Transcript 泰州长江公路大桥 中塔沉井地基极限承载力研究报告 1 工程概况  跨江大桥为主跨1080m三塔悬索桥。主桥桥跨布 置为390+1080+1080+390m。  中塔墩采用矩形沉井基础，平面尺寸为 58.2×44.1m。 基础埋深达55m，属于深基础。  冲刷问题较为严重，如何将冲刷影响考虑在地基 极限承载力的计算中，也是研究的难点。  根据多个经典的理论解法，计算中塔沉井地基的 极限承载力，并比较各种算法的结果。为工程设 计和施工提供科学依据。  5 计算参数  主要土层的物理力学参数如表5.1和表5.2所示： 表5-1 中塔沉井基础设计参数推荐值.

泰州长江公路大桥
中塔沉井地基极限承载力研究报告
1 工程概况
 跨江大桥为主跨1080m三塔悬索桥。主桥桥跨布
置为390+1080+1080+390m。
 中塔墩采用矩形沉井基础，平面尺寸为
58.2×44.1m。
基础埋深达55m，属于深基础。
 冲刷问题较为严重，如何将冲刷影响考虑在地基
极限承载力的计算中，也是研究的难点。
 根据多个经典的理论解法，计算中塔沉井地基的
极限承载力，并比较各种算法的结果。为工程设
计和施工提供科学依据。
 5 计算参数
 主要土层的物理力学参数如表5.1和表5.2所示：
表5-1 中塔沉井基础设计参数推荐值
 5.2 基础结构尺寸
 中塔矩形沉井基础为三排十二孔型，单个井孔为
12.7m×12.7m，沉井平面尺度44.1m×58.2m、倒圆半径为
7.95m，沉井外壳厚1.6m，隔仓厚1.4m，沉井高度88m。外
圈10个井孔承台厚6m，中间两井孔承台厚2m。承台平面尺
度50.4m×64.5m，顶面标高▽6m。
 沉井垂直立面方向初步分为12节，底节及顶节高8m，其余
每节高6m。下部7节为钢沉井，上部5节为钢筋混凝土沉井。
封底混凝土厚11m，沉井底标高▽－82m，沉井底脚位于河
床中砂层。承台顶面对称设置四墩座连接索塔结构，每个墩
座平面尺度5m×6.2m，顶面标高▽8m，具体见图4-1。
（图中尺寸除标高以米计外，其余均以厘米为单位）
图5-1 沉井基础结构图
-15.2
 5.3 冲刷线形态
 根据试验及模型计算，可得不同条件下河床冲刷线形态，
300年一遇洪水、20年一遇洪水冲刷坑纵剖面形态图分别如
图5-2、5-3所示，平面冲刷深度云图分别如图5-4、5-5所示，
局部冲刷影响范围如表5-3所示。不同流量条件下，最大局
部冲刷深度如表5-4所示。
6.0
水流方向
-15.2
图5-2 沉井基础局部冲刷坑纵剖面形态图（300年一遇洪水，
1:100，高程、尺度单位：m）
6.0
水流方向
-15.2
图5-3 沉井基础局部冲刷坑纵剖面形态图（20年一
遇洪水，1:100，高程、尺度单位：m）
10m
5m
-2m
-5m
-10m
-20m
-30m
-35m
-37m
-39m
-40m
冲 刷 深 度
0m 30m 60m
水 流 方 向
图5-4 沉井基础300年一遇局部冲刷坑形态图（1:100 水流
交角0度）
10m
5m
-2m
-5m
-10m
-20m
-30m
-35m
-37m
-39m
-40m
冲 刷 深 度
0m 30m 60m
水 流 方 向
图5-5 沉井基础20年一遇局部冲刷坑形态图
（1:100 水流交角0度）
表5-3 桥墩局部冲刷坑影响范围（水流流向与桥墩轴线交角  0  ）
冲刷坑影响长度（m）
冲刷坑形状
工况
冲刷坑影响宽度（m）
冲深
2m
冲深
5m
冲深10m
冲深20m
冲深
2m
冲深
5m
冲深10m
冲深20m
300年一遇
420
320
240
170
320
250
200
130
20年一遇
380
310
220
140
300
240
190
120
矩形沉井基础
表5-4 矩形沉井基础不同行近流速时的最大局部冲深
流 量
(m3/s)
水深
(m)
流速
(m/s)
最大冲深
(m)
冲刷坑最深点标高(m)
12000
16.10
0.80
4.10
-19.50
20000
16.46
1.00
6.60
-22.00
30000
17.00
1.20
9.20
-24.60
43000
18.30
1.50
13.80
-29.30
65000
19.30
2.00
23.10
-38.50
80000
20.10
2.38
31.70
-47.10
91000
20.63
2.81
41.00
-56.40
 6 计算结果
 沉井基础长度为58m，宽度为44m。计算深度由各工况的冲
刷线位置确定。对于局部冲刷情况，根据冲刷坑曲线及影响
半径积分求出上部土体的重量，再转换为等效一般冲刷的计
算深度。
 根据Vesic理论中的（3-1）式和（3-2）可知，基础发生局
部剪切破坏。
 各种条件下，地基极限承载力计算值如表6-1、表6-2及表63所示，其中带下划线的值为局部冲刷情况下的结果，是主
要参考的计算值。
表6-1 300年沉井基础一遇各冲刷方式地基极限承载力比较
冲刷
方式
计算深度
（m）
Terzaghi解
（Mpa）
Meyerhof解
（Mpa）
Hansen解
（Mpa）
Vesic解
（Mpa）
Березанцев解（Mpa）
葡萄牙规范
（Mpa）
无冲
刷
54.6
32.9
37.5
37.0
40.9
37.3
31.4
一般
冲刷
50.73
31.2
35.3
35.6
38.7
34.9
30.5
局部
冲刷
29.58
22.1
24.1
27.5
27.2
26.1
24.6
完全
冲刷
10.73
13.9
15.0
20.8
18.0
18.9
19.0
表6-2 20年一遇沉井基础各冲刷方式地基极限承载力比较
冲刷
方式
计算深度
（m）
Terzaghi解
（Mpa）
Meyerhof解
（Mpa）
Hansen解
（Mpa）
Vesic解
（Mpa）
Березанцев解（Mpa）
葡萄牙规范
（Mpa）
无冲
刷
54.6
32.9
37.5
37.0
40.9
37.3
31.4
一般
冲刷
50.73
31.2
35.3
35.6
38.7
34.9
30.5
局部
冲刷
33.56
23.8
26.1
29.1
29.3
27.9
25.7
完全
冲刷
17.7
16.9
18.2
22.8
21.3
21.8
21.0
表6-3 流量65000m3/s沉井基础各冲刷方式地基极限承载力比较
冲刷
方式
计算深
度（m）
Terzaghi解
（Mpa）
Meyerhof解
（Mpa）
Hansen解
（Mpa）
Vesic解
（Mpa）
Березанцев解
（Mpa）
葡萄牙规范
（Mpa）
无冲
刷
54.6
32.9
37.5
37.0
40.9
37.3
31.4
一般
冲刷
50.73
31.2
35.3
35.6
38.7
34.9
30.5
局部
41.43
冲刷
27.2
30.2
32.1
33.5
32.6
28.0
完全
冲刷
22.9
25.0
28.3
28.2
27.4
25.2
31.5
 结论
在相同工况条件下，各计算方法得到的结果相差不大，说明
了计算方法的正确性。各计算方法都有其优缺点和侧重点，
但Vesic解考虑土体自重，并考虑了局部剪切破坏或刺入剪
切破坏的情况，能够全面反映各种因素的影响，而泰州大桥
沉井基础地基属局部剪切破坏，并结合具体情况，故本文建
议采用Vesic的解答。