河流桥墩冲刷分析
桥墩河床冲刷方案,专家评论
桥墩河床冲刷方案,专家评论
近年来，河流水文变化频繁，导致桥墩河床冲刷问题日趋严重。
为了解决这一问题，专家们提出了多种冲刷方案。
首先，可以采用“护岸+加固”方案。
这种方案需要在桥墩附近
修建护岸，同时在冲刷严重的区域进行岸线加固。
加固材料可以选择
石方、钢板等，使其能够承受水流冲击和水下颗粒物的冲击力。
这种
方案对短期内的桥墩保护效果较好，但需要定期维护和检测，因为长
时间的水流冲刷会使加固材料变形或损坏，从而减弱保护效果。
其次，还可以采用“重构河道+减缓水流”方案。
这种方案通过
对桥墩下游的河道进行重构，增强河道的水文环境，从而减轻水流的
冲击力。
重构工程可以包括河道深度调整、河道加宽、减少河道弯曲
等措施。
此外，还可以在河道中设立一些阻水措施，如铺设防止河床
沉积的材料、设置减速堤坝等，使水流速度逐渐降低，减轻冲刷力。
这种方案对于长期保护桥墩有着良好的效果，但需要在对河道环境影
响分析等前期工作充足的情况下进行施工。
最后，还可以采用“抽水改道”方案。
该方案将水流从原来的河
床中抽离，通过新开辟的排水渠道引导水流，使桥墩附近的水流速度
降低，达到减轻冲刷力的效果。
这种方案最大的优点是对河道环境影
响最小，不会对现有的河床造成损害，适用于挑战较大的河道工程。
综上所述，解决桥墩河床冲刷问题需要综合考虑不同的方案和具
体情况。
无论采用哪种方案，都需要在施工前进行充分的调研和设计，以达到最好的保护效果。
同时，对于长期的工程，定期维护和监测非
常重要，确保保护措施的有效性。
桥墩冲刷
4、时域反射系统（TDR）
桥涵水文 道桥一班
原理： 操作装置通过传输线以一定 的速度发出一个脉冲，脉冲 沿着传输线进行传播直到其 末端，除非中间有断口，这 样一部分信号就会被反射回 来，通过研究这些信号的返 回时间，就可以计算出不连 续点的位置。 缺陷： 适用性与河床的材质有很大 关系； 只能在淡水环境下使用。
减小冲刷深度
※ 开缝的宽度、长度和位置是其非 常重要的参数（如下图所示）
23 桥涵水文 道桥一班
2、防冲刷保护新方法研究
抛枕法、软体排法以及 抛枕与软件排相结合
的方法
沙枕 XF型
碎石 排
枕
DF型
原则：
排
※对于水深流急的河床,采用抛枕法比
较合适;
※对于流速小于2.0而s或水深小于
10m的河床,可以采用软体排法；
基本思想：通过对桥墩周边的水流施加人为作用， 改变水流的流动状态或路径，从而实现弱化水流冲 刷作用的目的。
※在桥墩靠近河床位置 设置护板 ※在桥墩下游设置阻沙 槛
22 桥涵水文 道桥一班
1.4开缝防冲
※ 基 本 原 理 ： 使下冲水流转向离开 ※当开缝与护脚一起使用时,可以进一步
河床或减小下冲流对河床的冲击,
桥涵水文 道桥一班
影响因素
分 类
6
三种冲刷的示意图
自然演变 冲刷
桥涵水文 道桥一班
一般冲刷
局部冲刷
7
2
桥墩冲刷
实例
8 桥涵水文 道桥一班
桥墩冲刷的实例
9 桥涵水文 道桥一班
桥墩冲刷的实例
10 桥涵水文 道桥一班
3
桥涵水文 道桥一班
桥墩冲刷的监测
1、光纤布拉格光栅传感器监测 2、声呐监测 3、雷达监测 4、时域反射系统 5、金属滑块装置 6、其他
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
桥墩的允许冲刷深度概念
桥墩的允许冲刷深度概念
桥墩的允许冲刷深度是指在河流、河道或水域中，桥墩基础所
能承受的最大冲刷深度。
冲刷深度是指水流在河床或河岸侵蚀的深度，也可以理解为河流水流对桥墩基础造成的侵蚀深度。
这个概念涉及到桥梁工程、水利工程和土木工程等多个领域。
桥墩的允许冲刷深度需要根据具体的工程情况来确定，一般需要考
虑以下几个方面：
1. 水文地质条件，包括河流的水流速度、河床的土壤类型和坡
度等因素。
不同的水文地质条件会对冲刷深度造成不同程度的影响。
2. 桥梁结构设计，桥墩的形状、材料和基础设计等都会影响允
许冲刷深度的确定。
例如，桥墩的形状是否容易受到水流冲刷，桥
墩的材料是否耐蚀等。
3. 水流变化情况，考虑河流水位的变化、洪水情况以及季节性
水流变化等因素，这些都会对冲刷深度的确定产生影响。
4. 环境保护和安全考虑，在确定桥墩的允许冲刷深度时，还需
要考虑对河流生态环境的影响以及桥梁结构的安全性。
总的来说，桥墩的允许冲刷深度是一个综合考虑水文地质条件、桥梁设计、水流变化和环境保护等因素的工程技术问题。
工程师需
要根据具体情况进行科学合理的评估，以确保桥梁结构的安全性和
可靠性。
桥墩河床冲刷方案
桥墩河床冲刷方案一、引言桥梁是连接两岸的重要交通设施，而桥墩是桥梁的支撑结构，承受着河流水流的冲刷力。
河床冲刷是指河水流经桥墩底部时，由于水流速度的加快和水流对底部岩石和土壤的冲刷作用，导致桥墩周围土壤被冲刷而形成空洞、裂缝或者导致桥墩基础失稳。
因此，研究和制定有效的桥墩河床冲刷方案对于确保桥梁结构安全稳定具有重要意义。
二、河床冲刷机理1. 水动力作用水动力作用是引起河床冲刷的主要因素之一。
当河水经过狭窄通道时，由于通道断面变窄或者形状变化等原因，会导致水流速度加快。
快速流动的水会对底部岩石和土壤产生巨大压力和剪切力，进而引起冲刷。
2. 水质因素除了水动力作用外，水质因素也会对河床冲刷产生影响。
含有较高浓度的悬浮物和溶解物的水流经过桥墩底部时，会对底部岩石和土壤产生化学侵蚀作用，加剧冲刷现象。
3. 河流演变河流演变是河床冲刷的长期影响因素。
河流在长时间内的侵蚀作用下，会使河道形态发生变化，进而导致水流在桥墩底部形成涡旋和水流集中现象，加剧冲刷。
三、桥墩河床冲刷方案研究现状1. 桥墩保护措施为了减少桥墩受到河床冲刷的影响，研究者们提出了一系列保护措施。
例如，在桥墩周围设置护岸、挡土墙等结构物来减缓水流速度；采用阻力型材料来增加水与岸壁之间的摩擦力；设置导流堰等措施来改变水流方向等。
2. 水力学模型研究为了更好地理解和模拟桥墩河床冲刷过程，研究者们开展了大量的水力学模型研究。
通过模拟实验，可以观察到水流在桥墩底部的流动情况，进而推测出冲刷的机理和规律。
这些模型研究为制定桥墩河床冲刷方案提供了理论依据。
3. 数值模拟方法为了更准确地预测和评估桥墩河床冲刷情况，研究者们采用了数值模拟方法。
通过建立数学模型和计算流体力学方法，可以对水流在桥墩周围的流动进行精确计算和分析。
这些数值模拟方法为制定有效的河床冲刷方案提供了重要参考。
四、桥墩河床冲刷方案设计原则1. 安全性原则在设计桥墩河床冲刷方案时，首要考虑的是保障桥梁结构的安全性。
河流冲刷对桥墩承载力的影响分析
力+纵向水平力组合竖向力+纵向水平力荷载组合计算如下：
柱底组合纵向弯矩 1 048 kN； 竖向力+横向水平力荷载组合
计算 497．1 kN。
4．5 桩、柱截面强度、稳定性验算结果汇总
根据 JTG D63－2007《公路桥涵地基与基础设计规范》第
5．3．3 条第一款。单桩轴向受压承载力容许值：
∑ [ Ｒa ]
=
1 2
n
× U qik li + Ap qr
i=1
式中： qr= m0 λ [ [ fao ] + k2 γ2 [ h － 3] ] ； U 为桩基周长；
qik 为桩侧土体摩阻力； Li 为土层厚度； Ap 为桩基截面面积；
四川建筑 第 39 卷 1 期 2019. 2
141
·工 程 结 构·
2，一联桥面的制动力为 1560×2×10% = 312kN，7 号墩按刚
表 1 7 号桥墩标高与桩长
项目
原设计河床 原设计河床 地面线 冲止标高线
现河床 地面线
现河床 冲止标高线
标高 /m
41．07
29．45
31．22
25．91
桩长 /m
32
21．72
23．5
18．18
度分配的制动力为 51．938 54 kN。
7 号墩温度力与制动力合计为 125． 541 8 kN。距柱底
13．3 m。
4．4 恒载
根据原设计图纸计算，柱底以上恒载为 2 690．968 kN，纵
向汽车荷载 1 512．635 kN，横向汽车荷载 978．763 5 kN。竖向
桩长见表 1。 4．3 7 号桥墩纵向水平力
浅析跨河桥梁桥墩局部冲刷_何小兰
V V0 ' hb h0 ' V0 V0
3/4
（有底沙补给） （无底沙补给）
K K 2
式中， h0 为圆柱桥墩的极限冲刷深度（m） ； 为泥沙 沉速；其他参数同前，均可由相应的图表查出。 （2）美国现行推荐公式 2000 年，以 Richardron 为首的专家组发表了联邦公 路局所推荐的有关桥梁冲刷预测的河流稳定性估算方法。美 国水利工程通报（HEC-18）推荐的桥梁局部冲刷公式如下：
hs K K B10.6 V V0'
： 当 V＞V0（动床冲刷）
V V0 ' hs K K B10.6 V V0 ' ' V0 V0 ，一般冲刷后床面算 式中， hs 为桥墩局部冲刷深度（m）
nHale Waihona Puke 起； K 为墩型系数，可查规范表得到； B1 为桥墩计算宽度； V 为一般冲刷后垂线平均流速； V0 为河床泥沙启动流速；d 为河床质平均粒径；V0 为墩前泥沙起冲流速； K 为河床颗粒 影响系数。 （ 2 ） 65-2 式 （ 修 正 ） ， 《公路桥位勘测设计规范 （JTJ062-91） 》关于桥墩冲刷计算的常用公式。 图4 桥墩局部冲刷示意图 2．流体特征因素影响 水流是引起桥墩冲刷动力因素。桥墩局部冲刷坑深度与 水流强度成反比。水流对桥墩局部冲刷的影响主要表现在以 下 3 个方面： ① 当行近流速小于床沙起动流速时，会出现清水冲刷， 即在桥梁墩台周围出现冲刷坑，而无上游来沙补给。 ② 当行近流速大于床沙起动流速时，会出现动床冲刷。 即桥墩周围泥沙整体发生运动， 冲刷坑内可以得到来沙补给。 这时，冲刷深度与流速成反比，当流速达到一定值后，局部 冲刷深度不再增加。 ③ 当行近流速小于床沙起冲流速时，床面泥沙静止不 动，桥梁墩台周围不发生局部冲刷。 3．河床质特征因素影响 河床组成条件则是桥墩局部冲刷的被动因素，与水流条 件之间形成相互协调的稳定关系，形成较为稳定的冲刷坑深 度。当河床组成抗冲能力弱，则桥墩局部冲刷坑大，河床组 成抗冲能力强，则桥墩局部冲刷坑就会较小。一旦水流条件 发生改变，则冲刷坑深度也会发生改变，形成新的稳定协调 关系。 四、桥墩局部冲刷计算分析 水下冲刷尤其是由桥墩引起的局部河床冲刷一直是国内 外学者关注的研究课题，研究者们根据影响桥墩冲刷的因素 的主要参数建立了很多预测冲刷深度的公式，大都采用了半 理论半经验的方法，目前尚未发现纯理论的推导公式。公式 理论依据主要有绕流挤压流动模式、墩周漩涡束紊流合流速 理论、纵向泥沙平衡理论、马蹄形漩涡理论、墩周清水缓流 切线流速理论等。根据理论和试验资料先建立局部冲刷深度 的关系式，公式中的修正系数和指数通过试验数据来获得。 目前国内现行的桥墩局部冲刷公式就是采用了这种理论与试 验结合的方法进行分析得到的。 1．国内规范公式 国内常用来计算桥墩局部冲刷的主要有 65-1 和 65-2 式。在《公路工程水文勘察设计规范》中，推荐采用 65-1 和 65-2 修正式计算桥墩局部冲刷。 （ 1 ） 65-1 式 （ 修 正 ） ， 《铁路桥渡勘测设计规范 （TBJ-86） 》推荐的非粘性土河床桥墩局部冲刷公式。
桥墩局部冲刷研究
件下， 靠近 自由水面处 的向下水流几乎没有本质 桥 墩 局部 冲刷 一 直 是 冲 积 性 河 流 中 桥 墩 失 的差别。但在床面附近 ， 由于冲刷坑的出现与否，
１概 述
稳和桥梁水毁的主要原 因。多年来 的研究和实践 证明 ， 桥墩局部冲刷具有突发性 、 灾难性 ， 可导致 桥墩的移位 、 沉陷， 桥面的断裂 、 变形， 甚至整座桥 梁突然坍塌 。 一直以来 ， 很多学者都致力于桥墩局 部冲刷机理的研究 ， 取得了显著的成果” 。因此 ， 结合已有成果对桥墩周 围的水流结构 、冲刷 的发 展 过程 、以及 冲刷 坑深 度 的影 响 因素 的研究 现 状 进行了详尽的介绍 ，并对未来的研究方向进行了
工１ Ｉ 程 科 技
科
桥墩局部冲刷研究
房世 龙 杨 国巍
（、 １南通航运职业技术学院 交通工程 系， 江苏 南通 ６ １ ２ 哈尔滨市水务科学研 究院， ２００ 、 黑龙江 哈 尔滨 １０ ０ ） ５０ １
摘 要： 桥墩冲刷一直是冲积性河流 中桥墩 失稳和桥 梁水毁的主要原 因。结合 已有的研 究成果对桥 墩周 围的水流结构、 部冲刷 的发展过 程、 局 以及 冲刷 坑 深 度 的影 响 因 素 的研 究现 状 进 行 了详 尽 的介 绍 ， 对 未 来 的 研 究 方 向 进 行 了展 望 。 并 关 键 词 ： 墩 ； 部 冲刷 ； 流 结构 桥 局 水
图 １圆柱 形 桥 墩 附近 的 水 流 结 构
展过程并准确地估计冲刷坑 的深度 ，有必要对桥墩周围 的水流结构进行研究并量化 它 们对 桥 墩周 围床 面的 影 响 。许多研究者通过大量的 室 内实验 对 桥 墩 周 围 引 起 冲 刷的高强度 的紊流场和旋涡 体 系 进行 了深 入 的研 究 。研 究 结 果 表 明 ，水 流 的 ｊ维 边 三 界层分离和多重旋涡体系使
桥墩冲刷实验
桥墩冲刷实验一、实验目的：桥梁是道路跨越河流的主要形式，它起到保障公路运输畅通和排泄洪水的作用。
但近年来由于城市建设规模的发展，建筑工程的沙石用量剧增，邻近城区的河道采沙对跨河工程的安全造成了很大威胁。
在桥梁的水毁事件中，桥墩冲刷是最主要的原因，冲刷严重影响着桥梁的整体稳定。
本实验旨在通过创新的手段对实际工程中河流冲刷桥墩进行实验模拟，探讨测量桥墩周围冲刷地形的方法，并提出相对比较理想的保护桥墩措施，确保流水经过桥墩时对其周围的泥沙产生较小的影响。
从而为实际防治桥梁水毁提供实验依据，达到保护桥墩基础、维护桥墩稳定的目的。
二、实验原理：1. 本实验为模型砂启动流速试验，模型冲刷历时t=3h。
2. 当桥墩冲刷坑内存在水体时，水体与坑壁上泥砂的交界线即为桥墩冲刷坑与水面高度相对应高程的等高线。
利用这一原理，通过拍摄不同水面高度下的水面与泥砂的交界线，我们可以得到不同高程下的冲刷坑等高线。
3、桥墩的冲刷引起桥墩冲刷的主要原因有两个：一是由于桥墩阻水而在墩前形成壅水产生下移螺旋流，立轴漩涡体系向下游传播发展，在桥墩下游形成回流区，该回流区的流动是有旋流动，漩涡的中心形成真空，卷起泥沙带往下游，从而导致河床下切；二是由于桥墩阻水形成侧向绕流产生马蹄形螺旋流淘刷两侧地形，从而导致桥群周围床面的冲刷，在马蹄形漩涡的作用下，桥墩周围河床上的泥沙被冲起带向下游，逐渐形成冲刷坑。
当冲刷坑发展到一定深度时，水流能量减弱，冲刷逐渐停止。
因此，冲刷坑的形成是由局部水流条件的改变引起的。
三、实验内容和步骤（一）实验前准备1．矩形、圆柱桥墩模型的制作。
2、在槽的中部填入实验沙，两端用挡板固定，适当捣实使沙平整且挡板和沙坑高度一致。
调节升降轮9使10水位控制板升高到与水平线成60°左右位置。
3、流量调节与控制。
插上电源，先用阀2控制流量，保持水流平稳缓慢上升，让水流慢慢浸过沙坑。
同时仔细观察沙坑在水流下平整度，对局部不平稳处应及时调整。
第七章 桥墩和桥台冲刷总结
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
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：
桥涵水文
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；
桥涵水文
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。
桥墩河床冲刷方案
桥墩河床冲刷方案河流在自然界中起着重要的作用，为人类社会和自然生态系统提供了丰富的资源。
然而，随着城市化进程的加快和人类活动的增加，一些河流的自然生态系统受到了破坏，河床冲刷成为了一个严峻的问题。
是解决这一问题的关键途径之一。
河流是地球上的重要水系之一，它们给人们生产生活提供了宝贵的水资源。
然而，在城市发展过程中，由于城市排水系统和河道治理不到位，加之气候变化的影响，一些河流的水量剧烈波动，导致了河床冲刷的现象。
河床冲刷不仅破坏了沿岸的生态系统，还给沿岸居民的生产生活带来了极大的困扰。
在这种情况下，研究桥墩河床冲刷方案变得尤为重要。
在桥墩河床冲刷方案中，首先需要对河流的地理和气候条件进行全面的考察。
不同地区的河流特点各不相同，因此在制定桥墩河床冲刷方案时，必须根据当地的具体情况进行调查和研究。
通过对河流的水文、水文、地质和生态等方面进行综合分析，可以更好地了解河流的特点和规律，为后续的河床冲刷方案制定提供科学依据。
其次，在制定桥墩河床冲刷方案时，需要考虑到桥梁的结构和功能。
桥梁是连接城市交通的重要设施，对于桥梁的安全性和稳定性都有着严格的要求。
然而，由于河床冲刷的存在，桥墩的稳定性受到了极大的影响。
因此，在制定桥墩河床冲刷方案时，需要综合考虑桥梁的结构和功能，确保桥梁在河床冲刷的情况下仍能够正常使用。
在桥墩河床冲刷方案中，除了对桥梁和河流进行综合考虑外，还需要考虑到当地的生态环境和社会经济发展。
河床冲刷不仅会破坏当地的生态系统，还会影响当地居民的生产生活。
因此，在制定桥墩河床冲刷方案时，需要综合考虑当地的生态环境和社会经济发展，确保方案的实施不会给当地居民带来更大的困扰。
梳理一下本文的重点，我们可以发现，桥墩河床冲刷方案是解决河流河床冲刷问题的关键途径之一。
在制定桥墩河床冲刷方案时，需要全面考虑河流的地理和气候条件、桥梁的结构和功能、当地的生态环境和社会经济发展等因素，以保障方案的科学性和可行性。
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。
九江大桥桥墩冲刷机理分析及防护对策
国 内 尚无 针 对 冲 刷 防 护 的 正 式 的施 工规 范 、规 程 和 质 量 检 验 评 定 标准 ，本
次 方 案 设 计 参 照 交 通 运 输 部 《 道 整 航
桥 墩 位 置 处 河床 高程 变 化 的统 计 数 据 ， 局 部冲刷 深度 较大 的桥墩 有 １ 、２ ９＃ ０
３防冲刷 措施
３１ 平 面 布 置 ．总
冲 淤 进 行 整 体 观测 ；跟 踪 检 测 为 工 程 实 施 完 成 后 继 续 定 期进 行 的检 测 ，将 为 工 程 效 果 评 价和 总 结 工程 经 验 直 接 提 供 依
据。
有 原佛 开 高 速 九江 大 桥 及 扩 建 的大 桥 。
附 近 局 部 糙 率 ， 对 于减 小桥 墩 附近 流 速 也 起 到 一 定 的 积 极 作 用 ， 从 而 达 到 保 护
般 冲 刷 和 局部 冲 刷 。一 般 冲 刷 是 由于
桥 的建 成减 小 了过 水 断 面 ，加 大 了水 流
流 速 ， 通 常 冲 刷 不 严 重 ， 经 过 一 段 时 间 一
验 收 分 区作 每 日河 床 检 测 ， 及 时分 析 袋
参考文献 ： ｉ 】 江 大桥 １九 中刷 防 护 工 程 ． 东省 航 运 广
规 划 设 计 院 ．０ ．０ ２ ０９ １
３ 珠 水 ． ｕＡ６ｓ ＩＮ ８ 江 运ｚ ＪＮ ＨＹ ＨＩ ｕｕ
构 ， 整 个 防护 范 围在 最 上 层 覆 盖 厚度 为 １ ５ 的护 面块 石 ，护 面 块 石 规 格 为３ ～ ．ｍ Ｏ ８ ｋ 。在 护 面块 石 下 方 整 个 防护 范 围 内 ０ｇ
覆盖 一层 厚 度 为 ｌ 级 配碎 石 ，级 配 碎 ｍ的
现代水文学浅析桥墩局部冲刷
现代水文学浅析桥墩局部冲刷摘要: 本文通过对现有的桥墩冲刷防护方法和防护桥墩周围冲刷的方案和辅助措施分析，查阅了关于桥墩局部冲刷特征及冲刷机理的研究方法，分析了桥墩特征、流体特征等因素对桥墩局部冲刷的影响，最后总结出了有效的防冲刷保护措施。
关键词:桥墩冲刷冲刷机理保护措施引言：桥墩冲刷是一种普遍存在的现象，由于桥墩冲刷影响因素众多，对于冲刷研究也是最近几年的热门课题。
一些偶然性的水文现象和水流的不稳定问题对于桥墩破坏都具有决定性影响。
桥墩局部冲刷一直是冲积性河流中桥墩失稳和桥梁水毁的主要原因。
多年来的研究和实践证明，桥墩局部冲刷具有突发性、灾难性，可导致桥墩的移位、沉陷，桥面的断裂、变形，甚至整座桥梁突然坍塌。
一直以来，很多学者都致力于桥墩局部冲刷机理的研究，取得了显著的成果。
因此，结合已有成果对桥墩周围的水流结构、冲刷的发展过程、以及冲刷坑深度的影响因素的研究现状进行了详尽的介绍，并对未来的研究方向进行了展望。
处理桥墩局部冲刷的传统方法目前尚不完善这些方法包括在桥墩基础周围采用铺填块石或柔性沉排。
有些情况下可采用在桥墩固定刚性护圈的方法以减少冲刷的可能。
本文旨在回顾现有方法的有效程度,同时评价冲刷防护的新方法。
1.桥墩局部冲刷的特征桥墩周围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漩涡体系。
漩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马蹄形漩涡、桥墩两侧水流分离引起的尾流漩涡。
漩涡体系在墩后及两侧还不断地由床面附近释放出小漩涡，向水面发展[2]。
绕桥墩周围扩散的马蹄形漩涡的两翼，在尾流漩涡释放时，任何一侧每释放一个尾流漩涡，就出现一个低压中心，牵动马蹄形漩涡区内的流体做横向摆动。
当尾流漩涡发展到下游时，马蹄形漩涡体系则向后退入冲刷坑内。
这样，随着尾流漩涡的释放，马蹄形漩涡不断地进行着横向、竖向和前后摆动。
2.桥墩局部冲刷的机理由于水流通过圆柱体时加速,造成平头墩的侧翼形成较高的流速。
水流对桥墩局部冲刷的影响及保障措施
水流对桥墩局部冲刷的影响及保障措施摘要：对于桥墩局部冲刷及其防护的研究是重要和必要的，是桥梁建设的前提和关键，随着交通事业的发展，桥梁的规模越来宏伟，桥墩形态和尺寸富有变化，桥墩所处环境越来越复杂。
我国桥梁建设已经走在世界前列，桥墩局部冲刷与防护研究已经领先世界。
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。
文章系统地从桥墩局部冲刷的机理出发，分别对墩周流场、冲刷种类和影响因素三个方面进行了研究进展的归纳总结，最后对防护的方法与措施进行了归纳。
关键词：桥墩；冲刷机理；局部冲刷；防护措施0 引言水下桥墩的建设减小了桥下河道过水面积，增加了河床的边界阻力，使得桥墩上游水位抬高形成桥墩壅水，桥墩还使得墩周紊动增强。
墩前强烈的下降流、由二次流产生的漩涡系和过坑的主流构成了桥墩局部冲刷的基本动力条件。
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，部分埋置于岩土之中，部分置于流体中，因其阻碍和妨碍与扰乱，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；另一方面，使桥墩埋置于岩土中墩身周围的泥沙因流体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。
在局部冲刷过程中，墩周三维水流与桥墩、泥沙间具有复杂的相互作用：桥墩改变来流结构，水流改变泥沙受力状态引起泥沙运动，近底高浓度的悬浮泥沙又反作用于水流，水、沙间相互制约，相互影响，使局部冲刷的影响因素众多，机理极为复杂。
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，非常重要，故引起人们高度重视，激发科研工作人员前赴后继对其展开研究，并产生诸多研究成果。
水流对桥墩的冲刷的初步认识及水毁防治
水流对桥墩的冲刷的初步认识及水毁防治水流对桥墩的冲刷的初步认识及水毁防治前言随着我国公路桥梁建设规模提高，数量增加,以及自然灾害，特别是洪水，泥石流等对公路桥梁破坏严重的的自然灾害频发，造成桥梁水毁灾害不断发生。
在公路工程中, 桥梁是跨河构造物, 由于桥梁直接遭遇洪水的冲击, 发生水毁的概率较高, 造成严重损失。
桥梁一旦发生水毁, 轻者使墩台发生沉陷、裂缝; 重者冲断引道, 冲垮全桥, 使交通中断, 给公路运输造成严重损失。
结合我们的专业特色，以及在模拟桥墩冲刷实验的基础之上，我们小组对桥墩的冲刷问题及水毁的预防与治理措施做如下的初步认识。
正文桥梁水毁的原因主要有以下几个方面在造成桥梁水毁的重大事故中，占绝大多数的是由于排洪与输沙不畅导致桥前大量壅水造成桥下严重冲刷、桥基埋深不够受冲发生沉陷或倒塌、桥基附近土层抗冲性差而未能防护到位等原因。
宝成铁路石亭江铁路大桥综上所述，特大洪水暴雨等引起的桥基局部冲刷是桥梁破坏的罪魁祸首，洪水引起的桥基局部冲刷是引起桥梁破坏的首要原因，对此世界各国高度重视，每年都要投入大量的人力、物力和财力进行水毁抢修和修复，然而即使这样也已经付出了沉痛的代价甚至是宝贵的生命。
必须防患于未然，变被动为主动，因此研究桥墩的局部冲刷对于桥梁的稳定性及工程的安全性至关重要。
因此我们结合专业特色，通过理论分析与实验验证，对桥墩的冲刷机理做了如下初步认识。
1.水流的冲淤分析天然河道中的水流一般都是程度不同的紊流。
由于天然河床的多变性, 使得河道中的水流瞬息万变, 由无数个互相作用的小漩漓沿着河床螺旋式向下流动。
水流和河床间长期互相作用的结果, 使河床发生了冲刷和淤积现象。
水流运动是一种机械运动, 它必然遵循自然界中一切机械运动规律。
所以水流和河床长期互相作用的结果, 使河床一部下凹称之为冲刷, 另一部分凸起称之为淤积。
那么水流是怎样进行冲刷的呢？水流运动对河床产生一个冲击力，冲击力的大小取决于水流的流速和流量。
跨江大桥桥墩冲刷原因及计算方法探讨
６
¨ 霹
＝
ｏ ＋ ， － １ 嘉） ｓ （ 一４（ ， ｏ２ ． ６
．
（ ） １．
［ ］ Ｂ Ｅ Ｓ Ｒ ｃｌ ｔ ＨＷ ｈ ｎ Ｌ ｃｌ ｃｕ ｒｕｄＣ ｌ ｄ — ２ Ｒ Ｕ Ｅ ＳＧＮｉ ｌ ， Ｓ ｅ ． ｏａＳ ｏｒ ｏ ｎ ｙｉ ｒ ｏｅ Ａ ｎｉ ｃｌ ｉｒ［ ］ Ｊｕｎｌｏ Ｈｙｒｕｉ Ｒ ｅｅ ， ９７ １ （ ） ２９— ａ Ｐｅｓ Ｊ ．ｏｒａ ｆ ｄａｌ ｒａｈ １７ ，５ ３ ：１ ｃ
参 考文 献
［ ］ ＭＥ Ｖ Ｌ ＥＢ Ｗ． ｈｅ ｅ １ Ｌ ＩＬ Ｃ ｉ Ｙ ｅ—ＭｅｇＴｍ ｃｌ ｆ ｃｌｃｕ ｔ ｗ ｎ ． ｉｅｓａｅ ｏ ｌ ａ ｓｏ ｒ ｒｏ ａ
ｂ ｄ ｅ ｉｒ． Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｉ ｒ ｇ ｐ ｅ ｓ ｏ ｒ ａ ｏ Ｈｙ ｒ ｕ ｉ Ｅｎ ｉ ｅ ｒ ｇ， ＡＳ ｄａｌ ｃ ｇｎ ｅ ｎ ｉ ＣＥ， １ ９ ９９
采砂 坑 与河道 的相对 位置 等．
走， 余下粗 颗粒床沙 留在床面 ， 到护面层 的作 用． 起
根 据桥 墩 冲 刷 的现象 和 机理 可知 ， 响 桥墩 局 影 部 冲刷 的因 素很 多 ． 水 流 方 面 ， 水 的 密 度 Ｐ 粘 在 如 、
性 系数 水 流流 速 、 水深 ｈ 及重 力加 速度 ｇ 在河 。 ；
马蹄形 涡 流 、 尾迹 涡 流等特 征 的水 流 ． 这些 复杂 的水
流结 构交 叉作用 导 致 水 流 的强 烈 脉 动 ， 而 冲刷 墩 从
旁周 围附 近 的床 沙 ， 起 的床 沙 都 被水 流 中漩 涡 挟 掀
带 流走 ， 形成 桥墩 周 围的局部 冲刷坑 ． 冲刷过 程 而 在 中， 冲刷坑 上游 坡面 有一个 很锐 利 的边缘 ， 边缘 不时 发 生随机 性 的 崩 塌 ， 沙 落 入 坑 内， 水 流 带 到 下 泥 被 游． 冲刷坑 扩 大加深 ， 直至水 流 的冲刷 作用 减弱 到等 于床 沙 的抗 冲能力 时 ， 才达 到 冲刷 的相对平 衡 ． 桥墩 冲刷 和来 流 的含 沙 量有 关 ． 因为 水 流带 来
水流对桥墩的冲刷的初步认识及水毁防治
水流对桥墩的冲刷的初步认识及水毁防治前言随着我国公路桥梁建设规模提高，数量增加,以及自然灾害，特别是洪水，泥石流等对公路桥梁破坏严重的的自然灾害频发，造成桥梁水毁灾害不断发生。
在公路工程中, 桥梁是跨河构造物, 由于桥梁直接遭遇洪水的冲击, 发生水毁的概率较高, 造成严重损失。
桥梁一旦发生水毁, 轻者使墩台发生沉陷、裂缝; 重者冲断引道, 冲垮全桥, 使交通中断, 给公路运输造成严重损失。
结合我们的专业特色，以及在模拟桥墩冲刷实验的基础之上，我们小组对桥墩的冲刷问题及水毁的预防与治理措施做如下的初步认识。
正文桥梁水毁的原因主要有以下几个方面在造成桥梁水毁的重大事故中，占绝大多数的是由于排洪与输沙不畅导致桥前大量壅水造成桥下严重冲刷、桥基埋深不够受冲发生沉陷或倒塌、桥基附近土层抗冲性差而未能防护到位等原因。
宝成铁路石亭江铁路大桥综上所述，特大洪水暴雨等引起的桥基局部冲刷是桥梁破坏的罪魁祸首，洪水引起的桥基局部冲刷是引起桥梁破坏的首要原因，对此世界各国高度重视，每年都要投入大量的人力、物力和财力进行水毁抢修和修复，然而即使这样也已经付出了沉痛的代价甚至是宝贵的生命。
必须防患于未然，变被动为主动，因此研究桥墩的局部冲刷对于桥梁的稳定性及工程的安全性至关重要。
因此我们结合专业特色，通过理论分析与实验验证，对桥墩的冲刷机理做了如下初步认识。
1.水流的冲淤分析天然河道中的水流一般都是程度不同的紊流。
由于天然河床的多变性, 使得河道中的水流瞬息万变, 由无数个互相作用的小漩漓沿着河床螺旋式向下流动。
水流和河床间长期互相作用的结果, 使河床发生了冲刷和淤积现象。
水流运动是一种机械运动, 它必然遵循自然界中一切机械运动规律。
所以水流和河床长期互相作用的结果, 使河床一部下凹称之为冲刷, 另一部分凸起称之为淤积。
那么水流是怎样进行冲刷的呢？水流运动对河床产生一个冲击力，冲击力的大小取决于水流的流速和流量。
天然河床多为泥砂组成, 泥砂颗粒的大小, 决定了泥砂在水流中的动态。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２０１ ４住
中 国
水
运
ＶｏＩ ．１ ４ Ｏｃ ｔｏ ｂｅｒ
Ｎ ｏ．１ ０ ２０１ ４
１ ０月
Ｏ ｈ ｉ ｎ ａ Ｗａ ｔ ｅｒ Ｔｒ ａｎ ｓｐ ｏｒ ｔ
河 流桥 墩 冲刷 分析
俞 艳 ，何 思 明
（ １ ． 西 南 科 技 大 学 土 木 工 程 与建 筑 学 院 ，绵 阳 ６ ２ １ Ｏ １ ０ ； 中国 科 学 院 水 利部 成 都 山地 灾 害 与环 境 研 究所 ，成 都 ６ １ ０ ０ ４ １）
引起 桥 墩 冲 刷 的 因 素 众 多 ，河 流宽 度 、 床 沙 中值 粒 径 、 断 面 形 态 、 泥 沙容 重 、 河 道 比降 、 泥 沙 级 配 、 桥 墩 形 状 及 大 小 、 水 流 密 度 、粘 滞 性 、 来 流 平 均 流 速 、 水 深 等 都 会 对 冲 刷
深 度造 成 影 响 。 四 、 桥 墩 冲 刷 计 算
始有冲刷坑 的出现且发展趋势为 随着 流速的增大而增大直至
达 到 或 者 超 过 泥 沙 的起 动 速 度 【 ３ ；在 达 到 或 超 过 起 动 速 度 后 ，
有桥梁损毁事故 中，水毁 的比例最高 ， 占事故的 ７ ０ ％以上。
因此 ， 在 对 桥 梁进 行 设 计 时 ，桥 墩 的 埋 置 深 度 是 个 重 大 难 题 。 埋 置 深 度 太小 ，桥 梁 的 安 全 性 得 不 到保 障 ，埋 置 深 度 过 大 将
Ｊ
。
夹 角的 影响主 要 体现在 对 阻水 宽度 及迎 水形 状 的改变 研 究 表 明 ，在 有 夹 角 存 在 时 局 部 冲 刷 深 度 将 比 正 交 时 更 大 。 因为 有 夹 角 时 ，桥 墩 的阻 水 面 积 相 应 的 增 大 了且 桥 墩 的
迎 水 形 状 也 会 因为 夹 角 的改 变 而 发 生改 变 。
摘
要 ：近年来桥梁 损毁事故常有发生 ，桥梁 的安全性成为重要研究课题 。结合最新资料对大桥桥墩周 围复杂水流
结 构 进 行 了详 细 分析 ，再 分 别 从 墩 形 、 水 流 速 度 及 水 流 方 向 与墩 轴 交 角对 局 部 冲 刷 影 响 进 行 了探 讨 ，对 冲 刷 影 响 因
素进行 了概括总 结 ， 一般冲刷和局部冲刷深度计 算公 式的实际应 用条件 及范围进行 了分析说 明，对 当前 研究中存
目前 一 般 冲 刷 计 算 公 式 是 根 据 别 列 柳 勃 斯基 假 定 、 输 沙
平衡 原 理 及 冲 止 流 速 思 想 … 建 立。
且 随 着 河 流 中 水 流 及 泥 沙运 动 状 态 的 改 变 而 不 断地 变 化 。为 了方 便 研 究 与 计 算 ，研 究者 们 将 上 述 过 程 分 为 了 自然 冲 刷 、
２ ． 流 水速 度
一
、
随着 当今社会 的发展 ，桥梁 的修 建逐渐增 多，其 对社会
经 济 和 交 通 运 输 发 展 所 作 出 的 贡 献 也 越 来 越 大 ， 因 此 桥 梁 的 安 全 性 问题 成 为 了 一 个 重 要 的研 究 课 题 。据 资 料 统 计 ，在 所
来 流 水 速 度对 冲 刷 的 结 果 影 响 很 大 ，当 流 速 很 小 时桥 墩 将 不 发 生 局 部 冲 刷 ； 当流 速 增 大至 泥 沙 始 冲 流 速 时 ，墩 前 开
１ ． 一 般 冲 刷 计 算
形成 紊流 区。紊流 区结 构十分复杂 ，它包括 迎水面的下降水 流及 绕流形成 的马蹄形 漩涡和桥 墩两侧分离 形成 的尾 流漩 涡
以及 在 墩 两侧 和墩 后形 成 的 小 漩 涡 ｌ １ ｊ 。 冲 刷 是一 个 复杂 的 过 程 ， 三 种 不 同 的形 式往 往 交 织 进 行 ，
在 的 问题 和 解 决 方法 及 未 来研 究 方 向进 行 了 展 望 。 关 键 词 ：桥 墩 冲 刷 ；影 响 因 素 ；局 部 冲 刷 ；冲 刷 深 度
中 图分 类 号 ：Ｕ ４ ４ ２ ． ３
前 言
文献标识码：Ａ
文 章编 号 ： １ ０ ０ ６ — ７ ９ ７ ３（ ２ ０ １ ４ ）１ ０ — ０ ２ ２ ７ ～ ０ ４
一
（ １ ） 别 列柳 勃斯 基 假 定 思 想 是 指 当 桥 下 水 流 断 面 面 积 增 大 到 使桥 下 流 速 等 于 河 槽 天 然 流 速 时冲 刷 停 止 且 根 据 此 假 定
般 冲 刷 及 局 部 冲 刷 三 个 相 互 独 立 的 过 程 ，并 假 定 它 们 相 继
建立 的一般冲刷经验公 式如下 ：
（ 包氏公式）
发 生进 行 ¨ ２ ｌ 。 在 计 算 时 可 分 别 进 行 独 立 计 算 后 汇 总 ， 以 求 得
桥墩周 围最大冲刷 深度 。
旦
河 流 中桥 墩 的建 造 使 其 附 近 的水 流 断 面 面 积 减 小 ， 改变 了 原 来 的水 流 及 泥 沙运 动 规 律 ，桥 墩 周 围 水 流 速 度 增 大 ，会 引 起 对 河 床 的冲 刷 。 冲 刷 通 常 是 由 自然 演变 的 冲 刷 、 过 水 断 面 的 减 小 而 引起 的一 般 冲 刷 以 及 桥 墩 周 围 产 生 的 局 部 冲 刷 三 个 部 分 组 成 。其 中 最主 要 的 是 局 部 冲 刷 ，来 流 水 遇 到 桥 墩 阻 挡 时将 会 在 桥 墩 前 部 形 成 水 面 涌 波 及 下 降水 流 ，在 桥 墩 周 围
河床 的泥 沙开 始起动并对冲刷坑形成一 定的补偿作用 ，冲刷
深 度 也 会 随 着 速 度 的增 大 而 缓 慢 增 加 直 至 达 到 平衡 状 态 。
３ ． 水 流 方 向 与墩 轴 夹 角
会造成经济 上的浪费 。对桥墩冲刷 深度进行预测计算将 是一
个有效的解决手段 。
二 、桥 墩 冲 刷 分 析