桥墩冲刷课件

1、1目录实例防护措施检测方法234过程与分类1桥涵水文 道桥一班第1页/共26页2桥墩冲刷过程、现象和分类1桥涵水文 道桥一班第2页/共26页3桥墩冲刷的过程自然演变冲刷桥墩局部冲刷桥涵水文 道桥一班一般冲刷第3页/共26页4桥墩冲刷的过程自然演变冲刷自然演变冲刷指的是在不受水工建筑物影响的情况下,由于水流挟带泥沙行进而引起的河床冲刷。一般冲刷建桥后，桥孔压缩水流，致使桥孔上游水流急剧集中流入桥孔，在桥孔处稍下游处，形成收缩断面。该断面处流速梯度很大，床面切应力剧增，引起强烈的河床泥沙运动，床面发生的明显冲刷桥涵水文 道桥一班第4页/共26页5桥墩冲刷的过程分类影响因素由于桥墩的阻碍，水流在桥墩

2、周围产生强烈涡流而引起的冲刷。局部冲刷桥涵水文 道桥一班第5页/共26页6三种冲刷的示意图桥涵水文 道桥一班自然演变冲刷一般冲刷局部冲刷第6页/共26页7桥墩冲刷实例2桥涵水文 道桥一班第7页/共26页8桥墩冲刷的实例桥涵水文 道桥一班第8页/共26页9桥墩冲刷的实例桥涵水文 道桥一班第9页/共26页10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3桥涵水文 道桥一班第10页/共26页11 1、光纤布拉格光栅传感器监测（FBG）原理：光纤光栅传感器通过光线中光束波长的变化来测量应变和温度。当光纤光栅传感器受到作用力时,测得的波长会发

3、生变化;而当传感器不受力或受不变的力时,波长值会保持不变。应用：台湾学者 Yung Bin Lin 等人已经通过实验室模拟和现场实测将光纤光栅传感器技术应用的冲刷监测中来,得到了比较满意的监测结果缺陷：受到光纤光栅性能的限制,一次布置的传感器数量不可能太多,而传感器布置的间距影响着监测的空间分辨率,当水深较深时,这种方法的空间分辨率将大大降低桥涵水文 道桥一班第11页/共26页12 2、 声呐监测掺杂着噪声 缺陷多次反射或侧面反射影响解读设备昂贵 专业操作 易于安装,技术成熟优点比较准确的测得河床深度提供沉积物以下的河床信息高精度的测量结果 桥涵水文 道桥一班第12页/共26页13 3、雷达监

4、测缺陷：信号分析和评价也会比较困难（雷达脉冲的发散性和多次反射的复杂性使信号含有很多的噪音信号；接收天线受到的信号常常具有复杂的形式）由于信号强度的衰减,只适用于水深不超过 9m,这种方法也不适用于咸水环境通常只能在水流稳定的条件下使用，不能用于洪水期间的冲刷监测,意味着不能进行实时监测。 桥涵水文 道桥一班第13页/共26页14 4、时域反射系统（TDR）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

5、用。桥涵水文 道桥一班第14页/共26页155、金属滑块装置由于它只能向下运动,一次监测之后,装置需要重新安装 缺陷 原理简单 准确可靠优点 原理：通过将金属块套在固定的杆上,金属块可以沿着杆向下滑动。由于滑块始终和河床底部接触,随着河床的降低,金属块也跟着降低,而金属块的位置可以通过电磁感应装置测得,通过测量滑块的位置测量冲刷已经到达的深度。桥涵水文 道桥一班第15页/共26页16 6、其他一些技术手段比如压电传感器、浮标法、微机电传感器等,这些技术由于其本身的一些特点(压电传感器太脆弱,浮标法一次监测之后需要重新安放浮标)而不能很好的用来监测冲刷桥涵水文 道桥一班第16页/共26页17桥墩

6、冲刷的预防与保护1、一般方法1.1合理选择桥位与桥孔及附属构造物1.2设置河床抗冲刷保护层 1.3影响桥墩周边水流法1.4开缝防冲2、新方法4桥涵水文 道桥一班第17页/共26页18 桥墩冲刷的预防与保护意义 原理方法减小墩旁冲刷坑深度提高结构的安全储备提高桥梁的稳定性增加桥墩周围河床的防冲能力减小水流冲刷的能量根据防冲时期根据防冲部位根据防冲方法桥涵水文 道桥一班第18页/共26页19 1.1 合理选择桥位与桥孔及附属构造物地质条件 .地形地貌水文条件功能条件桥位的选择和桥孔的设计必须保证在交通正常运行的状态下顺畅的通过洪水和凌汛,并与附近地区环境保护及引道路基、路面排水、堤防设施等想配套。

7、桥孔的选择则应根据设计洪水量和设计水位来计算确定适当的选择桥梁调冶构造物可以有效的预防冲刷桥涵水文 道桥一班第19页/共26页20 1.2设置河床抗冲刷保护层 基本思想：在河床的表面或某一层处设置一个保护层,用以抵抗来自水流的剪切应力,防止易受冲刷的泥沙被流水带走,从而达到抵抗冲刷的目的方法：最常用的方法是抛石防护层法,其他类型保护层还有混凝土模袋保护层、混凝土扩大基础保护层、缆系块体保护层等。原理：抛石防冲是桥墩防冲刷保护经常采用的方法。采用抛石防护主要强调反滤层，设反滤层的目的是防止抛石下的泥沙颗粒通过抛石孔隙被淘刷。影响抛石保护层的保护效果的因素：保护层深度设置位置、保护层的厚度与保护层

8、的设置范围以及保护层的组成级配桥涵水文 道桥一班第20页/共26页21 1.3影响桥墩周边水流法在桥墩靠近河床位置设置护板 在桥墩下游设置阻沙槛基本思想：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。桥涵水文 道桥一班第21页/共26页22 1.4开缝防冲基本原理：使下冲水流转向离开河床或减小下冲流对河床的冲击,开缝的宽度、长度和位置是其非常重要的参数（如下图所示） 当开缝与护脚一起使用时,可以进一步减小冲刷深度桥涵水文 道桥一班第22页/共26页23 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碎石枕XF型排DF型排原则：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；也可以结合抛枕和软体排,分层设计,起到最好的效果。另外,从原材料来考虑,如果施工的地方取沙比较方便可以采用沙枕,如果取石比较方便可以采用碎石枕。桥涵水文 道桥一班第23页/共26页 总结桥涵水文 道桥一班桥梁冲刷防护措施的选择取决