桥梁水害应急防护体稳定性关键理论与试验研究

长大交通干线桥梁受洪水冲刷造成桥墩基础失稳的灾害时有发生，应急抢险的抛石加固措施常常达不到预期效果，我国每年因此损失数十亿元人民币，原因是抛石防护在桥墩局部紊流作用下的稳定性机理涉及多学科交叉却少有研究。本项目主要研究桥墩影响下局部冲刷坑内水流三维紊动结构及其分布、抛石颗粒在三维紊流作用下的起动规律、水下抛石防护体形成及其稳定性机理。关键是研究桥墩形状对局部冲刷坑演变及水流紊动强度的影响、抛石固体颗粒在局部紊流区运动状态的理论描述、不同级配的抛石群体颗粒的水沙运动机理。给出桥墩周围抛石颗粒稳定的临界切应力分布理论计算模式、基于抛石防护体稳定的颗粒最佳级配设计理论和方法，针对工程中几种典型墩形，提出抛石防护体优化结构形式、抢险最佳时机及抛石方式。本项目的内容提出了国内外此类工程技术中少有研究的关键理论，对交通干线桥梁防灾及水害应急抢险抛石防护工程有重要指导意义。