第七章 桥墩和桥台冲刷总结
桥墩局部冲刷机理及防护措施
桥墩局部冲刷机理及防护措施摘要：桥墩的局部冲刷造成墩周泥沙被侵蚀掏空，桥墩埋深降低，是导致桥梁水毁的主要因素之一。
从而，桥墩局部冲刷及其防护的研究极为重要和必要。
文章通过对桥墩局部冲刷特征及冲刷机理进行了探讨，并提出了有效的防冲刷保护措施。
关键词：局部冲刷；防护措施；冲刷机理；影响因素0引言桥墩作为桥梁的主要组成部分，是支承桥跨结构并将恒截和车辆活载传至地基的构筑物，其建造于地基上，部分埋置于岩土(包括泥沙和淤泥等) 之中，部分置于流体中，因其阻碍、妨碍、扰乱、改变了原有的流体结构和状态，而变得晃动、紊动和涡旋等，并因之承受流体较为复杂和强烈的作用力，且进一步加剧流体结构和状态的变化。
继而，一方面使桥墩部分墩身磨损和侵蚀及消蚀(这一过程极为缓慢和不易观测显现) ; 另一方面，使桥墩埋置于岩土中墩身的泥沙( 广义岩土的一部分) 因流体(主要指水流) 运动的剧烈改变而产生“掏起”“冲刷”“搬运”“甩抛”“沉落”等，而导致所在底床原有地形发生变化的现象和过程，被人们称为桥墩的局部冲刷。
局部有两方面的含义: 其一，将范围局限于桥墩底部周围附近，不考虑在空间上无限地延展扩散，其原因在于床底质在流体的动力作用下必将发生冲淤变化，该冲淤变化的空间范围是较宽广的，无法全面进行分析研究，也没有必要; 其二，局部将时间的范围限定在一定的时期内，指剧烈冲刷变化到相对平静缓和之一时段范围内。
桥墩的局部冲刷将减少桥墩埋置河(海)床底质深度，危及桥墩基础的安全，有损桥梁的安全使用寿命。
进而对桥墩的防护措施研究至关重要。
1桥墩冲刷机理1.1桥墩周围水流结构研究目前国内外学者们对于墩周水流结构的研究普遍认为桥墩水流结构主要包括墩前下降水流、墩周马蹄形漩涡、墩侧边界分离层和墩后尾涡4个部分。
Dargahi[1]在试验中采用氢气泡流动显示技术和热膜测量的方法对圆柱体周围的流场进行了测量，发现在圆柱上游的水流特征主要是三维边界层的分离，在柱体两侧分离区域内形成准周期性脱落的马蹄形漩涡，且涡的数量与雷诺数相关。
桥墩和桥台冲刷
雷达检测
利用雷达波对桥墩和桥台内部结构进 行探测，通过分析反射信号判断冲刷 程度。
光学检测
利用高清摄像头和图像处理技术对桥 墩和桥台表面进行实时监测，通过分 析图像变化判断冲刷情况。
传感器监测
在桥墩和桥台关键部位安装传感器， 实时监测水流速度、水位变化等参数， 评估冲刷程度。
评估标准与流程
评估标准
冲刷会导致桥墩和桥台基础松动，降 低其承载能力，严重时甚至会导致桥 梁坍塌。
针对桥墩和桥台冲刷的防治，需要综 合考虑多种因素，包括河床地形、水 文条件、施工条件等，采取有效的防 护措施。
研究展望
深入研究桥墩和桥台冲刷的机 理和规律，建立更为精确的数
学模型和数值模拟方法。
加强桥墩和桥台冲刷的监测和 检测技术研究，提高监测精度
和检测效率。
探索新型的桥墩和桥台冲刷防 护技术和材料，提高防护效果 和使用寿命。
加强桥墩和桥台冲刷对桥梁安 全性和稳定性影响的研究，为 桥梁设计和施工提供更为可靠 的依据。
THANKS
感谢观看
特点
冲刷程度受水流速度、流量、河 床地质条件、桥墩和桥台形式等 多种因素影响，是桥梁工程中常 见的水力侵蚀现象。
冲刷的类型和程度
类型
根据冲刷形态，可分为一般冲刷和淘空冲刷。一般冲刷是指水流对桥墩和桥台 基础周围土体的冲刷，淘空冲刷是指水流在桥墩和桥台基础下方形成的空洞。
程度
冲刷程度与水流速度、流量、河床地质条件等因素密切相关，一般而言，流速 越大、流量越大、河床地质越软，冲刷程度越严重。
设置防护措施
在桥台周围设置适当的防护措 施，如混凝土护岸、消能坎等 ，以减小水流对桥台的冲刷作 用。
定期巡检与维护
加强对桥台的定期巡检，及时 发现并处理冲刷问题，确保桥
第7章 梁桥桥墩
一般应用于斜交角小于15 度水中墩。
是一种常用的桥墩形式。
二、空心墩 1、高墩时，重力墩有如下缺点： 圬工量大、自重大而相应地 对地基承载力要求高；地震时 惯性力较大。 此时设计中可采用空心墩。
混凝土空心墩可节省20～30 ％的圬工，钢筋混凝土空心墩 可节省50％的圬工。
2、空心墩截面形式 圆形空心，双圆孔空心，圆端形空心，圆端形中间 设纵隔板，矩形空心，矩形中设隔板。
加强钢筋网。施工时设置的临时排水孔，竣工后应加以封 堵。
进人洞：便于检查维修，相应的检查设备、检查梯等。
三、柱式桥墩
组成：柱式桥墩由盖梁、墩柱及基础组成。 盖梁的截面形状为矩形或T形，在城市桥梁中常采 用倒T形使得架梁后盖梁不外漏，墩身线条简洁， 增加美观。 盖梁的宽度依上部结构的形式、支座间距和尺寸 等而定。 当铁路桥墩的墩高大于7m时，在两柱间距基础顶 3～5m处设一横系梁以保证柱的稳定。公路，尤其是 市内立交桥桥墩一般可不设的横系梁。 公路桥梁采用的柱式桥墩有桩柱式、双排桩单排 柱式、扩大基础柱式墩。
f 支座板中心距
支座板纵横向尺寸 考虑；局部承压计算 支座板至垫石边缘 b＝15～20cm 考虑：提高局部承压，施工误差，预留锚栓孔 垫 石 边 至 顶 帽 边 c≥15 、 25 、 40cm(L:≤8,8 ～ 20,≥20) 考虑：架梁或养护时安放移梁顶梁设备 支座板中心距 f=2e+e0 考虑：梁端距支座中心距，梁缝
曲线上墩帽：
平面尺寸大 原因：由于直梁曲线布 置，梁缝内窄外宽，而内 侧梁缝与直线同。梁端与 墩横向中心线不平行。 垫石平面形状：可做成梯 形，为简化施工可做成矩 形。
横向预偏心：
定义:
支座布置偏向曲线内侧， 使梁中心对桥墩中心线 有一预偏心d
桥台工作总结
桥台工作总结桥台工作是桥梁建设中至关重要的一环，它承担着桥梁的支撑和稳固工作。
在过去的一段时间里，我们的桥台工作取得了许多成绩，也遇到了一些困难和挑战。
在此，我将对我们的桥台工作进行总结，希望能够对未来的工作提供一些参考和借鉴。
首先，我们的桥台工作在技术上取得了很大的进步。
通过不断学习和实践，我们掌握了许多先进的桥梁建设技术，提高了桥台的建设质量和效率。
我们采用了新型的施工设备和材料，使得桥台的建设更加稳固和耐久。
同时，我们还不断改进施工工艺，提高了工作效率，缩短了工期，为桥梁建设提供了更强有力的支撑。
其次，我们的桥台工作在管理上也取得了一定的成绩。
我们建立了科学的施工计划和进度管理制度，有效地组织和协调了各个施工环节，保证了桥台工作的顺利进行。
我们还加强了安全管理和质量监控，确保了桥台工作的安全和质量。
我们注重团队合作，加强了施工人员的培训和交流，提高了整个团队的执行力和凝聚力。
然而，我们的桥台工作也面临着一些挑战和问题。
一是施工环境复杂，地质条件艰苦，给桥台工作带来了诸多不确定因素。
二是人员和资金的投入不足，限制了桥台工作的发展和完善。
三是施工过程中存在一些技术难题和安全隐患，需要我们进一步加强研究和改进。
总的来说，我们的桥台工作取得了一定的成绩，但也存在一些问题和挑战。
我们要进一步加强技术研究和创新，提高桥台工作的水平和质量。
我们要加强管理和协调，优化施工计划和流程，确保桥台工作的顺利进行。
我们要加大投入，提高资金和人员的投入，为桥台工作提供更好的保障。
相信在大家的共同努力下，我们的桥台工作一定会取得更大的成绩，为桥梁建设贡献更大的力量。
桥涵水文(第四版)
普通高等教育“十一五”国家级规划教材 21世纪交通版高等学校教材
桥涵水文（第四版）
第七章 桥墩著 李朋丽 课件编制
高冬光校审
人民交通出版社
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水流冲刷使基础脱空，承 载力不足，基础沉降和位 移。 严重时造成桥梁跨塌。
桥下冲刷分类
建桥后，除河床的自然演变外，还有桥梁孔径压缩 水流和墩台阻挡水流引起的冲刷，各种冲刷交织在 一起同时进行，冲刷过程十分复杂。 桥下河床冲刷计算，是确定墩台基础埋深的重要依据。 桥渡附近河床变形分为三类： 1. 河床自然变形引起； 2. 桥孔压缩水流，增加单宽流量所引起，称一般冲 刷； 3. 由桥墩阻水使水流结构变化，在桥墩周围发生 的，称局部冲刷。
桥墩局部冲刷的机理及防护措施
桥墩局部冲刷的机理及防护措施摘要：作为拥有多种复杂地形的人口大国，建设桥梁无疑是方便交通的不二选择。
桥墩对于桥梁的安全至关重要。
桥墩如果在河道中进行建设，其附近的水流形态将会发生很大变化，继而引起河床与桥墩的局部冲刷，对河道通航与桥梁安全等可能产生不利影响。
探讨并总结了桥墩局部冲刷的机理问题，介绍几种使用较为广泛的防护措施，比较其各自特点，从不同的为桥墩局部冲刷研究提供新的思路。
关键词：桥墩；局部冲刷；机理；防护措施1冲刷现象在河道中建桥后,河床的冲刷过程非常复杂。
既有河床自然演变引起的冲刷,也有桥墩建设引起的一般冲刷和局部冲刷,桥墩冲刷是河床自然冲刷、桥墩一般冲刷及桥墩局部冲刷互相叠加的结果。
河床在水力作用及泥沙运动等因素影响下自然形成的冲刷现象, 称为自然冲刷。
桥墩压实河道过水断面,引起桥下河床全断面发生的冲刷现象,称为桥墩一般冲刷。
水流受桥墩阻挡,流速、流向发生改变,产生漩涡,在桥墩周边局部造成的冲刷,称为桥墩局部冲刷。
2冲刷机理2.1引起桥墩局部冲刷的原因关于引起桥墩局部冲刷的原因，众多研究成果表明只要为以下三种：①墩前下降水流的冲击；②桥墩漩涡体系的作用；③桥墩对桥下水流的压缩作用。
Kwan 研究认为桥墩局部冲刷是由墩前下降水流和马蹄形漩涡共同作用导致的；Dargahi通过试验研究冲刷坑的发展过程发现马蹄形漩涡、墩两侧的集中加速水流和下游的尾流漩涡是引起局部冲刷的主要原因；张显辉[8]则认为是由于桥墩对水流的压缩作用使得墩前下降水流和墩侧水流加速区的形成，而此两者的共同作用导致了马蹄形漩涡的形成，三者之间相互作用共同影响。
2.2局部冲刷坑演变过程当桥墩阻挡水流时，桥墩周围复杂的三维水流结构会导致墩周产生局部冲刷坑，对于桥墩局部冲刷坑演变过程的研究，赵凯[9]和向琪芪[10]也将冲刷坑的演变过程分为三个阶段：①起始阶段，冲刷坑发展迅速，其最大深度能达到最大平衡冲深的四分之三；②发展阶段，冲刷坑范围和深度仍在不断增大，但发展趋势较起始阶段有所减缓；③平衡阶段，冲刷坑发展极其缓慢，可认为冲刷坑几乎不再发展，达到平衡状态。
建筑桥梁墩台冲刷计算
建筑桥梁墩台冲刷计算建筑桥梁墩台冲刷计算是一个重要的工程设计计算，它主要用于评估墩台在河流、河道或其他水体流动条件下受到的冲刷影响，并确定相应的护坡或护岸措施，以保证墩台的安全和稳定。
下面将详细介绍建筑桥梁墩台冲刷计算的相关内容。
一、冲刷机理墩台冲刷是指水流通过桥梁墩台时，由于流速过高或水流的冲击力过大，导致墩台周围土壤被冲刷，形成或加剧土壤的流失现象。
墩台冲刷主要有两种形式：基底冲刷和侧面冲刷。
基底冲刷是指水流通过墩台底部的土壤层时，由于流速过快或水流冲击力过大，使土壤颗粒被冲刷带走，导致墩台基础下陷甚至失稳。
侧面冲刷是指水流通过墩台周围土体时，由于流速过快或水流冲击力过大，使土体颗粒被冲刷带走，导致墩台侧面土体破坏、沉降或变形。
二、冲刷计算方法墩台冲刷计算一般采用两种方法：经验公式法和数值模拟法。
1.经验公式法：经验公式法是根据过去实际工程经验总结得出的一些计算公式，可以根据不同的河流水流条件和墩台参数进行冲刷计算。
常用的经验公式有降水法、分步法等。
降水法适用于流速较快、河道比较宽阔、水流较长时间作用于墩台的情况。
计算公式如下：Q=λσg^0.5其中，Q为墩台下方底面单位宽度上的冲刷率（m/s），λ为经验系数，σ为水流浸没高程（m），g为重力加速度（m/s^2）。
分步法适用于流速较慢、河道较窄、水流较短时间作用于墩台的情况。
计算步骤如下：（1）根据水流速度、墩台形状和水流方向确定冲刷机理；（2）根据砂粒的尺寸、密度和流动的渠道形状等参数，计算水流中的最大连续输沙率；（3）根据墩台底面的积水深度和水流方向计算出墩台底面单位宽度上的冲刷率。
2.数值模拟法：数值模拟法是采用计算机模拟的方法，通过建立墩台冲刷的数学模型，利用数值计算方法对水流动力学进行模拟，得出墩台冲刷的影响范围和程度。
数值模拟法可以更准确地预测水流对墩台的冲刷影响，但需要进行大量的现场数据采集和复杂的计算过程。
三、冲刷防治措施墩台冲刷防治措施的选择主要依据冲刷的机理、冲刷程度和周围环境条件等因素。
第7章桥梁墩台冲刷计算
当建桥之后桥下河槽可以扩宽至全桥时：
Qc Qp
建桥后桥下河槽通过的设计流量
Qt 0
建桥后桥下河滩通过的设计流量
当建桥之后桥下河槽不能扩宽时：
Qc
=
Qc Qc + Qt
Qp
建桥前桥下河槽通过的设计流量
Qt
=
Qt Qc + Qt
Qp
建桥前桥下河滩通过的设计流量
• 2.桥墩的局部冲刷计算
（1）桥墩冲刷机理
流向桥墩的水流受到桥墩的阻挡，使桥墩周围的水流发生急剧 变化。桥墩周围的水流结构主要包括墩前向下水流、墩前水面涌 波和尺度很大的螺旋形旋涡体系。旋涡体系是一种综合水流结构， 其中包括在墩前冲刷坑边缘形成的绕桥墩两侧流向下游的螺旋形 旋涡、桥墩两侧水流分离引起的尾流旋涡。旋涡体系在墩后及两 侧还不断地由床面附近释放出小旋涡，向水面发展。墩前水流流 线接近桥墩头部发生急剧变化，剧烈淘刷桥墩周围，特别是迎水 面的河床泥沙，开始产生桥墩头部的局部冲刷坑。随着冲刷坑的 不断加深和扩大，水流流速减小，挟沙能力也随之降低。与此同 时，冲刷坑内发生了土壤粗化现象，留下了粗粒土壤覆盖在冲刷 坑表面上，增大了土壤的抗冲能力和坑底的粗糙度，一直到水流 对河床泥沙的冲刷作用与河床泥沙抗冲作用达到平衡时，冲刷则 停止。冲刷坑外缘与坑底的最大高差，称作最大局部冲刷深度。 见下图：
)
]6/ 7
IL
（3）建桥后桥下流量
通常在缓流河段建桥以后，桥梁构筑物及桥梁两端的引道会压 缩一部分河道，使桥下流量产生再分配，河床断面形态的勘测工 作、桥梁及桥前引道的设计工作大多做在建桥之前，而桥下冲刷 却主要发生在桥梁使用期间（如建桥期间也发生特大洪水），建 桥河段的水流及泥沙运动状态会因桥梁的修建而发生改变，因 此，在冲刷计算的过程中，应采用再分配后的流量。建桥前后的 流量再分配形式如下图所示。
桥涵水文第七章桥墩桥台冲刷计算概论
长安大学
桥涵水文
11
7.1 泥沙运动
五、含沙量和携沙能力
含沙量(g)是单位体积内水流中所含悬移质的质量，单位是kg/m3。 在一定的水力条件和边界条件下，单位体积的水流，能够挟带泥沙的最 大数量(质量)，包括悬移质和推移质的全部泥沙数量，称为水流的挟沙能力 。对于颗粒很细的平原区河流，悬栘质占绝大部分，挟沙能力可近似地用最 大含沙量来表示。
桥涵水文
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7.1 泥沙运动
一、泥沙主要特性
2. 重力特性 泥沙重力特性用泥沙颗粒实体的单位体积的重力来表示，称为容重 γs（或重度）。 3. 水力特性 泥沙的水力特性，用泥沙颗粒在静止的清水中均匀下沉的速度来表 示，称为沉速，符号为ω（cm/s）。
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长安大学
桥涵水文
7
7.1 泥沙运动
二、泥沙的起动
泥沙起动条件可用起动流速v0和起动床面切应力τ0两种形式来表示。我 国桥梁冲刷计算中，采用起动流速作为判别床面泥沙运动状态的标准。
起动流速就是床面泥沙颗粒在各种外力作用下，失去平衡，泥沙开始运 动时的水流垂线平均流速（m/s）。
张瑞瑾
v0
h d
0.14 29d
10 h 0.000000605 d 0.72
局部冲刷
• 水流流入桥孔， 在桥台前缘、 桥墩周围或调 治构造物边缘 等部位形成绕 流，形成漩涡， 产生很大的床 面切力，形成 冲刷坑。
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桥涵水文
3
主要内容
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31 泥沙运动 2 河床演变和河相关系 3 桥下河床断面的一般冲刷 4 桥墩局部冲刷 35 桥台冲刷 6 最低冲刷线高程和计算实例
07 墩台冲刷计算
第七章 墩台冲刷计算
第二节 桥下一般冲刷
右滩：
QtP
t C t ht
i 1
( i C i hi )
n
QP
(6 7)
365.2 20 1.73 6000 361.8 35 2 1260 50 3.82 365.2 20 1.73 383m 3 / s
水力学与桥涵水文
第七章 墩台冲刷计算
冲刷的类型
自然演变冲刷:
桥位河段因河床自然演变而引起河床的；
一般冲刷:
因建桥压缩水流而引起桥下整个河床断面普遍存在的；
局部冲刷:
水流因墩台阻挡，在墩台附近发生的冲刷，称为墩台局 部冲刷。
水力学与桥涵水文
第七章 墩台冲刷计算
冲刷的计算
桥梁墩台冲刷是受多种因素同时交叉影响产生
L 766.125 m
桥台
1 .7 m
93.18 m 1 .5 m 90.88 m
桥台
沙粘土
87.50 m
hmax 5.4m
I L 0.55 沙粘土
87.78 m
中沙 河槽 中沙 m 右河滩 左河滩 363 d 0. 83.00m 32mm 沙夹圆砾 d mm 6.49
位勘设规程》。
水力学与桥涵水文
第七章 墩台冲刷计算
桥墩冲刷
冲刷对桥墩安全性的影响研究摘要：桥墩冲刷是桥墩设计的关键环节，其对桥渡的破坏多突发性和偶然性。
文章通过对桥墩局部冲刷特征及冲刷机理的研究，分析了桥墩特征、流体特征等因素对桥墩局部冲刷的影响，并提出了有效的防冲刷保护措施。
由于桥墩冲刷影响因素众多，难以较准确地预估，加之随着水文现象的变化，其对桥渡的破坏多突发性和偶然性。
所以目前桥墩冲刷研究仍具有重要意义。
研究结果显示，桥墩周围的局部冲刷深度与河床土粒径和墩前行近流速有明确的影响关系，影响曲线还显示当平均粒径较小，或墩前行近流速较大时影响尤为强烈;水下探测的结果显示各墩都发生了不同程度的冲刷破坏，以4#墩最为严重;基底冲刷淘空面积对桥墩各检算项目都有明确的影响，且随着冲刷的加剧，墩顶弹性水平位移和基底合力偏心矩首先达到容许值，此时各墩的冲刷淘空面积占基底总面积的百分比大致都在20%以内，而有限元分析的结论与此基本一致;冲刷防护的理论和实践都在不断取得进展，而现有各种冲刷防护工程措施都有其特点和适用条件，应依据水流条件、河床条件和水下探测结果选择具体防护措施。
关键词：桥墩，水下探测，局部冲刷，冲刷防护1 引言 (2)1.1研究背景 (2)1.2研究必要性 (3)1.3研究内容与意义 (2)2文献综述 (4)2.1局部冲刷及其影响因素 (4)2 .2水下探测方法研究 (7)2.3桥墩冲刷防护研究 (9)3桥墩局部冲刷机理3.1墩周流场的旋涡体系3.2墩前下降水流的冲击作用3.3水流受桥墩的压缩作用4局部冲刷防护措施4.1冲刷防护原理4.2冲刷防护方法5冲刷对桥墩安全性的影响研究 (36)5.1沉降计算理论 (36)5.1.2变换域控制方程..........................，. (38)5.1.3变换域中的解 (41)5.1.4物理域中的解 (42)5.1.5闭合形式的调和函数 (46)5.2横观各向同性条件下的沉降计算 (49)5.2.1计算方法 (49)5.2.2计算过程与结果 (51)5.3冲刷对桥墩安全性的影响分析 (52)5.3.1冲刷对墩顶的弹性水平位移的影响 (52)5.3.2冲刷对桥墩倾覆稳定性的影响 (54)5.3.3冲刷对基底压应力的影响 (55)5.3.4冲刷对合力偏心矩的影响 (56)5.3.5总结 (56)5.4地基参数对桥墩冲刷稳定性的影响分析 (57)5.4.1各向异性比对桥墩冲刷稳定性的影响 (57)5.4.2压缩模量对桥墩冲刷稳定性的影响.......................................，. (58)1 引言1.1研究背景冲刷是引起桥梁墩台失稳破坏的主要因素之一，近年来发生了不少因冲刷而导致的桥梁毁坏事件，造成了巨大的人员和财产损失。
桥梁墩台冲刷计算_OK
K 1 0.02 lg Hmax Hd
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13- 20
16
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
2021/9/5
7.3.1 2
2021/9/5
6
2）64-1修正式
35
hp
Qcp Lj Ed
1
6
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
7
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；
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（m 2）
桥梁墩柱施工总结
安全管理制度
定期进行安全培训和演练，提 高员工安全意识和应急能力。
建立安全检查制度，定期对 施工现场进行检查和评估。
制定安全管理制度和操作规 程，确保施工安全。
严格执行安全奖惩制度，对 违规行为进行严肃处理。
安全防范措施
施工现场安全管理制度的建立和实施 高处作业安全防护措施 施工用电安全措施 机械设备安全操作规程及管理
解决方案：加强混 凝土配合比设计， 优化振捣工艺
质量控制标准
施工前：对施工方 案进行审批，确保 符合设计要求和相 关规范
施工中：加强现场监 督，确保各项施工工 序符合规范要求，及 时纠正不规范操作
施工后：进行质量 检测和验收，确保 符合质量标准和设 计要求
质量保证措施：建 立质量管理体系， 加强质量意识培训 和质量责任追究
处理方法：针对 不同质量问题， 采取相应的处理 措施，如加固、 修复等
预防措施：提前 制定预防措施， 如加强材料质量 控制、提高施工 工艺水平等
质量检测与验收： 介绍质量检测与 验收的方法和标 准，确保施工质 量符合要求
质量保证体系
建立完善的质量管理体系，明确各级质量管理责任 加强施工过程的质量控制，确保各道工序合格 定期进行质量检查和评估，及时发现和整改问题 强化质量意识，提高全体员工的质量意识和责任心
绿色施工技术应用
施工材料：优先选择环保、可回收的材料 施工方法：采用低噪音、低污染的施工方法，减少对周围环境的影响 施工管理：建立环保管理制度，加强施工现场的环境监测和保护 节能减排：采用节能设备，合理利用资源，减少能源消耗和排放污染物
施工经验总结
施工过程中的技术难点和解决方法 施工质量的控制措施和效果 施工进度的把控和调整经验 安全生产的管理和防范措施
桥涵水文桥墩和桥台冲刷(下)
桥台冲刷的类型
桥台冲刷可以分为一般冲刷和局 部冲刷两种类型。
一般冲刷是指水流对桥台基础及 其周围土体的整体冲刷作用，通
常发生在河流的河床部位。
局部冲刷是指水流对桥台基础及 其周围土体的局部冲刷作用，通 常发生在河流的岸边或河床的变
桥涵水文的研究对于保障桥梁和涵洞的安全运行， 以及河流的生态环境保护具有重要意义。
桥涵水文的研究意义
桥涵水文的研究有助于深入了解桥梁和涵洞的冲刷与淤积机理，为工程设 计和维护提供科学依据。
通过桥涵水文的研究，可以预测和评估桥梁和涵洞的安全风险，及时采取 措施进行加固和维护。
桥涵水文的研究还有助于保护河流的生态环境，促进水资源的可持续利用。
桥墩和桥台的形式和尺寸也会 影响水流对桥台基础及其周围 土体的冲刷作用，合理的桥墩 和桥台设计可以有效减轻桥台 冲刷的影响。
04 桥墩和桥台的防护措施
CHAPTER
防护措施的种类
直接防护
在桥墩和桥台周围设置防护结构， 如混凝土护岸、石笼、挡板等， 以抵抗水流的冲刷。
间接防护
通过改变水流方向或减缓流速，减 少水流对桥墩和桥台的冲刷力。例 如设置导流堤、改变河道形状等。
河床材料
河床材料的性质和组成会影响 其抗冲刷能力，不同材料的河 床对冲刷作用的抵抗能力不同 。
桥墩形状
桥墩的形状和尺寸会影响水流 在桥墩周围的表现形式，从而 影响对河床和桥墩基础的冲刷
作用。
03 桥台冲刷
CHAPTER
桥台冲刷的概念
桥台冲刷是指水流对桥台基础及其周 围土体的冲刷作用，导致土体流失、 桥台基础裸露或下沉的现象。
第七章桥墩和桥台冲刷
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7、河床的粗化 在冲刷河段内，床沙中的细颗粒泥沙被水流冲走， 上游来沙中粗颗粒泥沙慢慢沉下来，这样，河床 表面层的泥沙粒径逐渐增大，河床表面形成用一种 自然铺砌，这种现象称为河床床面的粗化。
18
第二节 河床演变和河相关系 1 主流与副流 2 河床演变的基本概念（重点） 3 河相关系（重点）
32
第一节 桥下河床断面的一般冲刷 1 根据输沙平衡理论建立的公式 2 根据冲止流速建立的公式 3 根据别列柳伯斯基假定建立的公式
33
一、根据输沙平衡理论建立的公式
1、原理
G1 G2 冲刷 G1 =G2 输沙平衡，一般冲刷停止 可根据推移质输沙量的平衡条件，建立计算公式
34
一、根据输沙平衡理论建立的公式
1、 河槽土质均匀
hp ph
式巾，hp—一般冲刷后的垂线水深(m)， h一冲刷前相应的垂线水深(m)， p—冲刷系数
48
2、 河槽土质不均匀
q —冲刷前桥下的毛过水面积， 1 —冲刷前易冲刷部分的过水面积 2 —冲刷后不可冲刷部分的毛过水面积
49
2、 河槽土质不均匀
hp pq 2 / 1 h
第七章 桥墩和桥台冲刷
1
第七章 桥墩和桥台冲刷
01
第一节 泥沙运动 CONTENTS
02 第二节 河床演变和河相关系
03 第三节 桥下河床断面的一般冲刷
04 第四节 桥墩局部冲刷
05 第五节 桥台冲刷
06 第六节 墩台基底的最小埋置深度
2
第一节 泥沙运动
1 河床泥沙的主要物理特性（重点） 2 泥沙的水力特性（重点）
1 IL
1
)hp6
哈工大桥涵水文第七章2(局部冲刷)
α
CБайду номын сангаас
A
第六章
桥墩和桥台冲刷
2、粘性土河床： 粘性土河床：
根据： q max = h p v Z
3 1 5 由于： v Z = 0.33 h P I L 桥台附近最大单宽流量 q max 可以由桥台附近流速分 布图导出
因此： 3 + 1.05e1.97 λ Cα C A h s = qI L 1− λ
B B
0 .6 1 0 .6 1
I
1 . 25 L L
v
(I
e
)0 . 7
v
e − 孔隙比
第六章
桥墩和桥台冲刷
§6-5
桥台局部冲刷
一、桥台绕流的水流结构
第六章
桥墩和桥台冲刷
第六章
桥墩和桥台冲刷
二、桥台的冲刷计算： 桥台的冲刷计算：
1、沙性土河床 、 桥台冲刷深度随桥台路堤阻水长度L 被阻水流的深度 和水流弗汝德数 和水流弗汝德数Fr 桥台冲刷深度随桥台路堤阻水长度 D、被阻水流的深度h和水流弗汝德数 有显著关系： 有显著关系：
'
n
第六章
桥墩和桥台冲刷
3、包尔达可夫公式： 包尔达可夫公式： v p − 1 h p hb = v max
式中： v p − 桥下设计流速（ n − 墩台形状指数，见表 m / s ），一般取 13 − 3。 v p = vz; 1； v max − 岩土容许不冲刷流速（ m / s ）见附录
第六章
桥墩和桥台冲刷
大于V 并继续增大时 河床继续冲刷，冲刷坑逐渐加深和扩大， 并继续增大时， 当V 大于V0’并继续增大时，河床继续冲刷，冲刷坑逐渐加深和扩大，局部冲 刷深度h 与流速V呈直线关系增长。 刷深度hb与流速V呈直线关系增长。 流速V增大到床沙的启动流速V0(垂线平均流速)时，床面泥沙大量起动，上游 流速V增大到床沙的启动流速V 垂线平均流速) 床面泥沙大量起动， 泥沙进入冲刷坑，有些泥沙将滞留在坑内， 泥沙进入冲刷坑，有些泥沙将滞留在坑内，冲刷坑深度的增长将因来沙的补 偿而减缓；因此， 大于V 并继续增大时，局部冲刷深度h 与流速V 偿而减缓；因此，当V大于V0并继续增大时，局部冲刷深度hb与流速V则呈曲 线关系。 线关系。
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7.1 泥沙运动
五、含沙量和携沙能力 含沙量(g)是单位体积内水流中所含悬移质的质量，单位是kg/m3。 在一定的水力条件和边界条件下，单位体积的水流，能够挟带泥沙的最 大数量(质量)，包括悬移质和推移质的全部泥沙数量，称为水流的挟沙能力 。对于颗粒很细的平原区河流，悬栘质占绝大部分，挟沙能力可近似地用最 大含沙量来表示。
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7.2 河床演变和河相关系
立轴副流
形成于桥台前缘、丁坝头部或河槽宽度突变处；水流在此扰流，产生边 界层分离，在分离点靠近边界一侧形成高速旋转的立轴漩涡，漩涡不停地向 下游传播和扩展，形成下游的回流区。 其结果使分离点床面形成冲刷坑，下游回流区产生淤积。
平轴副流
形成与急流与缓流衔接处，水面产生面滚，水底产生底滚。 多发生在小桥涵出口处，底滚造成垂裙冲刷，引起小桥涵的水毁。
凹岸超高：
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7.2 河床演变和河相关系
二、河床演变
河流断面形态的变化。 纵向变形
横向变形 河床演变是水流与泥沙长期 相互作用的结果，并通过泥沙运 动来实现；
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7.2 河床演变和河相关系
二、河床演变 河道输沙不平衡是河床演变的根本原因。当上游来沙量大于本河段的水 流挟沙力时，水流没有能力把上游来沙全部带走，产生淤积，河床升高。当 上游来沙量小于本河段的水流的挟沙力时，便产生冲刷，河床下降。在一定 条件下，河床发生淤积时，淤积速度逐渐减少，直至淤积停止，河床发生冲 刷时，冲刷速度逐渐减低，直至冲刷停止。 河流横断面输沙不平衡，引起河床横向变形。河湾水流受重力和离心 力共同作用，形成螺旋流水流在弯顶及其下游集中沿凹岸流动，凹岸一侧侠 沙能力大，冲刷严重；螺旋流的底流把凹岸泥沙带到下游的凸岸，沉积下来 ，形成河湾凹岸后退、凸岸增长、河湾发展的现象。
桥墩和桥台冲刷
六安市舒城县七里河大桥水毁隐患
第七章 桥墩和桥台冲刷
自然演变冲刷： 在水流和泥沙的相互作用下，不停地冲淤变化， 构成了河床的自然演变； 一般冲刷： 指急剧流过桥孔的水流，冲走桥孔上下游床面 的泥沙，形成桥孔附近床面的冲刷； 局部冲刷： 指水流急剧流入桥孔，在桥台前缘、桥墩周围 或调治构造物边缘等部位，形成绕流，流速、 流向急剧变化，引起漩涡并向下游传播和发展， 产生很大的床面切力，形成冲刷坑，称为局部 冲刷。
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本节课到此结束
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7.2 河床演变和河相关系
三、河相关系
冲积河床在水沙长期相互作用下，逐渐形成一种均衡的河床形态。 描述这些河床均衡形态的几何因素(河宽B、平均水深h、比降i、弯道半 径R等)与来水，来沙条件(Q、d等)存在一定的对应关系，称为河相关系，又 称均衡关系。
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7.1 泥沙运动
六、河床粗化 在冲刷河段内，床沙中的细颗粒泥沙被水流冲走，上游来沙中的粗颗粒 泥沙慢慢沉下来，这样，河床表面层的泥沙粒径逐渐增大，形成自然铺砌的 现象，称为河床床面的粗化。水库下游、桥梁上下游等冲刷河段的床面都有 床面粗化现象。
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7.2 河床演变和河相关系
三、河相关系
我国公路桥孔长度的确定和桥墩冲刷计算，都应用了河相关系式。 1.基本河宽公式
2. 河槽宽度和水深的关系
单宽流量集中系 一般冲刷：由于建桥后压缩水流而在桥下河床全断面内发 生的普遍冲刷，称为一般冲刷。 一般冲刷深度hP ： 系指桥下河床在一般冲刷完成后从设 计水位算起的某一垂线水深。
d
中值粒径（d50）
d =
∑ d i Pi
i =1 n
n
∑ Pi
i =1
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7.1 泥沙运动
一、泥沙主要特性
2. 重力特性 泥沙重力特性用泥沙颗粒实体的单位体积的重力来表示，称为容重 γs（或重度）。 3. 水力特性 泥沙的水力特性，用泥沙颗粒在静止的清水中均匀下沉的速度来表 示，称为沉速，符号为ω（cm/s）。
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第七章 桥墩和桥台冲刷
1 3 2 3 4 3 4 泥沙运动
河床演变和河相关系 桥下河床断面的一般冲刷
桥墩局部冲刷 桥台冲刷 最低冲刷线高程和计算实例
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7.1 泥沙运动
天然河床是由大小不同，形状各异的泥沙颗粒组成的。根据泥沙在 河槽内运动的状态，分为悬移质和推移质两类。 悬移质：悬浮于水中向下游运动，一般颗粒比较细； 推移质：颗粒稍大的泥沙，在床面上滚动、滑动或跳跃着间歇性地 向下游移动，前进的速度远小于水流的流速。 床 沙：比推移质颗粒更大的泥沙，则下沉到河床床面静止不动。
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7.2 河床演变和河相关系
二、河床演变 影响河床演变的因素是非常复杂的，但对于任何一个河段，影响水流与 河床相互作用的主要因素有如下几个方面： （1）河段的来水量及其变化过程； （2）河段的来沙量、来沙组成及其变化过程； （3）河段的河道比降及其变化过程； （4）河段的河床形态及地质情况。
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7.2 河床演变和河相关系
河床演变：在天然状况或人类活动的干扰后，河床形态逐 渐的变化。 河床演变是水流与河床的相互作用的结果。 水流推动泥沙 河床变形
水流
副流
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7.2 河床演变和河相关系
一、副流 副流：河床中，水流内部从属于主流而存在的尺度较大的旋转流动。 副流于漩涡流不同，它是一种位置和旋转中心相对稳定的、明显的、大 尺度的高速漩涡或环流。副流的存在是河床冲淤变形的直接原因，对于河床 中建筑物（桥涵、堤坝、涵闸等）引起的各种副流，必须密切注意。 立轴副流（回流） 平轴副流（滚流） 顺轴副流（螺旋流）
K0
γ sγ
式（7-15）表明，推移质输沙率gb与流速4次方成正比，表明推移质输 沙率对流速十分敏感。因此，大多数椎栘质集中在流速最大的主流区内，而 且一年中推移质的很大部分是在几次大洪水过程中通过的。 桥梁墩台和丁坝等建筑物附近的冲刷，主要与推移质运动有关。
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7.2 河床演变和河相关系
三、河相关系
造床流量：在为了研究河相关系，引用一个与多年连续综合造床作用相当 的某个流量数值作为代表流量，称为造床流量； 最大洪水流量对河床作用强烈，但历时短，造床作用不是最大；枯水流量 历时长，但流量小，造床作用也不是最大，因而，造床流量应该是一个比较 大，而历时比较长的某一级洪水流量。 桥位设计中，通常采用与平滩水位相应的流量作为造床流量。因为水位升 高、漫滩时，水流分散，造床作用降低；水位低于滩面时，流速较小，造床 作用也不是最强。 对于河滩河槽难以划分的游荡性、变迁性河段，可用多年平均的最大洪水 流量作为造床流量
沙质河床的床面泥沙在水流作用下，泥沙起动后出现推移质运动，形成 床面沙波。沙波的形态与水流强度有密闭关系，当弗汝德数很小时，床面出 现沙波，当弗汝德数增大到一定程度后，沙波成长为沙垄；水流强度再增大 ，则沙垄成长为沙丘。 沙波沙谷对基础埋深的影响。
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一、64-2简化公式——输沙平衡原理 原理：桥下河槽断面的上游来沙量小于桥下断面的水流 挟沙能力，则发生冲刷。随着冲刷的发生，桥 下断面增大，流速和挟沙能力逐渐减小。当上 游来沙量和桥下排沙量趋于平衡，冲刷趋于停 止，达到最大冲刷深度。 上游断面来沙量G1=下游断面输沙量G2
Q2 hP = K AQ 1
4 m1
B1 µ (1 − λ )B 2
3 m1
hmax
64-2简化公式（1984-1990）
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7.2 河床演变和河相关系
一、副流
平轴副流
通过弯道的水流在重力和离心力的共同作用下，面流流向凹岸，底流流 向凸岸，形成向前流动的螺旋流，如图7-2-3所示。河湾螺旋流的旋转轴方 向与主流流向一致，称为顺轴副流。 螺旋流在横断面上的投影，称为断面横向环流，使凹岸冲刷，凸岸淤积 ；凹岸冲刷在弯道出口断面附近冲刷最深。
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7.1 泥沙运动
二、泥沙的起动
在水流推动下，床面泥沙颗粒由静止开始运动，称为泥沙的起动。泥沙 起动是泥沙运动和河床变形开始的临界状态。 泥沙颗粒的起动，是床面泥沙颗粒受到的驱动力和抗拒力以及这些力产 生的力矩失去平衡的结果。泥沙颗粒周围的水流和受力状态如图7-1-2所示
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7.2 河床演变和河相关系
二、河床演变
纵向变形 横向变形
河流纵向输沙不平衡引起河床沿水流方向高程的 变化，亦即河流纵断面的变化称为纵向变形； 河流横向输沙不平衡导致河湾发展，河槽拓宽、 分汊、改道、裁弯等河床平面形状的变化，称为
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7.2 河床演变和河相关系
二、河床演变 桥墩、桥台、丁坝等建筑物周围，高速旋转的绕流旋涡卷起床面泥沙， 带往下游，形成局部冲刷。河槽中床面泥沙处于运动之中，桥墩局部冲刷停 止的条件为单位时间内上游落入冲刷坑内的泥沙量与旋涡卷走的泥沙量相等 ，即输沙平衡；河滩水深小，床面糙率大，流速小(一般河滩流速小于床面 起动流速)，床面泥沙处于静止状态，墩台周围泥沙被绕流旋涡带走而形成 的冲刷坑内，没有来沙的补给，随冲刷深度增大，绕流流速逐渐减小，当流 速降低到坑内泥沙起动流速时，冲刷就停止。习惯上，河槽中墩台的冲刷称 为动床冲刷，河滩中墩台的冲刷称为清水冲刷。
悬移质、推移质和床沙之间颗粒大小的分界是相对的，是随水流流 速大小而变化的． 对桥梁上下游，因水流急剧变化，引起河床变形和桥墩附近的冲刷 ，起主要作用的是推移质和床沙。
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7.1 泥沙运动
一、泥沙主要特性