桥涵水文 第七章 桥墩桥台冲刷计算
冲刷计算
4.4.1自然冲刷河床演变是一个非常复杂的自然过程，目前尚无可靠的定量分析计算方法，根据《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30—2002）中7.2条的要求，河床的自然冲刷是河床逐年自然下切的深度。
经深入调查，桥位处河段整体无明显自然下切现象，由于泥沙淤积，河床会逐年抬高，本次计算不考虑自然冲刷的情况。
4.4.2一般冲刷大桥建成后，由于受桥墩阻水影响，桥位断面过水断面减小，从而引起断面流速增大，水流挟沙能力也随之增大，会造成桥位断面河床冲刷。
根据地质勘察报告，桥位处河床为砂卵石层，河床泥沙平均粒径为40（mm ）。
按《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30—2002）的技术要求，非粘性土河床的一般冲刷可采用64—2简化公式计算：()max 66.029.02104.1h B B Q Q A h cc p ⎭⎬⎫⎩⎨⎧-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=μλ公式中： h p ——桥下河槽一般冲刷后最大水深（m ）； Q 2——桥下河槽部分通过的设计流量（m 3/s ）； Q c ——天然状态下河槽流量（m 3/s ）；A ——单宽流量集中系数 15.0⎪⎪⎭⎫⎝⎛=H B A ；B C ——计算断面天然河床宽度（m ）；λ——设计水位下，桥墩阻水面积与桥下过水面积比值；μ——桥台前缘和桥墩两侧的漩涡区宽度与桥孔长度之比； B 2——桥下断面河床宽度（m ）； h max ——桥下河槽最大水深（m ）。
经计算：桥址处各设计频率一般冲刷深度成果见表4.4—1。
表4.4—1 XX 大桥一般冲刷计算成果表4.4.3局部冲刷根据XX 大桥桥型布置图，按《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30—2002）的技术要求，局部冲刷计算采用65—1修正式中的公式进行计算：当V ＞V 0时，10,00,'006.011,b )(K n V V V V v B K h v ⎭⎬⎫⎩⎨⎧---=ηξ h b —桥墩局部冲刷深度（m ）从一般冲刷后床面算起； K ξ—墩形系数，K ξ=1.05； K η1—河床颗粒影响系数； B 1—桥墩计算宽度；V—一般冲刷后墩前行近流速（m/s）；V0—河床泥沙起动流速（m/s）；V,0—墩前泥沙起冲流速（m/s）；n1—指数。
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。
07 桥墩桥台冲刷计算
Nanjing University of Technology
桥涵水文
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
示，称为沉速，符号为ω（cm/s）。
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桥涵水文
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
桥墩和桥台冲刷
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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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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
单宽流量集中系数
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桥涵水文
7.3 桥下河床断面的一般冲刷
哈工大桥涵水文第七章1(泥沙运动与一般冲刷) (1)
桥墩和桥台冲刷
2、泥沙的重力特性 泥沙的水力特性： 表示。 3、泥沙的水力特性：泥沙的水力特性用水力粗度或沉速表示。 泥沙的起动流速v 二、泥沙的起动流速v0
我国桥墩冲刷计算中的常用公式中有张瑞瑾导出的公式: 我国桥墩冲刷计算中的常用公式中有张瑞瑾导出的公式:
h v0 = d
0 . 14
第六章
桥墩和桥台冲刷
§6-1 泥沙运动
定义： 定义：泥、土、沙、石等的混合体，统称泥沙。 石等的混合体，统称泥沙。 冲刷现象 淤积现象 按泥沙在河槽内的运动情况， 三类： 按泥沙在河槽内的运动情况，可分为悬移质、推移质和床沙三类： 悬移质、推移质及床沙三者间的颗粒大小分界与水流速度大小有关。 悬移质、推移质及床沙三者间的颗粒大小分界与水流速度大小有关。
一、泥沙的主要特性
1、几何特性 用粒径表示。 简称粒径) 平均粒径、 1）用粒径表示。其中有等容粒径(简称粒径)、平均粒径、中值粒径等，此外 还有d95等。 粒径级配曲线（粒配曲线） 2）粒径级配曲线（粒配曲线）：
粒配曲线：标准筛孔径与泥沙颗粒通过标准筛某一孔径的百分率的关系曲线 粒配曲线：
第六章
10 + h −7 • 29 d + 0 .72 × 6 . 05 × 10 d
1 2Leabharlann 第六章桥墩和桥台冲刷
三、沙波运动
四、推移质输沙率
k0 γ sγ v3 (v − vk ) ⋅ gb = 2 ⋅ C0 γ s − γ gω
五、含沙量与挟沙能力 六、河床的粗化
第六章
桥墩和桥台冲刷
第六章
桥墩和桥台冲刷
对于各种河床的自然演变冲刷，在河流动力学和河道整治的有关书籍中， 对于各种河床的自然演变冲刷，在河流动力学和河道整治的有关书籍中，有一些计算 方法可供参考。但由于影响河床演变的因素很多，又极其错综复杂， 方法可供参考。但由于影响河床演变的因素很多，又极其错综复杂，难以得到可靠的 计算结果。目前在实际的工作中，主要是通过实地调查或参考类似河流的观测资料， 计算结果。目前在实际的工作中，主要是通过实地调查或参考类似河流的观测资料， 结合河段的特点和整治规划，估计建桥后可能发生的河床变形， 结合河段的特点和整治规划，估计建桥后可能发生的河床变形，作为桥梁墩台的自然 演变）冲刷，进行设计。具体做法，可以参阅《桥位勘设规程》 （演变）冲刷，进行设计。具体做法，可以参阅《桥位勘设规程》。 桥位勘设时测绘的桥位河床横断面，一般都是枯水或中水断面。 桥位勘设时测绘的桥位河床横断面，一般都是枯水或中水断面。考虑到建桥后河床演 变的发展，在计算河床的冲刷深度时，应按不同类型的河段，选择“计算断面” 变的发展，在计算河床的冲刷深度时，应按不同类型的河段，选择“计算断面”： 平原顺直型河段：可取桥位上游附近的最大水深断面作为计算断面； 平原顺直型河段：可取桥位上游附近的最大水深断面作为计算断面； 平原弯曲型河段：可取桥位上游附近河湾半径最小的河湾顶点断面作为计算断面； 平原弯曲型河段：可取桥位上游附近河湾半径最小的河湾顶点断面作为计算断面； 游荡型和变迁型河段：应取桥位附近若干河床断面重叠后的外包线，作为计算断面； 游荡型和变迁型河段：应取桥位附近若干河床断面重叠后的外包线，作为计算断面； 山区河段的河床断面变形不大，可取桥位断面作为计算断面。 山区河段的河床断面变形不大，可取桥位断面作为计算断面。 按上述做法，桥位勘测时需要测绘很多河床断面。为了简化桥位勘测工作， 按上述做法，桥位勘测时需要测绘很多河床断面。为了简化桥位勘测工作，在河床演 变不很剧烈的河段，一般可用桥位断面作为计算断面，同时， 变不很剧烈的河段，一般可用桥位断面作为计算断面，同时，考虑桥位上游最大水深 的可能下移，采用实测或调查的桥位附近最大水深，作为计算断面的最大水深。 的可能下移，采用实测或调查的桥位附近最大水深，作为计算断面的最大水深。
Chapter06-桥梁墩台冲刷计算全
h －河槽最大水深，m； cm
h －桥下河槽平均水深，m； cg
A －单宽流量集中系数； d
－天然河槽的平均流速，m / s； c
B －天然状态下河槽宽度，m； c
3.4 一般冲刷后墩前行近流速υ计算
非粘性土河滩
按 64－1修正式计算hp时
1
h5 H1 p
粘性土河槽
z
0.33
1 I
L
h
－单宽流量集中系数， 山前变迁、游荡、宽滩 河
段通常限用1.8, 对河滩，单宽流量无再 分现象取1
b） 无粘性河滩
q h tm
tP max
5
q tm
Q tP
L tj
h tm
h t
3
5
htp
Q tp
L
tj H1
h tm
ht
5
3
6
6
h5
max
H1 tP
Q
Q t Q
tp Q Q P
W W
I
P
p
L
P
L
I
P
1
zI L
1
ze
目前粘性土冲止流速经验公式有
3
则
Q
5
cp
h p
Lj
0.23
1 I
L
1.3
h m h
a
x
h p
z
0.23
1 I
L
1.3
2
h3 P
1.15
z
0.22
1 I
L
e
2
h3 P
3
Q
cp
5
L
j
0.22
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。
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
6
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）。
2020/11/17
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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
2020/11/17
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
冲刷计算
4.4.1自然冲刷河床演变是一个非常复杂的自然过程，目前尚无可靠的定量分析计算方法，根据《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30—2002）中7.2条的要求，河床的自然冲刷是河床逐年自然下切的深度。
经深入调查，桥位处河段整体无明显自然下切现象，由于泥沙淤积，河床会逐年抬高，本次计算不考虑自然冲刷的情况。
4.4.2一般冲刷大桥建成后，由于受桥墩阻水影响，桥位断面过水断面减小，从而引起断面流速增大，水流挟沙能力也随之增大，会造成桥位断面河床冲刷。
根据地质勘察报告，桥位处河床为砂卵石层，河床泥沙平均粒径为40（mm ）。
按《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30—2002）的技术要求，非粘性土河床的一般冲刷可采用64—2简化公式计算：()max 66.029.02104.1h B B Q Q A h cc p ⎭⎬⎫⎩⎨⎧-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=μλ公式中： h p ——桥下河槽一般冲刷后最大水深（m ）； Q 2——桥下河槽部分通过的设计流量（m 3/s ）； Q c ——天然状态下河槽流量（m 3/s ）；A ——单宽流量集中系数 15.0⎪⎪⎭⎫⎝⎛=H B A ；B C ——计算断面天然河床宽度（m ）；λ——设计水位下，桥墩阻水面积与桥下过水面积比值；μ——桥台前缘和桥墩两侧的漩涡区宽度与桥孔长度之比； B 2——桥下断面河床宽度（m ）； h max ——桥下河槽最大水深（m ）。
经计算：桥址处各设计频率一般冲刷深度成果见表4.4—1。
表4.4—1 XX 大桥一般冲刷计算成果表4.4.3局部冲刷根据XX 大桥桥型布置图，按《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30—2002）的技术要求，局部冲刷计算采用65—1修正式中的公式进行计算：当V ＞V 0时，10,00,'006.011,b )(K n V V V V v B K h v ⎭⎬⎫⎩⎨⎧---=ηξ h b —桥墩局部冲刷深度（m ）从一般冲刷后床面算起； K ξ—墩形系数，K ξ=1.05； K η1—河床颗粒影响系数； B 1—桥墩计算宽度；V —一般冲刷后墩前行近流速（m/s ）；V0—河床泥沙起动流速（m/s）；V,0—墩前泥沙起冲流速（m/s）；n1—指数。
桥梁墩台冲刷计算讲解课件
结果分析
对计算结果进行分析，评 估其对桥梁安全性的影响 。
04
冲刷计算实例分析
工程实例选择
选择具有代表性的桥梁墩台
在选择工程实例时，应选择具有代表性的桥梁墩台，如承受 较大流速、水位变化明显、河床地形复杂等条件的墩台。
考虑不同类型墩台
和稳定性。
未来研究方向及发展前景
未来冲刷计算的研究方向将更加注重数 值模拟和实验研究相结合，探索更加准
确和实用的计算方法和模型。
随着人工智能和大数据技术的发展，冲 刷计算将更加智能化，能够实现自动化 设计和优化，提高桥梁工程的设计效率
和安全性。
未来冲刷计算将更加注重与环境、生态 等领域的交叉研究，探索更加环保和可
随着河流流速的增加、极端天气的频发，墩台冲刷问题日益突出，对桥梁的安全性 能构成严重威胁。
针对墩台冲刷问题，开展准确的计算和分析是保障桥梁安全运行的重要手段。
冲刷对桥梁墩台的影响
冲刷会导致墩台基础 松动，降低其承载能 力。
冲刷会加速墩台腐蚀 ，缩短其使用寿命。
冲刷会导致墩台失稳 ，产生倾斜或倒塌等 危险。
常用冲刷计算公式介绍
• 参数说明：d为冲刷深度，V为水流速度，g为重力加速度，b为 渠宽，w为水深。
常用冲刷计算公式介绍
01
02
03
04
公式三：钱宁公式
定义：适用于黏性土壤的临界 流冲刷计算。
公式形式：d = (V^2 / g) * (4 / (r * w))^(1/3)
参数说明：d为冲刷深度，V 为水流速度，g为重力加速度 ，r为土壤内摩擦角，w为水
公式形式
d = (1/n) * (V^2 / g)^(1/3)
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
桥梁墩台冲刷计算PPT课件
泥沙输移特性
泥沙在水流中的输移特性，包括 悬移质和推移质的运动规律。
河床演变规律
河床在自然条件下的演变规律， 对冲刷计算有重要影响。
桥梁墩台冲刷计算公式
一般冲刷计算公式
根据水流动力学原理和泥沙运动 学原理，建立一般冲刷计算公式，
预测桥梁墩台冲刷深度。
局部冲刷计算公式
针对桥梁墩台局部区域的特殊水流 条件和泥沙运动特性，建立局部冲 刷计算公式。
缺点
试验周期长，成本高，且受模 型制作和试验条件等因素影响。
数值模拟法
计算原理
基于计算流体动力学（CFD）等数值 方法，建立桥梁墩台冲刷的数学模型 进行计算。
01
02
计算内容
通过求解水流运动方程和泥沙输运方 程等，模拟桥梁墩台冲刷过程，获取 冲刷深度和范围等数据。
03
适用范围
适用于各种水流和河床条件下的桥梁 墩台冲刷计算。
软件操作演示
软件界面介绍
展示软件的主界面及各功能模块，让用户对软件有一个整体的认 识。
计算流程演示
详细演示使用软件进行桥梁墩台冲刷计算的整个流程，包括输入参 数、选择计算方法、查看计算结果等步骤。
操作技巧分享
分享一些在使用软件过程中可能会用到的操作技巧，帮助用户更高 效地使用软件。
软件在桥梁工程中的应用
桥梁墩台冲刷计算ppt课件
目录
CONTENTS
• 桥梁墩台冲刷概述 • 桥梁墩台冲刷计算原理 • 桥梁墩台冲刷计算方法 • 桥梁墩台冲刷计算实例分析 • 桥梁墩台冲刷防护措施 • 桥梁墩台冲刷计算软件介绍
01 桥梁墩台冲刷概述
CHAPTER
桥梁墩台冲刷定义
01
桥梁墩台冲刷是指水流经过桥梁 墩台时，由于水流的动能作用， 对墩台基础及周围河床造成的冲 刷现象。
桥涵水文计算书
16.70 m
3.65-2式计算桥墩局部冲刷 d 5 mm
第 3 页
桥涵水文大作业计算书
v0 0.28(d 0.7)0.5 0.67
m/s BC=
QC = λ = hCM=
vc
A=
Q2 = μ= B2 =
hc
BC A0.1 Q2 v 1.04 Qc (1 ) B 2
k
0.1
1.3 1326 m3/s 0.934 127 m 2.08 m
0.34
130 1326 0.067 3.12 4.91
m
m3/s
m m/s
h 3 cm vc 6.70 hc
2
m/s B1= 2m
1
1
0.55
v0 0.12(d 0.5)
'
0.31 m/s n ' 0.15 v v0 * 因为v>v0为动床冲刷，由式 hb K * K 2 * B10.6 * hp 计算 v0 0.23 0.19 * lg d 0.363 0.23 0.19*lg d v n1 0 0.433
* hCM
4.54 m
2.64-1修正公式计算河槽一般冲刷
A= μ= Bc = E=
'
1.3 0.934 121 m 0.66
3
Q2 = hCM=
hc
1326 m3/s 3.122 m 2.079 m 0.005 m
dc
5 5 3 A Q2 hCM ' BC hc hp 1 6 Ed c
v
桥梁墩台冲刷计算_OK
K 1 0.02 lg Hmax Hd
2021/9/5
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）
冲刷计算
4.4.1自然冲刷河床演变是一个非常复杂的自然过程，目前尚无可靠的定量分析计算方法，根据《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30—2002）中7.2条的要求，河床的自然冲刷是河床逐年自然下切的深度。
经深入调查，桥位处河段整体无明显自然下切现象，由于泥沙淤积，河床会逐年抬高，本次计算不考虑自然冲刷的情况。
4.4.2一般冲刷大桥建成后，由于受桥墩阻水影响，桥位断面过水断面减小，从而引起断面流速增大，水流挟沙能力也随之增大，会造成桥位断面河床冲刷。
根据地质勘察报告，桥位处河床为砂卵石层，河床泥沙平均粒径为40（mm ）。
按《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30—2002）的技术要求，非粘性土河床的一般冲刷可采用64—2简化公式计算：()max 66.029.02104.1h B B Q Q A h cc p ⎭⎬⎫⎩⎨⎧-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=μλ公式中： h p ——桥下河槽一般冲刷后最大水深（m ）； Q 2——桥下河槽部分通过的设计流量（m 3/s ）； Q c ——天然状态下河槽流量（m 3/s ）；A ——单宽流量集中系数 15.0⎪⎪⎭⎫⎝⎛=H B A ；B C ——计算断面天然河床宽度（m ）；λ——设计水位下，桥墩阻水面积与桥下过水面积比值；μ——桥台前缘和桥墩两侧的漩涡区宽度与桥孔长度之比； B 2——桥下断面河床宽度（m ）； h max ——桥下河槽最大水深（m ）。
经计算：桥址处各设计频率一般冲刷深度成果见表4.4—1。
表4.4—1 XX 大桥一般冲刷计算成果表4.4.3局部冲刷根据XX 大桥桥型布置图，按《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30—2002）的技术要求，局部冲刷计算采用65—1修正式中的公式进行计算：当V ＞V 0时，10,00,'006.011,b )(K n V V V V v B K h v ⎭⎬⎫⎩⎨⎧---=ηξ h b —桥墩局部冲刷深度（m ）从一般冲刷后床面算起； K ξ—墩形系数，K ξ=1.05； K η1—河床颗粒影响系数； B 1—桥墩计算宽度；V —一般冲刷后墩前行近流速（m/s ）；V0—河床泥沙起动流速（m/s）；V,0—墩前泥沙起冲流速（m/s）；n1—指数。
桥梁墩台冲刷计算41页PPT
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
桥梁墩台冲刷计算
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
ห้องสมุดไป่ตู้
涵洞冲刷计算
涵洞冲刷计算一、涵洞冲刷计算的重要性涵洞作为桥梁、道路、隧道等工程的重要组成部分，其稳定性直接影响到整个工程的安全。
而在涵洞的施工和运营过程中，冲刷现象是一个不容忽视的问题。
涵洞冲刷计算就是为了预测和评估涵洞在不同条件下遭受冲刷的影响，从而采取相应的措施确保涵洞的稳定性和安全性。
二、涵洞冲刷计算方法1.冲刷公式涵洞冲刷计算主要依据冲刷公式进行，冲刷公式为：Q = K × I × A，其中Q表示冲刷量，K表示冲刷系数，I表示水流速度，A表示冲刷面积。
2.冲刷系数的确定冲刷系数K是衡量冲刷作用的一个重要参数，其值与土壤类型、水流速度、涵洞结构等因素密切相关。
通常需要通过现场试验或经验公式来确定。
3.土壤类型的影响不同的土壤类型对涵洞冲刷的影响程度不同。
一般来说，砂质土壤和砾质土壤的冲刷作用较强，粘性土壤的冲刷作用较弱。
在实际计算中，需要根据土壤类型调整冲刷系数。
三、涵洞冲刷计算实例以某高速公路涵洞为例，首先获取涵洞所在地的土壤类型、水流速度等基本参数，然后根据冲刷公式和经验公式确定冲刷系数K。
接着，将相关数据代入公式，计算出涵洞在不同水位、不同降雨强度下的冲刷量，从而评估涵洞的稳定性。
四、提高涵洞冲刷计算精度的措施1.完善现场观测数据：增加观测次数，提高观测数据的精度和可靠性。
2.优化计算模型：结合工程实际情况，不断调整和完善冲刷计算模型，使之更符合实际工况。
3.引入先进技术：利用现代化监测手段，如遥感技术、数值模拟等，提高冲刷计算的准确性。
五、结论涵洞冲刷计算是评估涵洞稳定性的一项重要工作。
通过合理的计算方法和措施，可以有效预测和预防涵洞冲刷现象，确保工程的安全和稳定。
桥涵水文_第七章 桥墩和桥台冲刷
粒径级配曲线能清楚地表明沙样颗粒的大小和均匀程度，在粒径级 配曲线中，沙样a的粒径较粗而大小级配均匀，沙样b的粒径较细而 且大小级配不均匀。
第一节 泥沙运动
粒径级配曲线
第一节 泥沙运动
3）平均粒径和中值粒径：平均粒径和中值粒径都可以作为沙 样的代表粒径。 v 平均粒径：沙样中各级粒径(重量)的加权平均值。沙样平均粒 n 径的计算公式为： d i pi d i 1n （7-1-1） pi
v 推移质：在河流的运动过程中，颗粒稍大的泥沙，在河床表面 上滚动、滑动或跳跃着向下游移动，前进的速度远远小于水流 的流速，这种泥抄称为推移质。推移质群体的运动形态，呈现 为床面上的沙波运动。
v 床沙：比推移质颗粒更大的泥沙，下沉到河床上静止不动，称 为床沙。
v 悬移质、推移质和床沙之间颗粒大小的分界是相对的，随水流 的流速大小而变化，并且三者之间还存在着相互交换的现象。
0.14 0.5
h v0 d
式中：
10 h 29d 0.000000605 0.72 d
h——水深(m)
（7-1-2）
V0——起动流速(m/s)
d——粒径(m)
第一节 泥沙运动
沙玉清公式：
式中：V0——起动流速(m/s) h——水深(m) d——粒径(mm) ε——孔隙率，自然淤积稳定孔隙率约为0.4。
推移质运动示意图
第一节 泥沙运动
v 窦国仁根据推动推移质的水流能力与泥沙运动动能相平衡 的条件，导出的输沙率公式为：
K s v3 gs g (v vk ) C0 s g
（7-1-5）
式中：gs——推移质输沙率(kg/s· m)； k0——系数，k0=0.01； C C C0——无量纲，谢才系数 0 g vk——起动流速(m/s)； ω——泥沙沉速(m/s)； γ，γs——分别为水和泥沙的容重。
桥涵水文复习题问题详解
桥涵⽔⽂复习题问题详解桥涵⽔⽂复习题1.桥梁环境概念，P3⼈类活动对桥梁环境有哪些影响？P4-5桥梁环境分为⾃然环境和社会环境。
影响：1河床采砂导致桥梁破坏及河床的抗洪能⼒下降；2⼭岭隧道的弃渣和⽣活区改河对⾃然环境的影响；3⼭区的纵向桥或⾼架桥对⼭区急流河槽⽔流的影响2.河流、流域概念，及其相互关系P17河流：地⾯径流长期侵蚀地⾯，冲成沟壑，形成溪流，最后汇集⽽成河流；流域：降落到地⾯的⽔，被⾼地、⼭岭分隔⽽汇集到不同的河流中，这些汇集⽔流的区域，称为，某河流的流域。
相互关系：流域是河⽔补给的源地，流域的特征直接影响河床径流的形成和变化过程；3.河段如何划分？P16各有什么特点？P16⼀般的天然河流，从到河⼝可以按照河段的不同特性，划分为上游、中游和下游三个部分。
特点：上游是河流的最上段，紧接，多处于深⼭峡⾕中，坡陡流急，河⾕下切强烈，流量⼩⽽⽔位变化⼤，常有急滩和瀑布，河底纵断⾯多呈梯形。
中游是河流的中间段，两岸多为丘陵，河床⽐降较平缓，两岸常有滩地，冲淤变化不明显，河床较稳定。
下游是河流的最下段，⼀般多处于平原区，河槽宽阔，流量较⼤，；流速和底坡都较⼩，淤积作⽤明显，浅滩和河湾较多。
4.河流基本特征包括哪些，熟悉河流断⾯形状及组成部分。
P16基本特征：河流断⾯、河流长度及河流⽐降断⾯形状（横断⾯和纵断⾯）由于⽔流和河床的相互作⽤，断⾯形状将时刻不停的发展变化着。
组成部分：河滩、河槽（主槽和边滩）。
5.流域有哪些特征？各个特征对径流形成有什么影响？P17特征:⼏何特征，主要是流域⾯积和流域形状。
流域⾯积的⼤⼩，直接影响汇集的⽔量多少和径流的形成过程。
流域形状主要影响流域径流汇集的时间长短，也影响径流的形成过程。
⾃然特征，主要指流域的地理位置和地形。
⼀切⽔⽂特征都与地理位置有密切联系，流域的地形⼀般以流域平均⾼程和流域平均坡度来表⽰,流域平均⾼程对降⾬和蒸发都有影响，流域平均坡度是确定径流汇流速度和汇流时间的重要因素，坡度陡则汇流快，⼟壤⼊渗减少，使径流量增⼤。
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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
渐发生变化的过程和现象。
河床演变是水流与河床的相互作用的结果。
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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。 副流与漩涡流不同，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，桥梁墩台前后的汇水区）
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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7.1 泥沙运动
一、泥沙主要特性
1. 几何特性 粒径（d） 颗粒级配曲线 平均粒径
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
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。
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7.2 河床演变和河相关系
二、河床演变 当河床因外界条件变化面出现冲刷后，过水断面逐渐增大，流速逐渐减 小，挟沙能力减弱，同时床面粗化，抗冲能力增强，冲刷过程逐渐减缓，冲 刷趋向停止；对于淤积河段，也有这种使河床变形逐渐减缓，使变形趋向停 止的现象。冲积河流水沙相互作用，产生河床变形，然后又使其趋于停止的 现象，称为冲积河流的自动调整现象。
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。
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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7.2 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，即达到输沙平衡时，
冲刷就停止；
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，
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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
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
单宽流量集中系数
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7.3 桥下河床断面的自然冲刷
由于影响河床演变的因素非常多，而且错综复杂，难以得 到可靠的计算结果。目前在实际工作中，主要通过实地调查或
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主要内容
1 3 2 3 4 5 3 6
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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。
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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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7.2 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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7.1 泥沙运动
四、推移质输沙率
起动流速是推移质运动产生的条件，而推移质运动的强烈程度则用推移 质输沙率来表示； 推移质输沙率是单位时间内在过水断面单位河槽宽度上，通过的推栘质 的质量，单位是kg／s.m。我国一般采用以流速为主要参数的推栘质输沙率 公式。
v3 v vk gb 2 g C0 s K0
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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）上游河段的来水量及其变化过程； （2）上游河段的来沙量、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。
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
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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
游附近河湾半径最小的河
湾顶点断面
游荡型和变迁型河段：在桥
位断面上、下游桥位河段 内取若干河床断面重叠后 的外包线。
hs max
凹岸超高：
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B 0.24 B 0.17 h 0.05 1.48( ) ( ) ( ) h Cm Rc d h
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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；
桥涵水文
第七章 桥墩和桥台冲刷
六安市舒城县七里河大桥水毁隐患
引 言
为了使设计洪水在桥下安全通过，不但要有足够的桥孔长度和桥梁高度 ，而且桥梁墩台基础还必须有足够的埋置深度。在考虑基础埋置深度时， 必须考虑到桥梁墩台的冲刷问题。 桥梁墩台冲刷是一个综合冲刷过程，可分为三部分：桥位河段因河床 自然演变而引起河床的自然演变冲刷；因建桥压缩水流而引起桥下整个河 床断面普遍存在的一般冲刷；由于桥墩台（结构物）阻水而引起的河床局 部冲刷。 桥梁墩台冲刷是受多种因素同时交叉影响产生的，但是为了便于研究 和计算，我们把墩台周围总的冲刷深度，假定为这三种冲刷先后进行，分 别计算，然后叠加。
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引 言
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
• 又叫压缩冲刷， 由于过水断面 受到压缩，引 起水流流速增 大而造成的冲 刷。
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。
h d
0.14
10 h 29d 0.000000605 0.72 d
0.5
0.5
(7-12)
沙玉清
0.7 4 0.75 v0 0.43d 1.1 d
h 0.2
(7-13)
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示，称为沉速，符号为ω（cm/s）。
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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所示。