建筑桥梁墩台冲刷计算

2020/7/18
§13.3 墩台局部冲刷深度
墩台局部冲刷深度：墩台周围因水流冲刷 形成的冲刷坑最大深度。
墩台局部冲刷原因：流向桥墩的水流受到 墩身的阻挡，桥墩周围的水流结构发生急 剧变化，水流的绕流使流线急剧弯曲，床 面附近形成旋涡，剧烈淘刷桥墩迎水端和 周围的泥沙，形成局部冲刷坑。
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7.3.1 5
(7.3.1 6)
式中：
Q1 — —桥下河滩部分通过的设计流量（m3 / s）；
htm — —桥下河滩最大水深（m）；
htq — —桥下河滩平均水深（m）；
Btj — —河滩部分桥孔净长（m）；
VH1 — —河滩水深1m时非粘性土不冲刷流速（m / s）， 可按表7.3.1 3选用。
13- 20
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64-2 公式：基于输沙平衡理论
适用于 非粘性土河槽
规范：64-2 简化式
hp
1.04 Ad
Q2 Qc
0.90
Bc
1 Bcg
0.66
hcm
7.3.1 - 1
Q2
Qc Qc Qt1
Qp
7.3.1 2
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Ad
Fra Baidu bibliotek
Bz Hz
0.15
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二、河滩部分
Q1
htm
5
3
6
7
hp
Btj
htq
0.33
1 IL
7.3.2 2 （13-14）
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64-2 公式：基于输沙平衡理论
适用于 非粘性土河槽
64-2 公式（p139）：
hp
K
Q2 Q1
4m1
Bc
1 B2
3m1
hmax
K 1 0.02 lg Hmax Hd
7.3.1 3
式中：
hp — —桥下一般冲刷后的最大水深（m）； Qp — —频率为P%的设计流量（m3 / s）；
Q2 — —桥下河槽部分通过的设计流量（m3 / s），
当河槽能扩宽至全桥时取用Q
；
p
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Qc — —天然状态下河槽部分设计流量（m3 / s）；
Qt1 — —天然状态下桥下河滩部分设计流量（m3 / s）； Bcg — —桥长范围内的河槽宽度（m）， 当河槽能扩宽至全桥时取用桥孔总长度；
Bz — —造床流量下的河槽宽度（m）， 对复式河床可取平滩水位时河槽宽度；
— —设计水位下，在Bcg宽度范围内，
桥墩2020阻/7/18 水总面积与过水面积的比值；
— —桥墩水流侧向压缩系数，按表7.3.11确定； hcm — —河槽最大水深（m）；
Ad — —单宽流量集中系数，山前变迁、游荡、宽滩河段 当Ad 1.8时，Ad值可采用1.8
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64-1公式3个： 非粘性土河槽 非粘性河滩 粘性土河床
一、非粘性土河槽 基本假定：当河槽断面流速等于冲止流
速时，桥下一般冲刷随即停止，且一般冲 刷深度达到最大，由此有，
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hp
qmax V
qmax Vz
(13 1)
hp — —桥下一般冲刷深度 qmax — —桥下断面最大单宽流量 V — —水流速度
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64-1：粘性土河床
一、河槽部分
hp
Ad
Q2
hcm
5
3
5
8
Bcj hcq
0.33
1 IL
7.3.2 1
（13-13）
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式中： Ad — —单宽流量集中系数，取1.0～1.2；
IL — —冲刷坑范围内粘性土液性指数， 适用范围0.16～1.19。
H z — —造床流量下的河槽平均水深（m），对复式河床可取 平滩水位时河槽平均水深。
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§13.2.3 包尔达可夫公式
包尔达可夫按别列柳伯斯基假定建 立的一般冲刷公式；只适用于稳定性河 段（没有考虑土质因素和单宽流量集中 情况）
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1、均质河床：
hP Ph
hP — —一般冲刷深度 h — —冲刷前的垂线水深 P — —冲刷系数
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2、无导流堤时桥台偏斜冲刷深度
hP'
P(hmax
h) h hmax
h
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3、岩土河床易冲土壤部分的冲刷深度
hP''
PAq A1
A2
Aq — —冲刷前桥下毛过水面积（m2）
A1 — —冲刷前易冲刷部分的过水面积（m2）
A2 — —冲刷后不可冲刷部分， 表层可冲土壤被冲去后的毛过水面积（m2）
§13.2 桥下断面一般冲刷深度
一般冲刷深度：通常用冲刷停止时桥下的垂线水
深来表示 尚无成熟理论，主要按经验公式（64-1；
64-2；）或包尔达可夫公式计算 64-1公式、64-2公式为1964年全国桥渡冲刷学 术会议推荐试用，1991年《公路桥位勘测设计规 范》正式作为推荐公式，《公路工程水文勘测设 计规范》（JTG C30-2002）采用简化式。
§13 桥梁墩台冲刷计算
§13.1 墩台冲刷类型
大中桥水力计算的三大基本内容： 桥长、桥面最低 标高、墩台基础最小埋置深度。
一、河床自然演变冲刷： 河床在水力作用及泥沙h运动等因素的影响下，
自然发育过程造成的冲刷现象
二、桥下断面一般冲刷：hp 桥孔压缩水流，桥下流速增大，水流挟沙能力
也随之增大，引起断面河床冲刷的现象
hcq — —桥下河槽平均水深（m）；
d — —河槽泥沙平均粒径（mm）； E — —与汛期含沙量有关的系数，可按表7.3.1 2选用。
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二、非粘性土河滩
Q1
htm
5
3
5
6
hp
Btj htq
VH 1
Q1
Qt1 Qc Qt1
Qp
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Vz — —冲止流速
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2）64-1修正式
hp
Qcp Lj Ed
1
6
3
5
hmax h
13 5
hp
Ad
Q2 hcm
Bcj hcq
Ed 1 6
5
3
3
5
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7.3.1 4
式中：
Bcj — —河槽部分桥孔过水净宽（m），当桥下河槽能扩宽至全桥时， 即为全桥桥孔过水净宽；
桥墩局部冲刷的水流结构示意图
三、墩台局部冲刷：hb
水流受墩台阻挡，在墩台附近发生的冲刷现象
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床面开始冲刷时的流速，称为床沙起冲流速， 以v0’表示
床面泥沙起动时的流速，称为床沙起动流速， 以v0表示
冲刷停止时的垂线平均流速，称为冲止流速， 以vz表示
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桥墩的局部冲刷
冲刷深度与行近流速关系
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