工程地质及桥涵水文教学PPT

1、机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材第一节第一节 桥下一般冲刷桥下一般冲刷 第二节第二节 桥墩局部冲刷桥墩局部冲刷第三节第三节 确定墩台基底最浅埋置深度确定墩台基底最浅埋置深度 第四节第四节 调治构造物调治构造物 第十四章 桥墩局部冲刷回总目录回总目录机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材一、学习目标：1.了解调治构造物的类型和作用了解调治构造物的类型和作用; 2.熟悉桥下一般冲刷计算；熟悉桥下一般冲刷计算；3.熟悉桥墩局部冲刷计算；熟悉桥墩局部冲刷计算；4.掌握墩台基底最浅埋置深度的确定掌握墩台基底最浅埋置深度的确定。机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职

2、规划教材二.本章重点和难点二二.本章重点本章重点1.桥下一般冲刷计算；桥下一般冲刷计算；2.桥墩局部冲刷计算；桥墩局部冲刷计算；3. 墩台基底最浅埋置深度的确定。墩台基底最浅埋置深度的确定。三本章难点三本章难点1.桥下一般冲刷计算；桥下一般冲刷计算；2.桥墩局部冲刷计算；桥墩局部冲刷计算；3. 墩台基底最浅埋置深度的确定。墩台基底最浅埋置深度的确定。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材冲刷的类型n 桥梁墩台冲刷是一个综合冲刷过程，可分为桥梁墩台冲刷是一个综合冲刷过程，可分为三部三部分分：桥位河段因河床自然演变而引起河床的：桥位河段因河床自然演变而引起河床的自然自然演变冲刷演变

3、冲刷；因建桥压缩水流而引起桥下整个河床；因建桥压缩水流而引起桥下整个河床断面普遍存在的断面普遍存在的一般冲刷一般冲刷；由于桥墩台阻水而引；由于桥墩台阻水而引起的河床起的河床局部冲刷局部冲刷。其实桥梁墩台冲刷是受多种。其实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。三种冲刷先后进行，分别计算，然后叠加。n 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材自然演变冲刷n 对于河床的自然演变冲刷，目前尚无可靠的对于河

4、床的自然演变冲刷，目前尚无可靠的计算方法。一般可通过利用桥位上下游水文计算方法。一般可通过利用桥位上下游水文站实测断面资料分析确定；也可通过对桥位站实测断面资料分析确定；也可通过对桥位河段的实地调查，了解河道特性和历史演变河段的实地调查，了解河道特性和历史演变情况，据以推算在桥梁使用年限内河床可能情况，据以推算在桥梁使用年限内河床可能下降或上升的幅度，合理地加减墩台基础的下降或上升的幅度，合理地加减墩台基础的埋置深度。埋置深度。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材第一节 桥下一般冲刷n 基本概念：n 一般冲刷一般冲刷：由于建桥后压缩水流而在桥下河：由于建桥后压缩水流而在桥下河

5、床全断面内发生的普遍冲刷，称为一般冲刷。床全断面内发生的普遍冲刷，称为一般冲刷。n 一般冲刷深度一般冲刷深度hP hP ： 系指桥下河床在一般冲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。刷完成后从设计水位算起的某一垂线水深。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材一.河槽一般冲刷n 河槽一般冲刷河槽一般冲刷h hP P的计算公式有以下三类：第一的计算公式有以下三类：第一类是按桥下河槽输沙平衡原理建立的类是按桥下河槽输沙平衡原理建立的64642 2简简化公式化公式和按垂线冲止流速建立的和按垂线冲止流速建立的64-164-1修正公修正公式式，此类公式用于，此类公式用于

6、非粘性土河床的一般冲刷非粘性土河床的一般冲刷计算计算；第二类是；第二类是粘性土河槽一般冲刷公式粘性土河槽一般冲刷公式；第三类是第三类是桥台偏斜冲刷计算包尔达可夫公式桥台偏斜冲刷计算包尔达可夫公式。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算 1.64-2简化公式n 1.64-21.64-2简化公式简化公式机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算 1.64-2简化公式n 式中：式中： Q Q2 2建桥后桥下河槽部分通过的设建桥后桥下河槽部分通过的设计流量（计流量（m m3 3/s/s），当桥下河槽能扩宽至全

7、桥时），当桥下河槽能扩宽至全桥时（桥孔压缩水流很大，且河滩土质易冲），（桥孔压缩水流很大，且河滩土质易冲），Q Q2 2=Q=QP P；当桥下河槽不能扩宽时；当桥下河槽不能扩宽时, ,按式（按式（14-b14-b）计算；计算；n Q Qc c天然状态下河槽流量（天然状态下河槽流量（m m3 3/s/s）n Q Qt t天然状态下桥下河滩部分设计流量天然状态下桥下河滩部分设计流量（m m3 3/s/s）机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算 1.64-2简化公式n 式中：式中：n B B2 2建桥后桥下断面河槽宽度（建桥后桥下断面河槽宽度（m m）

8、，一般），一般情况下情况下B B2 2 =L =L（两台前缘间的桥孔长度）；只（两台前缘间的桥孔长度）；只有当桥孔压缩部分河滩，而桥下河槽又不扩有当桥孔压缩部分河滩，而桥下河槽又不扩宽时，宽时，B B2 2 =B =Bc c（天然河槽宽度）；（天然河槽宽度）；n 设计水位下，在设计水位下，在B B2 2宽度范围内，桥墩阻宽度范围内，桥墩阻水总面积水总面积A AD D，与桥下过水面积，与桥下过水面积A AOMOM的比值；的比值；n 桥墩水流侧向压缩系数，见表桥墩水流侧向压缩系数，见表14-114-1；机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算 1.64

9、-2简化公式n h hmcmc桥下河槽最大水深（桥下河槽最大水深（m m）n A Ad d单宽流量集中系数，可按式（单宽流量集中系数，可按式（14-1C14-1C）计算，）计算，山前变迁、游荡、宽滩河段当山前变迁、游荡、宽滩河段当A Ad d 1.8 1.8时时, A, Ad d值可采用值可采用1.81.8；n B BZ Z造床流量下的河槽宽度（造床流量下的河槽宽度（m m），对复式河床可），对复式河床可取平滩水位时河槽宽度，见图取平滩水位时河槽宽度，见图14-114-1；n H HZ Z造床流量下的河槽平均水深（造床流量下的河槽平均水深（m m），对复式河床），对复式河床可取平滩水位时河槽平

10、均水深，见图可取平滩水位时河槽平均水深，见图14-114-1。n 其他符号意义同前其他符号意义同前机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材桥墩水流侧向压缩系数值表机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材桥墩水流侧向压缩系数值表注n 注：注：1.1.桥墩水流侧向压缩系数桥墩水流侧向压缩系数是指桥墩台是指桥墩台侧面因漩涡形成滞流区而减小过水面积的折侧面因漩涡形成滞流区而减小过水面积的折减系数；减系数；n 2.2.当单孔净跨径当单孔净跨径L LO O45m45m时，可按时，可按=1-=1-0.375V0.375VP P/L/L0 0计算计算, ,对不等跨的桥孔可采用各孔对不等

11、跨的桥孔可采用各孔值的平均值。单孔净跨径值的平均值。单孔净跨径200m200m的桥梁，取的桥梁，取 1.0 1.0。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算 2.64-1修正公式 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算 2.64-1修正公式机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算 2.64-1修正公式n 式中式中 ：BBc c桥下河槽部分桥孔过水净宽（桥下河槽部分桥孔过水净宽（m m），）， BBc c =B =Bo oB BD D(B(BD D为河槽中

12、桥墩总宽为河槽中桥墩总宽) )，当桥下河槽能，当桥下河槽能扩宽至全桥时，扩宽至全桥时，B Bc c =L =Lj j （L Lj j为全桥桥孔过水净宽）；为全桥桥孔过水净宽）；n 桥下冲刷前河槽的平均水深（桥下冲刷前河槽的平均水深（m m）；）； n 一般冲刷计算层的河槽泥沙平均粒径（一般冲刷计算层的河槽泥沙平均粒径（mmmm），当多），当多层土计算时，与层土计算时，与h hp p应为同层，否则重新计算；应为同层，否则重新计算；n E E与汛期含沙量有关的系数，按表与汛期含沙量有关的系数，按表14-214-2查用；查用；n 其他符号意义同前。其他符号意义同前。 机械工业出版社高职规划教材机械工

13、业出版社高职规划教材（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算 2.64-1修正公式 E值表机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材（二）.粘性土河槽一般冲刷公式 n 式中：式中：A Ad d单宽流量集中系数，单宽流量集中系数， A Ad d =1.0 =1.0 1.21.2；n I IL L冲刷坑范围内粘性土液性指数，在本公式中的范冲刷坑范围内粘性土液性指数，在本公式中的范围为围为0.160.161.19;1.19;n 其他符号意义同前。其他符号意义同前。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材（三）.桥台偏斜冲刷公式 n 式中：式中：hphp桥台偏斜冲刷后的水深（桥台偏斜

14、冲刷后的水深（m m）；）；n P P冲刷系数，冲刷系数，P=A/AP=A/Aj j，即桥下需要的过水面积与，即桥下需要的过水面积与净过水面积之比；净过水面积之比；n h h冲刷前桥台处水深（冲刷前桥台处水深（m m），通常左右桥台各以前），通常左右桥台各以前缘水深计；缘水深计；n 其他符号意义同前。其他符号意义同前。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材二、 河滩一般冲刷 (一）.非粘性土河滩一般冲刷公式机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材二、 河滩一般冲刷 (一）.非粘性土河滩一般冲刷公式 式中：式中： QtQt桥下河滩部分通过的设计流量，桥下河滩部分通过的

15、设计流量，按式（按式（14-5a14-5a）计算；）计算； n h hmtmt桥下河滩最大水深（桥下河滩最大水深（m m）；）；n 桥下河滩平均水深（桥下河滩平均水深（m m）；）；n BBt t河滩部分桥孔净长（河滩部分桥孔净长（m m）；）；n V VH1H1河滩水深河滩水深1m1m时非粘性土不冲刷流速时非粘性土不冲刷流速(m/s)(m/s)，按表，按表14-314-3查用；查用；n 其他符号意义同前。其他符号意义同前。机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材(一）.非粘性土河滩一般冲刷公式水深水深1m1m时非粘性土不冲刷流速时非粘性土不冲刷流速VH1 表表14-3 机械工业出

16、版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材二、 河滩一般冲刷 （二）.粘性土河滩一般冲刷公式 n 式中符号意义同前。式中符号意义同前。机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材第二节 桥墩局部冲刷 n 流向桥墩的水流受到桥墩阻挡，桥墩周围的流向桥墩的水流受到桥墩阻挡，桥墩周围的水流结构发生急剧变化，水流的绕流使流线水流结构发生急剧变化，水流的绕流使流线严重弯曲，床面附近形成螺旋形水流，剧烈严重弯曲，床面附近形成螺旋形水流，剧烈淘刷桥墩周围，特别是迎水面的河床泥沙，淘刷桥墩周围，特别是迎水面的河床泥沙，形成冲刷坑的现象，称为形成冲刷坑的现象，称为局部冲刷局部冲刷。引起局。引起局部冲刷的

17、水流结构如图部冲刷的水流结构如图14-214-2所示。所示。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材图14-2 桥墩局部冲刷示意图 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材图14-2 桥墩局部冲刷示意图 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材第二节 桥墩局部冲刷n 根据模型试验和观测资料可知，根据模型试验和观测资料可知，桥墩局部冲刷深度与桥墩局部冲刷深度与涌向桥墩的流速涌向桥墩的流速V V有关有关。当流速。当流速V V逐渐增大到一定数值逐渐增大到一定数值时，桥墩迎水面两侧的泥沙开始被冲走，产生冲刷，时，桥墩迎水面两侧的泥沙开始被冲走，产生冲刷，这时涌向桥

18、墩的垂线平均流速称为墩前床沙的始冲流这时涌向桥墩的垂线平均流速称为墩前床沙的始冲流速速V V0 0。当。当V V继续增大时，冲刷坑逐渐加深和扩大，冲继续增大时，冲刷坑逐渐加深和扩大，冲刷坑深度刷坑深度h hb b与涌向桥墩的流速与涌向桥墩的流速V V近似呈直线关系。流近似呈直线关系。流速速V V增大到河床泥沙的起动流速增大到河床泥沙的起动流速V Vo o时，床面泥沙大量时，床面泥沙大量起动，上游来的泥沙有些将滞留在冲刷坑内，因此，起动，上游来的泥沙有些将滞留在冲刷坑内，因此，当当VVVV。时，冲刷坑的发展因有大量泥沙补给而减缓，。时，冲刷坑的发展因有大量泥沙补给而减缓，冲刷坑的深度冲刷坑的深度

19、h hb b与流速呈曲线关系（图与流速呈曲线关系（图14-314-3）。）。n 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材图14-3 hbV试验曲线 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材第二节 桥墩局部冲刷n 与此同时，冲刷坑内发生了土壤粗化现象，与此同时，冲刷坑内发生了土壤粗化现象，留下粗粒泥沙，覆盖在冲刷坑表面上，增大留下粗粒泥沙，覆盖在冲刷坑表面上，增大了抗冲能力和粗糙度，一直到水流对河床泥了抗冲能力和粗糙度，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沙的冲刷作用与河床泥沙抗冲作用达到平衡时，冲刷就停止了。这时冲刷坑外缘与坑底时，冲刷就停止了。这时

20、冲刷坑外缘与坑底的最大高差，就是这一次水流最大局部冲刷的最大高差，就是这一次水流最大局部冲刷深度。深度。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材第二节 桥墩局部冲刷n 影响局部冲刷的主要因素影响局部冲刷的主要因素有流速、墩形、墩有流速、墩形、墩宽、水深和床沙粒径等。宽、水深和床沙粒径等。局部冲刷深度局部冲刷深度h hb b通常通常是以一般冲刷是以一般冲刷h hp p完成后的标高起算，所表示的完成后的标高起算，所表示的是桥墩垂线上的冲刷坑深度。现规范对桥墩是桥墩垂线上的冲刷坑深度。现规范对桥墩局部冲刷计算有局部冲刷计算有两类计算公式两类计算公式：一类是用于：一类是用于非粘土河床非粘

21、土河床的的65-265-2修正式和修正式和65-165-1修正式修正式；另；另一类是一类是粘性土河床粘性土河床的桥墩局部冲刷公式的桥墩局部冲刷公式。n 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材一、非粘性土河床的桥墩局部冲刷非粘性土河床的桥墩局部冲刷 （一）、65-2式(147a)机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材一、非粘性土河床的桥墩局部冲刷非粘性土河床的桥墩局部冲刷 （一）、65-2式机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材一、非粘性土河床的桥墩局部冲刷非粘性土河床的桥墩局部冲刷（一）、65-2式n 式中式中 ： h hb b桥墩局部冲刷深度（桥墩局

22、部冲刷深度（m m）；）；K K墩形系数，见表墩形系数，见表14-414-4；B B1 1桥墩计算宽度（桥墩计算宽度（m m），同见表），同见表14-414-4，表中，表中 h h应为应为h hp p；h hp p一般冲刷后的最大水深（一般冲刷后的最大水深（m m）；）；d d河床计算层泥沙的平均粒径河床计算层泥沙的平均粒径(mm)(mm)；V V一般冲刷后墩前行近流速一般冲刷后墩前行近流速(m/s)(m/s)，具体计算，具体计算见后述内容；见后述内容； 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材一、非粘性土河床的桥墩局部冲刷非粘性土河床的桥墩局部冲刷（一）、65-2式n V Vo

23、o河床泥沙起动流速，按式（河床泥沙起动流速，按式（14-7C14-7C）计）计算算 ；V V0 0墩前泥沙始冲流速（墩前泥沙始冲流速（m/sm/s），按式），按式（14-7d14-7d）计算）计算 ； n n2 2指数，按式（指数，按式（14-7e14-7e）计算）计算 ；K K22河床颗粒影响系数，按式（河床颗粒影响系数，按式（14-7f14-7f）计算计算 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材一、粘性土河床的桥墩局部冲刷粘性土河床的桥墩局部冲刷 （二）、651修正式（14-8a）机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材一、非粘性土河床的桥墩局部冲刷非粘性土河床的

24、桥墩局部冲刷 （二）、651修正式（14-8b）机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材一、非粘性土河床的桥墩局部冲刷非粘性土河床的桥墩局部冲刷 （二）、651修正式14-8c14-8d14-8e14-8f机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材一、非粘性土河床的桥墩局部冲刷 （二）、651修正式式中 ：Vo河床泥沙起动流速，按式（14-8c）计算；K1河床颗粒的影响系数，按式（14-8d）计算；V o墩前泥沙始冲流速(m/s),按式（14-8e）计算；n1指数,按式（14-8f）计算； 河床计算层泥沙的平均粒径（mm）；其他符号意义同前。机械工业出版社高职规划教材机械

25、工业出版社高职规划教材二. 粘性土河床的桥墩局部冲刷n 粘性土河床局部冲刷可参照下式计算：粘性土河床局部冲刷可参照下式计算：（14-9a）机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材二. 粘性土河床的桥墩局部冲刷（14-9b）式中：IL冲刷坑范围内粘性土液性指数，在本公式中IL的范围为0.161.48；其他符号意义同前。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材三. 特殊情况的冲刷计算n 三三. . 特殊情况的冲刷计算特殊情况的冲刷计算n （一）、桥下河床由多层成分不同的土质组（一）、桥下河床由多层成分不同的土质组成，分层土河床的冲刷可采用成，分层土河床的冲刷可采用逐层渐近

26、计算逐层渐近计算法进行。法进行。n （二）、软岩冲刷可根据岩石类别按（二）、软岩冲刷可根据岩石类别按公路公路工程水文勘测设计规范工程水文勘测设计规范附录附录C的规定进行。的规定进行。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下列公式计算：列公式计算： 1当采用式（当采用式（14-1）（）（64-2简化式）计算一简化式）计算一般冲刷深度时：则有般冲刷深度时：则有14-1014-10公式如下公式如下机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下列公式计算：

27、列公式计算：n 2 2当采用式（当采用式（14-214-2）（即）（即64-164-1修正式）计算修正式）计算一般冲刷深度时：一般冲刷深度时：有公式（有公式（14-1114-11）如下）如下机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下列公式计算：列公式计算： n 3 3当采用式（当采用式（14-514-5）式计算一般冲刷深度时：）式计算一般冲刷深度时：n 有式（有式（14-1214-12）如下）如下机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下列公式计算

28、：列公式计算：n 4 4当采用式（当采用式（14-314-3）式计算一般冲刷深度时）式计算一般冲刷深度时 有式（有式（14-1314-13）如下）如下机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下列公式计算：列公式计算：n 5 5当采用式（当采用式（14-614-6）式计算一般冲刷深度时：）式计算一般冲刷深度时： 有式（有式（14-1414-14）如下）如下机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材 第三节 确定墩台基底最浅埋置深度 n 一冲刷值的组合一冲刷值的组合 n 二、绘制最大冲刷线二、绘制最大冲刷线 n 三

29、三. .确定墩台基底最浅埋置标高确定墩台基底最浅埋置标高 n 四四. .岩性河床墩台基础的埋置深度岩性河床墩台基础的埋置深度n 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材一冲刷值的组合n （一）（一）. .河槽中的各桥墩河槽中的各桥墩n 1 1非粘性土河床可用非粘性土河床可用64-264-2简化式与简化式与65-265-2式进式进行（行（h hp p+h+hb b）的组合，此种组合公式计算值精）的组合，此种组合公式计算值精确些；也可以用确些；也可以用64-164-1修正式与修正式与65-165-1修正式进修正式进行组合；并从两组组合中取定（行组合；并从两组组合中取定（h hp p+h

30、+hb b）值；）值；n 2 2粘性土河床时可用铁道部公式（粘性土河床时可用铁道部公式（14-314-3）与）与式（式（14-914-9）进行组合。）进行组合。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材一冲刷值的组合n （二）（二）. . 河滩中的各桥墩河滩中的各桥墩n 1 1非粘性土河床时可用非粘性土河床时可用 式（式（14-514-5）与）与65-265-2式式即式（即式（14-714-7）或）或65-165-1修正式即式（修正式即式（14-814-8）择一）择一进行组合。进行组合。n 2 2粘性土河床时可用式（粘性土河床时可用式（14-614-6）与式（）与式（14-914-

31、9）进行组合。进行组合。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材一冲刷值的组合n （三）（三）. .桥台桥台n 桥台最大冲刷深度，应结合桥位河床特征，桥台最大冲刷深度，应结合桥位河床特征，压缩程度等情况，分析、计算比较后确定。压缩程度等情况，分析、计算比较后确定。n 1 1位于河槽中，（位于河槽中，（h hp p+h+hb b）取与河槽各桥墩同）取与河槽各桥墩同值。值。n 2 2位于河滩中，对河槽摆动的不稳定河流上，位于河滩中，对河槽摆动的不稳定河流上，先比较偏斜冲刷先比较偏斜冲刷h hp p与河槽与河槽h hp p值，取其大者再值，取其大者再与河槽与河槽h hb b组合；而对稳

32、定河流上，则先比较组合；而对稳定河流上，则先比较h hp p与河滩与河滩h hp p值，取其大者再与河滩值，取其大者再与河滩h hb b组合。组合。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材二、绘制最大冲刷线n 1 1、全部冲刷完成后，、全部冲刷完成后，最大冲刷水深最大冲刷水深包括三个包括三个部分：部分： h hs s=h=hp p+h+hb b+ +h (14-15)h (14-15) 式中：式中：h hs s最大冲刷水深（最大冲刷水深（m m）; ; h h自然演变冲刷深度（自然演变冲刷深度（m m）；可通）；可通过现场观测和调查确定。过现场观测和调查确定。 机械工业出版社高职

33、规划教材机械工业出版社高职规划教材二、绘制最大冲刷线2 2、同时，可用下式推算各墩台最大冲刷时的标、同时，可用下式推算各墩台最大冲刷时的标高：高： H HCMCM=H=HP P-h-hs s(m) (14-16)(m) (14-16)式中：式中：H HP P桥位断面的设计水位（桥位断面的设计水位（m m）；）； H HCMCM墩台最大冲刷时的标高（墩台最大冲刷时的标高（m m）。）。 3 3、依据各墩台、依据各墩台H Hcmcm的值可在桥轴纵断面图上绘的值可在桥轴纵断面图上绘制出最大冲刷线。制出最大冲刷线。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材三.确定墩台基底最浅埋置标高1 1

34、、非岩石河床墩台基底埋深应在最大冲刷线以、非岩石河床墩台基底埋深应在最大冲刷线以下不小于表下不小于表14-514-5的规定。的规定。2 2、桥梁各墩台基底最浅埋置标高、桥梁各墩台基底最浅埋置标高 H HJMJM=H=HCMCM- -(m) (14-17) (m) (14-17) 式中：式中：H HJMJM墩台基底最浅埋置标高（墩台基底最浅埋置标高（m m）；）； H HCMCM墩台最大冲刷时的标高（墩台最大冲刷时的标高（m m）；）； 基底埋深安全值（基底埋深安全值（m m）。）。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材n 另外，另外，位于河槽的桥台位于河槽的桥台，当其最大冲刷深

35、度小于桥墩，当其最大冲刷深度小于桥墩总冲刷深度时，桥台基底的埋深应与桥墩基底高程相总冲刷深度时，桥台基底的埋深应与桥墩基底高程相同；同；当桥台位于河滩时当桥台位于河滩时，对河槽摆动的不稳定河流，对河槽摆动的不稳定河流，桥台基底高程应与桥墩相同；在稳定河流上，桥台基桥台基底高程应与桥墩相同；在稳定河流上，桥台基底高程可按照桥台冲刷计算结果确定。底高程可按照桥台冲刷计算结果确定。n 桥台锥体护坡基脚埋置深度桥台锥体护坡基脚埋置深度应考虑冲刷的影响，当位应考虑冲刷的影响，当位于稳定、次稳定河段的河滩上，基脚底面应在一般冲于稳定、次稳定河段的河滩上，基脚底面应在一般冲刷线以下至少刷线以下至少0.50m

36、0.50m；当桥台位于不稳定河流的河滩；当桥台位于不稳定河流的河滩上，基脚底面应在一般冲刷线以下至少上，基脚底面应在一般冲刷线以下至少1m1m。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材基底埋深安全值基底埋深安全值 表表14-5 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材基底埋深安全值基底埋深安全值 表表14-5n 表表14-514-5注注：1.1.总冲刷深度总冲刷深度为自河床面算起的冲刷总深为自河床面算起的冲刷总深度，即河床自然演变冲刷、一般冲刷与局部冲刷深度度，即河床自然演变冲刷、一般冲刷与局部冲刷深度之和，用最大冲刷深度之和，用最大冲刷深度h hs s再减去天然水深

37、再减去天然水深h h。n 2.2.表列数字表列数字为墩台基底埋入总冲刷深度以下的最小限为墩台基底埋入总冲刷深度以下的最小限值，若计算流量、水位和原始断面资料无十分把握或值，若计算流量、水位和原始断面资料无十分把握或河床演变尚不能获得准确资料时，安全值可适当加河床演变尚不能获得准确资料时，安全值可适当加大。大。n 3.3.若桥址上下游有已建桥梁或属旧桥改建若桥址上下游有已建桥梁或属旧桥改建，应调查旧，应调查旧桥的特大洪水冲刷情况，新桥墩台基础埋深应在旧桥桥的特大洪水冲刷情况，新桥墩台基础埋深应在旧桥最大冲刷深度上酌加必要的安全值。最大冲刷深度上酌加必要的安全值。 机械工业出版社高职规划教材机械工

38、业出版社高职规划教材四.岩性河床墩台基础的埋置深度n 若桥梁墩台基础建于岩石河床上，由于一方若桥梁墩台基础建于岩石河床上，由于一方面长期的水流侵蚀冲刷；另一方面墩台施工面长期的水流侵蚀冲刷；另一方面墩台施工（如打板桩围堰等临时工程）对岩石结构造（如打板桩围堰等临时工程）对岩石结构造成破坏，往往会产生严重冲刷。此时除应清成破坏，往往会产生严重冲刷。此时除应清除风化层外，还应根据基岩强度，将基础嵌除风化层外，还应根据基岩强度，将基础嵌入岩层一定深度，或采用其他锚固措施使基入岩层一定深度，或采用其他锚固措施使基础与岩石连成整体。可参考表础与岩石连成整体。可参考表14-614-6（见教材（见教材280

39、280页），选用岩石上桥墩基础冲刷及基底埋页），选用岩石上桥墩基础冲刷及基底埋置深度数值。置深度数值。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材例14-1n 例例14-114-1 接上例接上例13-313-3，根据钻探资料，河滩，根据钻探资料，河滩表面土为粗砂层，平均粒径表面土为粗砂层，平均粒径=1.5mm=1.5mm，河槽及，河槽及标高标高129.00m129.00m以下为小颗粒的砾石层，以下为小颗粒的砾石层，=3.0mm=3.0mm。桥位河段历年汛期洪水平均含沙量桥位河段历年汛期洪水平均含沙量=0.8kg/m=0.8kg/m3 3。据分析桥下河槽能扩宽至全桥，但自然演变据分析桥

40、下河槽能扩宽至全桥，但自然演变冲刷冲刷h=0h=0。本桥为一般性桥梁，试确定最大。本桥为一般性桥梁，试确定最大冲刷线标高和桥梁墩台最浅埋置标高。冲刷线标高和桥梁墩台最浅埋置标高。机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材第四节 调治构造物n 调治构造物的调治构造物的主要作用主要作用是使桥孔均匀顺畅地是使桥孔均匀顺畅地排水输沙，减小桥位附近河床和河岸的不利排水输沙，减小桥位附近河床和河岸的不利变形，抵抗水流对路基边坡的冲刷，保护桥变形，抵抗水流对路基边坡的冲刷，保护桥梁和引道路堤的正常使用以及桥位附近农田、梁和引道路堤的正常使用以及桥位附近农田、城镇免遭洪水危害。城镇免遭洪水危害。机械

41、工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材第四节 调治构造物n 调治构造物按其对水流的作用可分为三类调治构造物按其对水流的作用可分为三类。导流导流构造物构造物，主要有导流堤、梨形堤和锥坡体等。具，主要有导流堤、梨形堤和锥坡体等。具体选用见表体选用见表14-714-7。挑流构造物挑流构造物，为各种形式的坝，为各种形式的坝，主要有丁坝、顺坝和格坝等。主要有丁坝、顺坝和格坝等。防护构造物防护构造物主要有主要有各种护岸、护坡和护基等工程。各类调治构造物各种护岸、护坡和护基等工程。各类调治构造物既可单独设置，也可以联合设置。在河流的滩地既可单独设置，也可以联合设置。在河流的滩地上，还可采用植树造林

42、等生物措施来配合或替代上，还可采用植树造林等生物措施来配合或替代工程调治构造物。工程调治构造物。机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材第四节 调治构造物n 导流构造物的作用导流构造物的作用是：以不同的程度扩散和是：以不同的程度扩散和均匀分布桥下河床冲刷，减少对桥台和引道均匀分布桥下河床冲刷，减少对桥台和引道路堤的威胁。路堤的威胁。各种坝的作用各种坝的作用是：将水流方向是：将水流方向跳离桥头引道或河岸，达到保护路基或本河跳离桥头引道或河岸，达到保护路基或本河岸的目的。防护构造物的作用和设计要点见岸的目的。防护构造物的作用和设计要点见路基路面工程路基路面工程有关内容。有关内容。机械工

43、业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材第四节 调治构造物n 导流堤的导流堤的设计洪水频率设计洪水频率一般应与桥梁的设计一般应与桥梁的设计洪水频率相同，其他类型调治构造物的设计洪水频率相同，其他类型调治构造物的设计洪水频率标准，视工程重要性而定。洪水频率标准，视工程重要性而定。机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材第四节 调治构造物n 调治构造物基础埋深的安全值调治构造物基础埋深的安全值K K由下确定由下确定 n 1.1.位于河槽内的调治构造物位于河槽内的调治构造物n 河床土质为细颗粒的次稳定和不稳定河段时，河床土质为细颗粒的次稳定和不稳定河段时，K=1K=12(m)2(m

44、)；稳定河段时，；稳定河段时，K=1(m)K=1(m)。n 2.2.位于河滩内的调治构造物，位于河滩内的调治构造物，K=0.5K=0.5（m m）。）。n 3 3、当不能达到要求的深度时，应设置平面防、当不能达到要求的深度时，应设置平面防护措施。护措施。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材第四节 调治构造物n 各种调治构造物的布置形式、设计尺寸，均各种调治构造物的布置形式、设计尺寸，均应结合河流特性、水文、地形、工程地质、应结合河流特性、水文、地形、工程地质、通航要求和地方水利设施等综合考虑。情况通航要求和地方水利设施等综合考虑。情况复杂时应进行水工模型试验加以论证确定。复杂

45、时应进行水工模型试验加以论证确定。本节仅介绍常见调治构造物布设的基本知识，本节仅介绍常见调治构造物布设的基本知识，具体设计要求可见具体设计要求可见公路工程水文勘测设计公路工程水文勘测设计规范规范和有关书籍资料。和有关书籍资料。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材第四节 调治构造物导流构造物的选用 表14-7机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材第四节 调治构造物一、 导流堤n 导流堤的平面形状导流堤的平面形状一般为一般为曲线形曲线形，如图，如图14-5；有时也；有时也采用采用直线形（两端带有曲线）直线形（两端带有曲线）。曲线形导流堤水流绕。曲线形导流堤水流绕堤流

46、动，对过桥水流的压缩较大；直线形导流堤堤旁堤流动，对过桥水流的压缩较大；直线形导流堤堤旁水流与堤分离，对过桥水流的压缩最大，在堤旁形成水流与堤分离，对过桥水流的压缩最大，在堤旁形成回流区，回流区内可产生泥沙淤积。堤形应根据调整回流区，回流区内可产生泥沙淤积。堤形应根据调整桥下滩流、河床冲淤分布以及水流流向的实际需要加桥下滩流、河床冲淤分布以及水流流向的实际需要加以选择。以选择。n 一般当正交桥位，两侧有滩且对称分布时，可两侧布一般当正交桥位，两侧有滩且对称分布时，可两侧布置对称性曲线形导流堤。当河流两侧河滩大小不一，置对称性曲线形导流堤。当河流两侧河滩大小不一，则可在河滩较大的一侧设置曲线形导

47、流堤，而在河滩则可在河滩较大的一侧设置曲线形导流堤，而在河滩较小的一侧（或河弯凹岸）设置直线形导流堤，如图较小的一侧（或河弯凹岸）设置直线形导流堤，如图14-4。机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材14-4 调治构造物示意图 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材图14-5 曲线形导流堤的平面形状 a)适用于不通航河流 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材图14-5 曲线形导流堤的平面形状b) 适用于通航河流 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材第四节 调治构造物一、导流堤一、导流堤 n 导流堤由上游堤段和下游堤段组成。上游堤导流堤

48、由上游堤段和下游堤段组成。上游堤段的头部称为段的头部称为堤端堤端，与桥梁连接处称为，与桥梁连接处称为堤根堤根。当堤端直接遭受水流的冲击时，堤端则是保当堤端直接遭受水流的冲击时，堤端则是保证导流堤稳定的关键部位，必须特殊加固。证导流堤稳定的关键部位，必须特殊加固。其局部冲刷深度的计算见规范所述。其局部冲刷深度的计算见规范所述。n 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材第四节 调治构造物一、导流堤一、导流堤 n 根据导流堤的长短、上游堤端的不同设置位根据导流堤的长短、上游堤端的不同设置位置，可分置，可分封闭式封闭式和和非封闭式非封闭式两种。对于河槽两种。对于河槽摆动很大的变迁性和冲积

49、漫流性河段，为了摆动很大的变迁性和冲积漫流性河段，为了逐渐缩窄河槽的摆动幅度，使水流和泥沙平逐渐缩窄河槽的摆动幅度，使水流和泥沙平稳地通过桥孔，并能保证堤后农田和村镇的稳地通过桥孔，并能保证堤后农田和村镇的安全，往往设置较长的导流堤，而且将上游安全，往往设置较长的导流堤，而且将上游堤端伸出泛滥边界之外，这种导流堤称为封堤端伸出泛滥边界之外，这种导流堤称为封闭式导流堤，如图闭式导流堤，如图14-6。一般情况下设置的导。一般情况下设置的导流堤不长，而且上游堤端在泛滥边界之内，流堤不长，而且上游堤端在泛滥边界之内，这种导流堤称为非封闭式导流堤，仍如图这种导流堤称为非封闭式导流堤，仍如图14-4。机械

50、工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材图 14-6 封闭式导流堤 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材第四节 调治构造物二、梨形堤n 梨形堤的作用梨形堤的作用与导流堤相似，但导引河滩水与导流堤相似，但导引河滩水流的作用较小。当桥位河段较小，流速又不流的作用较小。当桥位河段较小，流速又不大时；或者当河滩引道路堤凹向上游，为防大时；或者当河滩引道路堤凹向上游，为防止其路基遭受淘刷与改善桥梁边孔的过水条止其路基遭受淘刷与改善桥梁边孔的过水条件，可设置梨形堤，如图件，可设置梨形堤，如图14-7所示。所示。n 梨形堤的平面尺寸梨形堤的平面尺寸，临近桥孔部分可按导流，临近桥孔部分

51、可按导流堤的尺寸设计；在河滩部分，梨形堤末端与堤的尺寸设计；在河滩部分，梨形堤末端与路堤设置两个反向圆弧连接，如图路堤设置两个反向圆弧连接，如图14-814-8。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材图14-7 梨形堤与丁坝配合设置机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材图14-8 梨形堤平面示意图 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材第四节 调治构造物三三、丁、丁 坝坝 n 丁坝常设置于桥头引道路堤的上游一侧或河岸边上，丁坝常设置于桥头引道路堤的上游一侧或河岸边上，如图如图14-714-7及图及图14-914-9。丁坝（又称挑水坝）有。丁坝（又称挑

52、水坝）有淹没式淹没式和和非淹没式非淹没式两种。两种。淹没式丁坝淹没式丁坝的坝顶略高于常水位，洪的坝顶略高于常水位，洪水期被淹水期被淹 没，它的挑流能力不大，主要起加速各丁没，它的挑流能力不大，主要起加速各丁坝间的泥沙淤积的作用，逐渐形成趋于导治线的新的坝间的泥沙淤积的作用，逐渐形成趋于导治线的新的水边线，常用于中水调治，对长年流水的河槽能起整水边线，常用于中水调治，对长年流水的河槽能起整治和稳定河岸的作用。治和稳定河岸的作用。非淹没式丁坝非淹没式丁坝的坝顶高出设计的坝顶高出设计洪水位洪水位, ,常用于挑开高洪水流，保护河岸和河滩引道常用于挑开高洪水流，保护河岸和河滩引道路堤。路堤。 n 机械工

53、业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材第四节 调治构造物三三、丁、丁 坝坝 n 丁坝在平面上的方向丁坝在平面上的方向：淹没式丁坝一般斜向：淹没式丁坝一般斜向上游（为上挑），坝轴线与水流方向的交角上游（为上挑），坝轴线与水流方向的交角约约100100105105；如果斜向下游，则漫过坝；如果斜向下游，则漫过坝顶的水流将向丁坝根部集中，造成剧烈冲刷顶的水流将向丁坝根部集中，造成剧烈冲刷而冲走丁坝间的泥沙。在凸岸且流速较小时，而冲走丁坝间的泥沙。在凸岸且流速较小时，可布置成正挑丁坝。非淹没式丁坝一般斜向可布置成正挑丁坝。非淹没式丁坝一般斜向下游（为下挑），坝轴线与水流方向的交角下游（为下挑）

54、，坝轴线与水流方向的交角约约60607575；对于凸岸且流速不大时，可；对于凸岸且流速不大时，可以布置为正挑丁坝。有关坝与坝的间距、坝以布置为正挑丁坝。有关坝与坝的间距、坝根的处理等具体设计问题不在此赘述。根的处理等具体设计问题不在此赘述。 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材图14-9 各种坝示意图 机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材第四节 调治构造物四、顺坝与格坝四、顺坝与格坝 n 顺坝顺坝常与水流平行，直接布置在导治线上以常与水流平行，直接布置在导治线上以防护河岸。顺坝一般为淹没式坝顶与中水位防护河岸。顺坝一般为淹没式坝顶与中水位大致相平，上游端嵌入河岸

55、，下游开口，以大致相平，上游端嵌入河岸，下游开口，以渲泄坝后水流。设于弯道段的顺坝，应有足渲泄坝后水流。设于弯道段的顺坝，应有足够的长度，并随流势呈弯曲形。够的长度，并随流势呈弯曲形。n 格坝格坝常配合顺坝使用，当顺坝较长，且与河常配合顺坝使用，当顺坝较长，且与河岸间距较大时，可在顺坝与河岸之间设置一岸间距较大时，可在顺坝与河岸之间设置一道或几道格坝加以支撑，并促以坝间淤积，道或几道格坝加以支撑，并促以坝间淤积，防止坡或河滩受冲刷。格坝一端与顺坝正交防止坡或河滩受冲刷。格坝一端与顺坝正交或略斜交，格坝的间距一般在或略斜交，格坝的间距一般在20m20m30m 30m 之间。之间。机械工业出版社高职规划教材机械工业出版社高职规划教材本章小结n 建桥河段的冲刷有建桥河段的冲刷有自然演变冲刷自然演变冲刷和和一般冲刷一般冲刷、局部冲局部冲刷；刷；n 1、一般冲刷、一般冲刷n 一般冲刷深度一般冲刷深度hP系指桥下河床在一般冲刷完成后从设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。计水位算起的某一垂线水深。n （1）、