第十三章桥梁墩台冲刷计算.ppt

1、2020/7/16，13墩台冲刷计算，13.1大中型桥梁水力计算的三个基本内容：桥长、桥面最小标高、墩台基础最小埋深。1.河床的自然演变和冲刷：在水力作用、泥沙运动等因素的影响下，河床自然发展而产生的冲刷现象；2.桥下断面一般冲刷：桥孔压缩水流，桥下流速增加，水流挟沙能力也增加，造成断面河床冲刷现象；3.墩台局部冲刷：2020年7月16日基床面开始冲刷时，水流被墩台阻挡，在墩台附近出现冲刷现象，称为基床沙起动流速，以v0表示基床沙起动流速，以v0表示冲刷停止时的垂直平均流速，以vz表示，2020/7/16，墩台局部冲刷，冲刷深度与接近速度的关系，桥下段一般冲刷深度，一般冲刷深度：64-2；)或

2、公式64-1和由Baldakov公式计算的公式64-2被推荐在1964年全国桥梁冲刷会议上试用。推荐公式正式采用1991年公路桥梁场地勘察设计规范，公路工程水文勘察设计规范(JTG C30-2002)采用简化公式。2020/7/16，1。非粘性土河道的基本假设是，当河道的断面流速等于冲刷速度时，桥下一般冲刷将立即停止，一般冲刷深度将达到最大。因此，无粘性河道的粘性土河床有、三个公式64-1:2020/7/16、2020/7/16，2020/7/16，2。非粘性土漫滩，2020/7/16，其中：2020/7/16，1。2020/7/16，适用于非粘性土河道，公式64-2 (P139):64-2公

3、式：基于输沙平衡理论，2020/7/16，适用于非粘性土河道，规范：64-2简化公式，64-2公式：基于输沙，仅适用于稳定河道断面(不考虑土壤因素和单位宽度流量浓度)，2020/7/16，1。均质河床：2020/7/16，2。无导流堤桥台偏转冲刷深度，2020/7/16，3。土石河床易冲土部分冲刷深度，桥墩和桥台局部冲刷原因：流向桥墩的水流被墩身阻挡，桥墩周围水流结构发生剧烈变化。桥墩周围的水流使流线急剧弯曲，并在河床表面附近形成涡流，涡流强烈冲刷桥墩面向水端及其周围的沉积物，形成局部冲刷坑。2020年7月16日，桥墩局部冲刷水流结构示意图，2020年7月16日，影响桥墩局部冲刷深度的主要因素

4、如下：1 .冲向2号桥墩的速度、3号桥墩的宽度、4号桥墩的类型、5号桥墩的水深、底沙的颗粒大小，2020年7月16日，桥墩局部冲刷，流向桥墩的水流受到影响。水流绕过水流，使流线急剧弯曲，在河床表面附近形成涡流，在桥墩的迎水端及其周围迅速冲刷泥沙，形成局部冲刷坑。随着冲刷坑的加深和扩大，坑底流速逐渐降低，水流挟沙能力变弱。同时，进入上游冲坑的泥沙与被水流冲走的泥沙趋于平衡，冲坑底部的泥沙逐渐变粗。随着坑底粗糙度的增加，抗冲刷能力增强，使水流的冲刷效果和底沙的抗冲刷效果趋于平衡，冲刷停止，局部冲刷坑达到最深。冲刷坑外缘与桥墩前端底部之间的最大高度差为最大局部冲刷深度。，2020/7/16，桥墩局部

5、冲刷及其机理，2020/7/16，第4节，桥墩局部冲刷及其机理，2020/7/16，冲刷深度与近流速的关系。当流速v增加到一定程度时，码头前沿两侧的泥沙将首先被水流冲走，床面开始被冲走。此时，流向桥墩的水流的近流速度(垂直平均速度)称为桥墩的起始速度v0。一般情况下，桥墩起始速度v0是基床沙起始速度v0的0.40.6倍。速度小于v0的冲刷是清水冲刷，速度大于v0的冲刷是动床冲刷。2020/7/16，桥墩局部冲刷，冲刷深度与近流速的关系根据模型试验和观测数据，桥墩局部冲刷深度与流向桥墩的流速v有关。当v逐渐增大到一定值时，码头前沿两侧的泥沙开始被冲走，此时垂直流向码头的平均流速称为码头旁基床沙的

6、起动流速v0。当V大于V0 (V代表河床泥沙的起动流速)并继续增加时，冲刷坑逐渐加深并扩大，局部冲刷深度随V线性增加，当V增加到V时，此时床面开始出现大量泥沙，部分上游来的泥沙将留在冲刷坑内。因此，当VV0继续增加时，由于泥沙补给，冲刷坑深度的增加将减缓，局部冲刷深度hb与V呈曲线关系.2020/7/16，桥墩局部冲刷，冲刷深度与近流速的关系，2020/7/16，一般冲刷深度与局部冲刷深度之差：1。一般冲刷深度是从设计水位到一般冲刷线2的最大深度。局部冲刷深度为2020/7/16，由JTGC30-2002，1推荐的新公式65-1和65-2修订。非粘性土河床局部冲刷深度修改为：2020/7/16

7、、2020/7/16、2020/7/16、2020/7/16、2、65-2公式、2020/7/16、2020/7/16，其中：2020/7/16，粘性土河床桥墩可局部冲刷1)根据输沙平衡原理公式计算一般冲刷；2)根据冲刷停止速度公式计算一般冲刷深度时，取该公式对应的冲刷停止速度公式进行计算。2020年7月16日，第一桥台周围的水流结构。桥台周围的水流由三部分组成：主流区、下游回流区和上游滞止区。2020/7/16，桥台周围的水流结构，2020/7/16，2020/7/16，2020/7/16，2020/7/16，2020/7/16，2020/。2008年，郑州铁路局启动了京广铁路黄河铁路桥抛石

8、防洪工程建设。京广铁路黄河大桥建于1958年，位于黄河下游游荡性河段。由于当时桥梁施工技术和地理条件的限制，桥墩基础较浅。由于桥梁上游河道主航道摆动频繁，河床冲刷影响桥梁安全。6月19日，小浪底水库将开启分洪泄洪闸门，最大流量预计将达到每秒3900立方米。引水泄洪将改变黄河大桥桥位的水流环境和输沙运行规律。为应对黄河小浪底水库的排沙泄洪，负责该桥维护的郑州铁路局启动了黄河铁路桥汛期抛石计划。2020/7/16，防止桥墩周围冲刷的方案和辅助措施。控制冲刷深度的措施是在桥墩上开一条缝或在桥墩周围设置一个护圈。清水试验表明，开槽仅可使冲刷深度降低20%，开槽结合护圈可进一步降低冲刷深度。，2020/

9、7/16，桥台冲刷，桥台周围的流动结构，2020/7/16，桥台上游和下游的流速分布如下：2020/7/16，桥台冲刷，桥台周围的流动结构，2020/7/16，2020。桥台1砂土河床冲刷计算：2020/7/16，桥台冲刷，桥台冲刷计算1砂土河床：2020/7/16，桥台角系数：桥台形状系数：2020/7/16，桥台冲刷，桥台冲刷计算1 2020/7/16，桥台冲刷，2粘性河床：2020/7/16，桥台最大冲刷深度应根据桥台的河床特征和压缩程度进行分析、计算和比较后确定。2020/7/16，13.4，桥下河道最小冲刷线：2020/7/16，非岩性河床自然基础桥台埋深，2020/7/16，桥墩最小冲刷线标高，2020/7/16，桥墩基础最小埋深。1.确定桥墩基础埋置深度时，应以河床自然演变冲刷、一般冲刷和局部冲刷的不利组合作为确定桥墩基础埋置深度的依据。2.非岩石河床桥墩基础埋深的安全值可按表7.6.2确定。3.岩石河床桥墩基础的最小埋深可根据规范附录C确定。2020/7/16，4。当位于河道内的桥台最大冲刷深度小于桥墩总冲刷深度时，桥台基础埋深应与桥墩基础标高相同；当桥台位于河岸上时，对于河道