基于冲刷-结构耦合的堤防抗冲敏感性分析OA

长江三角洲前缘的典型平原感潮河网地区,河道水系密布、通航频繁,堤防工程的安全受航道运行、泥面冲刷影响较大。为研究通航感潮河道堤防结构抗冲敏感性及其变化规律,选取黄浦江上游某通航支流堤防实际运行条件计算出理论冲刷深度,并以该值为参考,通过有限元模型分析重力式堤防、桩基式堤防在不同结构尺度与冲刷深度耦合下的位移响应,得到不同堤防结构型式的抗冲敏感性及变化趋势。研究结果表明:重力式堤防的抗冲敏感性主要受底板宽度和埋置深度影响,当底板宽度<4.0 m或埋置深度<2.0 m时,墙前冲刷0.5~1.0 m即出现墙顶位移速率陡增;当底板宽度>5.0 m或埋置深度>2.0 m后,继续增大尺度对抗冲性能的增益显著降低。桩基式堤防的抗冲敏感性主要受桩基长度控制,当桩基长度<15.0 m时,冲刷1.0~1.5 m后位移增长速率明显加快;桩基长度>15.0 m后,增加桩基长度对提高抗冲性能的效果减弱。根据研究结果提出堤防结构抗冲经济尺度,并确定不同冲刷条件下的结构适应性,为通航感潮河道堤防结构设计和管理提供科学依据。