可视为透水建筑物，上yR(、I)游迎水桩所受的水流力较大，桩在一定桩距范围内，由于上游桩使水流产生周期性的漩涡分离，会对下游桩产生遮式中：F——水流力，kN；蔽作用，下游桩所受的水流力将会相应折减。对于水中结——桥墩形状系数(圆形取0．8)；构，水流是影响其稳定的主

4、要荷载。计算作用力时选用的——水的重力密度；阻力系数合理与否，将直接影响工程建设的经济、合理和设计流速；可靠性。准确、清晰地了解群桩布置下水流对其影响，对4——阻水面积，水流力合力的着力点为设计水位线于水中结构与桥梁施工常用临时结构的桩基设计与布置，以下0．3倍水深处。有着十分重要和现实的意义。《桥规》中仅能计算桥墩所受到的水流力，其C只反映了桥墩形状的影响，相对粗糙。2水流力计算假定《港规》中计算水流力公式如式(2)。桩群的水流阻力比单桩的水流阻力要复杂得多，国内，)RCw号(2)外的学者进行了大量的研究，但

5、是受数值模拟及实验条件限制，目前高雷诺数情况下(Re>2X10)，群桩阻力特式中：——水流力，l；性的研究仍有待突破。Cw——水流阻力系数；关于水流力的计算，在《公路桥涵设计通用规范》p——流体密度；(《桥规》)【I以及《港口工程荷载规范》(《港规》)犯]、设计流速；A——遮流面积。《港规》可以计算桥墩、梁、桁架等构件的水流力，其C的取值反映了构件形状(圆形取0．73)、前排构件对后排构件的遮挡效应(遮流系数m)、构件横向间距过小导致的局部过流断面减小所产生的放大效应、自由水面边界影响以及水流方向等因素。相对而

6、言，《港规》中关于固建筑施工·第38卷·第4期李吉勇：水流折减在栈桥钢平台设计与施工中的应用水流力的计算更详细、合理、科学。惦表1不同参考下水流力计算对比∞唐士芳[4通过水槽试验(Re<2×10)研究，得出了类别桥规港规水槽试验假定备注前墩柱对后墩柱的遮流影响：一是后墩处在前墩的旋涡区阻力系数O．80-73O-730．8钢钢孵遮流系数未考虑双排以上内，水流脉动强度大、频率高。当纵向桩间距与桩径比0．3080．20．5后墩柱均前墩水流力20．218．418．420-2采用后墩L／D<3时，后墩柱受到相反方向的作用

7、力，为负值，有时后墩水流力20-25．73-71O计算结果为正负交替即使为正值，力亦很小。二是当后墩处在旋涡．1区以外，即处在涡街范围内，阻力为正值。圆g~,L／D=IO以标一最一．位～内，阻力急剧上升，而当圆形L／D>10时，阻力缓慢上升，3方案对比成渐近线伸向较远处，即当-L，。。时，折减系数m=l(图n3．1西沥大桥栈桥模型，1)西岸侧栈桥全长174．6m，按桩长不同共分4个区麝，∞入水深度分别为：3．51"1、9．5m、13．5m、16．5m(深水后墩柱对前墩柱的影响区)，其中深水区段共设120根钢管桩

8、。对栈桥整体建模，栈桥下部钢管桩、横撑和剪刀撑均螽使用梁单元模拟。钢管桩桩顶采用铰接，而河床以下的桩甏土作用模拟至关重要，一般有虚拟嵌固法、11"1法和P-y法，当钢管桩位移较大引起桩周土出现塑性变形时，宜采用P-y法。初步计算结果显示钢管桩泥中部分变形约为5mm，因此采用m法模拟桩土作用可以保证栈桥结构计算的准确图1前后圆形墩~-LID关系曲线性，有限元数值模型如图3所示。西沥大桥钢