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海洋双桩基础周围流场特征数值模拟刘珊;王湛;国振【摘要】开展双桩基础周围三维流场的数值模拟,计算分析不同桩间距、入流角度对桩周流场结构的影响.研究发现:在稳定单向流作用下,双桩周围出现壅水、向下冲击水流、立轴状小漩涡等流场结构;并联双桩间距0.5D时,涡流在双桩内部剪切层发展,增大到3D后双桩交互干扰显著减弱;串联双桩之间的干扰以尾流效应为主,漩涡脱落呈现反对称,且底部干扰较上部更为明显;45°布置两桩,其存在前后和上下两剪切层,涡量分布非常复杂.【期刊名称】《中国海洋平台》【年(卷),期】2018(033)006【总页数】8页(P37-44)【关键词】双桩基础;流场结构;桩间距;入流角度;涡量【作者】刘珊;王湛;国振【作者单位】浙江同济科技职业学院建筑工程系,浙江杭州312231;中交四航工程研究院有限公司,广东广州510230;浙江大学建筑工程学院,浙江杭州310058【正文语种】中文【中图分类】P750 引言海上构筑物(海上风机、海洋平台等)采用多桩基础，其桩群周围的流场十分复杂，可能导致床面泥沙产生显著的局部冲刷，影响海洋结构物的稳定与安全。
研究表明，基础周围冲刷的本质是桩周流场的改变，导致局部床面切应力增强，进而产生冲刷。
ATAIE-ASHTIANI等[1]对在恒定流作用下不同桩数、不同桩排布时的清水冲刷情况进行物理试验研究。
MOSTAFA等[2]通过物理模型试验研究在波流作用下的群桩周围冲刷，探究桩数、桩位变化对桩周局部冲刷的影响。
LIANG等[3]则对双桩的桩间距以及迎流方向对桩周冲刷深度的影响进行研究。
本文构建双桩基础周围的三维流场数值模型，计算分析不同桩间距、入流角度对桩周流场结构的影响。
研究发现：在稳定单向流作用下，双桩周围出现壅水、向下冲击水流、立轴状小漩涡等流场结构；最大床面切应力位于双桩两侧边缘，且随桩间距的增大，先增大后减小；不同迎流角度布置的双桩对床面切应力分布有较大影响，并排布置的双桩其最大床面切应力最大，位于桩的两侧边缘，而45°交错布置的双桩，最大床面切应力在双桩的内侧边缘。
波浪作用下桩柱周围局部冲刷研究
陈国平;左其华;黄海龙
【期刊名称】《海洋工程》
【年(卷),期】2000(18)4
【摘要】通过系统的物理模型试验 ,考虑波高、周期、水深、泥沙粒径、桩柱直径等影响因素 ,研究桩柱周围的局部冲刷形态、尺度等。
分析了桩柱周围局部冲刷的三种基本类型 ,得出最大冲刷深度随波数的变化规律 ,提出了最大冲刷深度的计算方法。
【总页数】6页(P21-26)
【关键词】波浪;桩柱;局部冲刷;最大冲刷深度;波高;水深
【作者】陈国平;左其华;黄海龙
【作者单位】南京水利科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TV139.26
【相关文献】
1.波浪作用下局部冲刷群桩动力特性试验研究 [J], 代浩;戴国亮;杨炎华
2.波浪作用下海上墩式建筑物周围局部冲刷的试验研究 [J], 黄建维;郭颖
3.波浪作用下斜坡沙质海床上桩柱周围局部冲刷试验研究 [J], 程永舟;唐雯;李典麒;黄筱云;夏波
4.孤立波作用下淹没垂直桩柱局部冲刷试验研究 [J], 程永舟;姜松;龚维亮;唐雯;黄
筱云;夏波
5.波浪作用下大尺径圆柱周围局部冲刷 [J], 陈国平;左其华;黄海龙
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苏通大桥群桩基础应力扩散角反演分析薛涛;刘文淑;姚宇阗;陈志坚;万许辉【摘要】等代墩基法是群桩沉降计算的一种简化模式,在计算超长大直径钻孔灌注群桩基础最终沉降量时,得到的理论值往往偏大,经沉降经验系数修正后其值又偏小,而且按照从外围基桩以σ~-/4(σ~-为平均摩擦角)来考虑应力扩散作用显然不适用于深水群桩基础沉降计算.鉴于此,利用苏通大桥地基基础安全监测系统实时在线监测数据,考虑钢护筒与桩身共同作用,采用等代墩基法模型反演不同施工阶段应力扩散角,得到荷载传递过程中应力扩散角随时间的变化规律,从而给出用等代墩基法计算深水群桩基础沉降时应力扩散角的取值范围,为桩基设计提供一定的理论依据.【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(038)001【总页数】4页(P76-79)【关键词】苏通大桥;群桩基础;等代墩基法;沉降;应力扩散角;在线监测【作者】薛涛;刘文淑;姚宇阗;陈志坚;万许辉【作者单位】河海大学土木工程学院,江苏,南京,210098;南京大学地球科学系,江苏,南京,210093;河海大学土木工程学院,江苏,南京,210098;河海大学土木工程学院,江苏,南京,210098;河海大学土木工程学院,江苏,南京,210098【正文语种】中文【中图分类】U443.15为了满足承载力、沉降以及整体稳定性的要求,大型建筑、道路桥梁等工程的桩基往往设计为群桩基础.然而,群桩基础沉降变形性状在荷载传递过程中因承台、桩、土的相互作用会变得非常复杂,国内外学者也因此对群桩沉降计算方法进行了大量的研究[1-5].事实上,工程建设中广泛采用的是规范推荐的等代墩基法[6-8].该法是群桩沉降计算的一种简化模式.考虑到深基础的荷载-沉降关系与浅基础不同,各规范[9-11]都从附加应力分布、附加应力扩散、实体基础底面位置等方面做了相应修正.但该模式假定等代范围内的桩间土不产生压缩变形,不考虑桩身压缩量,桩侧阻力扩散由放大的等代墩基替代,且应力扩散角通常按/4(为平均摩擦角)取值,这就使得理论计算结果较实测值偏大.本文结合苏通大桥的工程特点,针对其超大群桩基础沉降计算中的一些问题,利用信息化监测系统的结果,在对桩端压力盒实测数据进行计算、修正的基础上,考虑钢护筒的共同作用、冲刷防护层对地基土层的改良作用、桩端后压浆对桩底土层的挤密作用[12]等来反演沉降变形过程中的应力扩散角,从而分析应力扩散角随时间的变化规律,并给出用等代墩基法计算群桩基础沉降时应力扩散角的取值范围.苏通大桥采用主跨1088m的双塔双索面斜拉桥,其主塔基础由131根长约120m 的D2.8m/D2.5m钻孔灌注桩组成,自重约1.0GN,从而形成目前世界上最大的高桩承台群桩基础[5].用等代墩基法对该基础进行沉降计算时,考虑群桩外围侧面剪应力的扩散作用,扩散角从桩土交界处外围按 /4向下扩散,且假想实体深基础底面相交的面积为实体深基础的底面积F(在此视为矩形布置的群桩基础),其模型可表示为式中:a,b——群桩桩顶外围矩形面积的长度和宽度;a′,b′——假想实体深基础桩底面积扩大后的长度和宽度;l——入土部分的桩长.苏通大桥群桩基础处于深水环境,河床面以上基桩自由段长达19m,加之河床覆盖层松软,故基桩上部设置55m长、壁厚25mm的钢护筒,并作为永久性结构参与桩基础共同受力.因此,在推导反演公式前,给出以下假定:(a)哑铃型群桩基础概化为矩形基础;(b)等代墩基础基底附加应力近似等于群桩基础桩底附加应力(即实测附加应力);(c)设置钢护筒段土层的摩擦角无提高作用,即扩散角的提高是由钢护筒底面以下土层摩擦角的提高作用形成的.按国内规范[9-11]通用公式,桩端基底附加压力计算公式为(注:不同规范对于N的取值有所不同)式中:pz——桩端基底附加应力;N——上部结构荷载;A——桩端底面积.由此推出式中:p——实测基底附加压力;F——扩散后的基础底面积.联立式(1),(3)得解得α,则摩擦角¯φ=4α即为所求.其中α为扩散角.考虑钢护筒所在桩身不涉及桩周土的加强作用,而钢护筒下部桩身涉及桩周土的加强作用.由于式中:φi——第 i层土的摩擦角,i=1,2,…,k-1,k,…,n;η——摩擦角提高系数;li——第 i 层土中桩的伸入长度,i=1,2,…,k-1,k,…,n.苏通大桥主4号墩基桩监测始于2004年7月,考虑到外加荷载的准确性和实测数据的完整性,选择2005年1月11日钢套箱抽水后到2007年8月13日成桥后这段时间的实测数据作为分析依据.由于传感器实测数据会受到大气温度、日照辐射、风、水流、潮位等环境因素的影响,因此要对实测数据进行预处理,并对计算后的桩端应力值进行修正.对于测值变化较大的异常值,通过绘制监测响应量的时间过程曲线,并依据经验判别法直接消除.而对于那些变化不明显且规律性较强的异常值,本文通过以下修正手段进行消除.首先为了消除水流、温度及风对应力大小的影响,以承台纵向轴线为对称轴,将1号和77号桩测点、29号和100号桩测点、64号和126号桩测点的应力值进行算术平均;其次以承台横桥向中心轴为对称轴将南、北两侧的应力值进行算术平均,以消除太阳直射及风对桩端附加应力的影响;最后根据不同工况潮位变化对桩端附加应力测值和荷载进行修正,用水头变化修正压力盒测值所受潮位的影响,用浮力修正上部荷载所受潮位的影响.水头变化对桩底孔隙水压力具有一定的影响,因此分析压力盒潮位影响时须用水头变化乘以水头影响系数来修正测值.经过相同工况不同潮位的桩底压力盒数据的对比分析,得出本工程地质条件下水头影响系数为0.1.通过以上处理可以得到不同工况下的桩端平均附加应力.再根据推导出的公式计算内摩擦角的提高系数,计算结果见表1.由表1可以看出,随着施工进度的变化,基底附加应力呈增长趋势,应力扩散角却逐渐减小.因为在施工过程中,随着荷载的逐渐增加和时间的推移,桩间土及其周围土层在超孔隙水压力作用下不断发生排水固结作用,基础不断沉降,基础土层应力状态不断发生变化,进而导致等代墩基础扩散角不断发生变化,并且变化趋势越来越小,最终将会稳定在某个特定值上.鉴于此,等代墩基法模型的应力扩散角也在不断发生变化.扩散角提高系数及摩擦角提高系数η随时间变化及函数拟合曲线分别如图1和图2所示.为了获取应力扩散角的取值范围,按设计期限100a对所得扩散角提高系数分别进行了对数和乘幂的函数拟合(图1),由此得到的提高系数分别是1.30和1.32,综合考虑后,将该基础的扩散角提高系数取为1.3.同时对η取值也分别做了对数和乘幂的函数拟合(图2),按设计期限100a进行计算,得出的η值分别是0.48和0.56,因此η取值为0.4～0.6.以苏通大桥主5号墩群桩基础在线监测数据对上述反演结果进行了验证,结果见表2.由表2可以看出,利用本文反演结果计算得出的基底附加应力与实测值比较接近,这对于超大群桩基础沉降变形计算研究很有意义.a.应力扩散角的变化是基础土层应力状态不断发生变化的结果.b.苏通大桥主4号墩计算结果显示,反演计算后的扩散角相对于规范计算扩散角有较大的提高.实际应用中若按规范取¯φ/4的扩散角进行计算,则须对钢护筒以下的土层摩擦角进行修正,修正系数为(1+η),η取值为0.4～0.6.c.利用反演得到的应力扩散角来计算桩底附加应力,所得结果与实测值比较接近,能比较真实地反映基底实际受力情况,并且利用此值计算出的群桩基础沉降也与实测值比较接近.d.反演群桩基础应力扩散角时,实测数据的精度尤为重要,故还需进一步研究数据的信噪分离技术.【相关文献】[1]田美存,徐永福.荷载传递法在群桩分析中的应用[J].河海大学学报,1997,25(1):62-67.(TIAN Mei-cun,XU Yong-fu.Application of load transfer method to analysis of group piles[J].Journal of Hohai University,1997,25(1):62-67.(in Chinese))[2]FRANCESCO C,MICHELE M.Simplified nonlinear analysis for settlement prediction of pile groups[J].Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering,2002,128(1):76-84.[3]林琼,叶邦庆,司漪,等.桩土刚度比对群桩沉降的影响[J].河海大学学报:自然科学版,1999,27(增刊1):120-123.(LIN Qiong,YE Bang-qing,SI Yi,et al.The influence of pile-soil stiffness ratio on the settlement of pile groups[J].Journal of Hohai University:NaturalSciences,1999,27(S1):120-123.(in Chinese))[4]陈振建,王建华,史丽军.承台刚性变化对群桩沉降的影响[J].河海大学学报:自然科学版,1999,27(增刊1):124-127.(CHEN Zhen-jian,WANG Jian-hua,SHI Li-jun.The influence of pile cap stiffness change on the settlement of pile groups[J].Journal of Hohai University:Natural Sciences,1999,27(S1):124-127.(in Chinese))[5]张雄文,董学武,李镇.苏通大桥主塔墩基础群桩效应研究[J].河海大学学报:自然科学版,2006,34(2):200-203.(ZHANG Xiong-wen,DONG Xue-wu,LI Zhen.Pile group effect of main pylon foundation of Sutong Bridge[J].Journal of Hohai University:Natural Sciences,2006,34(2):200-203.(in Chinese))[6]胡德贵,罗书学,赵善锐.竖向荷载作用下群桩沉降的一种实用计算方法[J].四川建筑科学研究,2001,27(2):32-33.(HU De-gui,LUO Shu-xue,ZHAO Shan-rui.An approach for settlement prediction of vertically loaded pile group[J].Building Science Research ofSichuan,2001,27(2):32-33.(in Chinese))[7]韩煊,李勐,李宁.北京采用等代墩基法计算桩基础沉降的适宜性分析[J].西部探矿工程,2005,11:19-21.(HAN Xuan,LI Meng,LI Ning.Suitability analysis about the settlement of pile groups calculated by using equivalent pier method adopted by Beijing[J].West-China Exploration Engineering,2005,11:19-21.(in Chinese))[8]邓友生,龚维明,袁爱民.超长大直径群桩沉降计算方法探讨[J].铁道学报,2007,29(4):87-90.(DENG You-sheng,GONG Wei-ming,YUAN Ai-min.Research on calculating methods for settlement of extra-long large-diameter pile group[J].Journal of the China Railway Society,2007,29(4):87-90.(in Chinese))[9]GJG94—94,建筑桩基技术规范[S].[10]GB50007—2002,建筑地基基础设计规范[S].[11]JTJ024—85,公路桥涵地基与基础设计规范[S].[12]陈志坚,韩学伟,白炳东.大直径超长钻孔灌注桩桩端后压浆机理探讨[J].河海大学学报:自然科学版,2007,35(4):409-412.(CHEN Zhi-jian,HAN Xue-wei,BAI Bing-dong.Discussion on post grouting mechanism at end of super long large-diameter bored piles[J].Journal of Hohai University:Natural Sciences,2007,35(4):409-412.(in Chinese))。
苏通大桥深水群桩基础冲刷防护实测分析林明惠;陈志坚【摘要】桥墩建在流水中的桥梁几乎都面临墩周冲刷的问题,为了研究桥墩发生冲刷方式及冲刷防护方法,通过对处于长江下游的苏通大桥主4号大型群桩基础水深传感器及桩身轴力实测数据的分析,发现该桥梁工程采用的冲刷防护方案不仅有效地防止了主墩处河床冲刷,而且在河床铺设砂袋后,进行钢护筒插打时,砂袋被挤入到松软的河床底质层一定深度范围内,对河床底质层和桩周土起到挤密、增密和固结作用.大大提升了河床表层松散体的极限摩阻力,提高了群桩基础的承载力.%For those bridge piers built in water, almost all faced with the problem of pier scour. Based on the analysis of water depth sensor and axial force sensor test data of the No.4 main pile of Sutong Bridge in the Yangtze Rive downstream, we found that the scour protection scheme used on the bridge not only prevented the pier scour, and many protective sand bags had been squeezed into the soft riverbed material layer within a certain depth when the steel tube was inserted, which greatly enhanced the ultimate friction resistance of loose bed surface, improved the bearing capacity of pile foundation. The practice proved that the scour protection scheme is scientific and effective, and has important reference value for the design of construction engineering.【期刊名称】《河北工程大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(034)002【总页数】6页(P50-55)【关键词】苏通大桥;深水群桩基础;冲刷防护;水深监测;桩身轴力监测【作者】林明惠;陈志坚【作者单位】河海大学地球科学与工程学院,南京 210098;河海大学地球科学与工程学院,南京 210098【正文语种】中文【中图分类】U446在我国公路、铁路桥梁建设的过程中，建成了一批在国际桥梁工程界都十分突出的跨海、江、河大桥，然而这些桥都或多或少的面临墩周冲刷稳定性问题。
浅谈冲刷对桩基础抗震性能影响的研究现状发表时间：2019-06-25T10:25:43.117Z 来源：《防护工程》2019年第6期作者：刘璐[导读] 本文主要介绍河水局部冲刷深度计算以及冲刷对桩基础承载力、动力性能影响的研究现状。
最后结合国内外研究现状提出有待进一步解决的研究问题。
中国联合工程有限公司浙江杭州 310052摘要：桩基础工程中的冲刷作用是指在地表水或地下渗流水的冲刷作用下，地基中的土颗粒被逐渐带走，掏空土体的过程。
桩基础工程中经常遇到冲刷问题，如季节性河道上的桥梁、渠道的桩基础。
本文主要介绍河水局部冲刷深度计算以及冲刷对桩基础承载力、动力性能影响的研究现状。
最后结合国内外研究现状提出有待进一步解决的研究问题。
关键词：桩基础；冲刷；承载力；抗震引言：桥梁是现代交通体系中必不可少的组成部分，是影响城市经济发展和社会进步的重要因素。
为保障社会经济顺利发展，桥梁安全性更为重要。
由于环境影响，随着使用时间的增加，桥梁的安全性不断降低，近年来桥梁安全已成为全社会关注的话题。
随着冲刷环境下桥梁使用年限的增加以及新建桥梁的增多，桥梁基础冲刷问题将变得更加严峻。
冲刷是由于流水侵蚀河床或基础材料以及基础中土颗粒逐渐被带走的一种自然现象。
文献表明，大多数桥梁破坏是由基础冲刷引起的，由于桥梁基础受到冲刷作用，使其抵抗地震作用的能力降低，并可能引起桩基础承台弯矩增大，桥梁更容易破坏。
虽然对于河流的冲刷做了广泛的研究，但关于冲刷对桩基础的影响的研究比较少，因此，有必要深入研究冲刷环境下裸露桥梁桩基础的性能。
图1-1 桩基础冲刷裸露图1 局部冲刷深度计算局部冲刷深度的变化会直接改变桥梁的受力状态，影响桥梁的稳定。
国内外学者在冲刷深度预测和墩台基础稳定性分析方法研究方面，取得了一些有益的成果。
劳尔平和齐梅兰采用二维空间中沿水宽平均的水流数学模型对河流中淹没建筑物附近的流场进行了数值模拟，为冲刷深度的计算分析提供了借鉴。
———————————————————————作者简介:章笑（1989-），男，江苏新沂人，专业室副主任，工程师，研究方向为水利水电工程水工结构。
0引言该水闸位于上海市崇明岛南沿，属于长江堤防一线控制口门，采用预制桩基础，按照水闸设计规范的要求需要进行桩基沉降计算。
《建筑地基基础设计规范》《建筑桩基技术规范》及上海市地基基础设计标准计算桩基沉降的主要方法都是单向压缩分层总和法，但是关于土中附加应力的计算方法尚不统一，本文通过各方法的计算沉降结果与实测成果对比分析，研究各方法在本地区的适用性。
1群桩沉降计算理论1.1群桩的沉降特性和影响因素群桩效应不仅对于桩侧、桩端阻力的发挥有重要影响，更重要的是影响桩基沉降。
常规桩距条件下，由于桩基应力叠加导致桩端平面以下的应力水平相较于单桩明显提高，压缩层厚度随之加深，导致群桩的沉降量和延续时间都明显大于单桩。
总体而言，群桩的沉降由桩间土压缩变形和桩端沉降组成，这两种变形占总沉降量的比例同土体性质、桩基布置形式、荷载作用方式、成桩工艺及承台等因素有关。
对于均匀的黏性土，桩端沉降占比随土质变硬而增大；随着桩间距的增大，桩端沉降占比逐渐减小，桩间土的压缩变形随桩距增大而增大，当桩距超过6倍桩径时，群桩沉降以桩间土的压缩变形为主；对于小桩距群桩（2~3d ）在工作荷载下，桩间土基本不发生竖向压缩（粉土）或者在桩端以上1/3~1/4桩长范围发生一定压缩变形（软土），而对于大桩距群桩，加载时即出现桩间土压缩；随着桩土模量比的增加，总沉降逐渐减小，而桩端沉降反而有所增加，桩间土的压缩变形占比急剧减小，当桩土模量比大于500时，桩间土压缩变形占比已经很小，常规设计的桩基，桩土模量比在500~3000之间，桩身压缩占比很小，群桩沉降主要由桩端沉降组成。
由此可见，群桩沉降是一个非常复杂的问题，受多方面因素的影响，目前还没有一种适用于所有情况的通用的群桩沉降计算方法，多是半理论半经验方法。
深水区群桩基础防冲刷措施姬宏奎;王海伟【摘要】利用群桩基础采用砂肋软体排+袋装砂+抛石成套防冲刷施工技术,并采用补抛4m×4m×1.2m绿格石笼维护理措进行后期维护,达到了桥墩桩群冲刷防护的目的,可为类似工程提供借鉴.【期刊名称】《水科学与工程技术》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】4页(P53-56)【关键词】软体排;冲刷;群桩基础【作者】姬宏奎;王海伟【作者单位】河北省水利水电第二勘测设计研究院,石家庄050020;中交路桥华南工程有限公司,广东中山528403【正文语种】中文【中图分类】TV51 工程概况池州长江公路大桥跨江主桥位于欧山镇下王庄村西侧山头，桥梁全长5825.0m，包括跨长江主通航孔斜拉桥、副通航孔连续刚构桥、南岸大堤连续梁桥、引桥。
长江主通航孔桥设计里程为K20+693～K22+141，全长1448.0m，采用等高塔不对称混合梁双塔斜拉桥。
大桥Z5#墩基础采用高桩承台结构形式，承台平面为59.3m×34.8m整体式四边形带圆弧承台，高8.0m，顶标高+5.0m，承台采用C35混凝土，索塔基础采用36根直径3.0m的钻孔灌注桩，桩长82.0m，桩顶标高-3.0m，桩底标高-85.0m。
Z6#，Z7#基础为深水高桩承台，Z6#采用15根φ2.5m的钻孔灌注桩，桩长55.0m；Z7#墩为12根φ2.5m的钻孔灌注桩，桩长60.0m，均采用C30水下混凝土。
2 工程地质Z5#桥墩桩基覆盖层以砂类土为主，厚33.30～36.50m，表层为松散—稍密状的粉细砂，其下为中密状中砂，下部为密实状砾砂及密实状中砂，砂层中多含有卵砾石，卵砾石含量高达20%～30%，粒径0.2～6cm。
基岩为白垩系上统宣南组粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、砾岩、砂岩等岩层及其风化层，岩面埋深33.3～36.5m，岩面极为平缓；Z6#，Z7#墩位于长江辅助航道段，河床高程-1.0～0.0m，地势向南岸逐渐抬高。
