桥墩和桥台一般及局部冲刷原理及计算公式

桥墩和桥台一般及局部冲刷原理及计算公式第一节泥沙运动第二节河床演变和河相关系第三节一般冲刷第四节局部冲刷第五节桥台冲刷第六节最低冲刷线高程第一节泥沙运动要研究泥沙运动规律，首先应了解泥沙的基本特性，它包括：1.几何特性：泥沙颗粒的形状、大小及群体泥沙的组合特性2.重力特性：泥沙颗粒的容重与淤积泥沙的干容重3.水力特性：泥沙颗粒的沉降速度泥沙类型悬移质推移质床沙泥沙运动泥沙运动一、泥沙的主要特性1几何特性粒径d粒径级配曲线平均粒径d和中值粒径d用等容粒径表示50粒配曲线：表示天然沙颗粒组成的曲线.绘制过程：取样→烘干→筛分→称重→点线→求各种特征值.曲线坐标：半对数坐标2重力特性用容重表示3水力特性用沉速表示单颗粒泥沙在静止的无限大的清水水体中匀速下沉的速度(cm/s)。二、泥沙的运动泥沙的起动—在水流推动下，床面泥沙颗粒由静止开始运动。起动流速---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上的平均流速。费玉清起动流速公式：重力项粘粒项流速换算项张瑞瑾起动流速公式：流速换算项重力项粘粒项当d≥2mm时，该式变为：张瑞旨瑾公伸式和移费玉慈清公遵式在珠计算邻起动望流速菌时的诸差别三分沙客波运纽奉动沙质兄河床船的床铸面泥沃沙在倘水流头作用驳下，刊泥沙忽起动塞后出竞现推位移质阵运动，售形成俊床面列沙波稀。当Fr很小蚀时，文仅出接现沙趟纹；糖当Fr增大由到一定程召度，估沙纹饺成长来为沙愤垄；订水流搁强度施再增坏大，口则变舌为沙资丘。裸露盾的黄延河河怒床—沙纹沙波品运动蒜是水膀流强术度达窑到一港定强适度后逗，推绿移质口运动驱的集检体形玩式此时漆，床仗面起鹊伏不饺平的盼波浪枝形态仙，是写推移沉质运烦动的为主要舱形态风。四常推赵移质番输沙准率沙波紫运动召是推缎移质毕运动况的主场要形跃式，秧而推鼠移质牺输沙岸率的愿大小念则反铃映推息移质脚运动瓶的强蕉烈程语度。推移陶质输盛沙率如是单选位时剑间内看在过碌水断币面单朋位河卵槽宽特度上民，通端过的展推移苍质的描质量恭，用索表烛示，粮单位窜是kg瓶/s舅.m窦国位仁德狭推移乳质输吐沙率关公式式中--川-系数料，一丝式般取0.庙01--理-谢才娱系数善，无胶量纲伏，--港-起动坚流速--嗽-泥沙球沉速--惕-水和翠泥沙忙的容贱重五廉含沙陕量和晋挟砂锅能力六者河命床的借粗化含沙团量—单位蔬体积惜内水懒流中软所含洒悬移期质的节质量岭，kg针/m在一惭定条励件和捏边界滨条件突下，烫单位冬体积兆的水停流能饥够挟讲带泥钩沙的味最大染数量芹或质丢量(包括仗推移奇质和示悬移芒质)，称麦为水壁流的纷挟砂播率。3在冲互刷河话段内冠，床湿沙中卵的细秘颗粒贴被水君流冲点走，休上游勺来沙师中的缝粗颗芳粒泥谜沙慢乒慢沉述下来烘，这主样，岁河床却表面匠层的干泥沙魔粒径著逐渐管增大还，形祸成自述然铺母砌的办现象均，称揭为河债床的帽粗化槽。第二阔节泉河床满演化购和河植相关花系一戴副茶流由于诱过水克断面劝形状蹈的改现变或素河槽脂的影龟响，迹伴随龟着主巧流，头在水胡流内侨部形题成一洽种尺斤度较么大的嫌旋转和流动灭，这谣种从匀属于尿主流颈而存愁在的间旋转源流动抬称为隶副流捐。副流立轴挡副流(回流)平轴节副流(滚流)顺轴肿副流(螺旋闪流)河相库关系：水流因与河卧床长偷期相秘互作光用使表河流耐朝着补平衡大的方虚向发寄展，器当其处于允平衡挖或准史平衡朝状态许时，立河床箭形态妹与流熄域来干水、伍来沙耗条件和河史床边返界条叶件之义间存记在着另的密触切关影系。二谢河全床演蚀变的螺基本形概念河床虏演变傻是水笼流与肤河床不断舍相互潮作用止的过丘程，在这轰一过伏程中臣，泥葵沙运动是免纽带东。任恶一河牛段在特定水水流短条件夺下有夹一定挟沙完能力抓。河床即演变坐是指违：河道宴在天盆然情忘况下馅或受人禾工因荐素的似影响梁下所发狮生的汇变化柔。当上切游来步沙量匪与水捡流挟拌沙能路力互酷相适哀应时,水流处于欢输沙角平衡友状态,河床甩保持味相对晶稳定滤；如钥上游来沙昨量与斯水流贷挟沙跌能力酬不适役应,水流埋输沙堡不平杀衡,河床胸就产玩生相鲜应冲槽淤变宗化。伤河床叙变化抚反过提来又会改妇变水填流条拌件，耽从而补引起希水流忌挟沙圾能力作的变化，朱变化吵的趋用势是舞尽量渴使上那游来都沙量努与水畅流挟指沙能力腐相适炊应，恒使河鞠床保叔持相岂对平歇衡。河流啊存在作两个也反馈配系统：(1性)水流数挟带猾泥沙劫，泥勉沙的污存在角又影群响水凳流结雅构；(2屡)水流团作用晒于河气床，祸使河阅床发南生变睛化，签河床足形态身反过纯来又腊影响障流速册分布定。它们钢相互记依存熔，相偷互影延响，细又相趴互制晕约。水流繁与河女床的疑相互绩作用掩是通埋过河静流中饥泥沙驰的冲辱刷、袭搬运锋和堆溉积而勤实现脂的，将泥沙础在其辟中起披着纽荒带作崖用。当流蚀速增汽加，耀组成爸河床监的泥师沙遭透到冲活刷，前使河铃床降捧低或株拓宽贝；当流坏速减科小，足水中捆挟带卵的泥魄沙沉驱积于彩河床安上，板使河录床抬蚁高或注束窄幸，河锣床就仁会发微牛相糊应的注变化崇。河床碍演变便是水旦流、领泥沙耀与河菊床相药互作敲用的盐反映搏。山区鱼河流坦河床宴演变败特性1、山吹区河务流常在具有付宽窄紫相间售的外方形，呢洪水脸期峡绪谷进升口、显悬移闭质在洲上游宗宽阔望段内挠大量虎落淤坚。非同汛期吧宽阔循段“伐走沙悲”时行冲刷捧外移蚀的泥件沙，姑在进途入下永游峡仅谷段双时，业由于节水深绞流缓极，大岛部分稿在峡口谷段待淤积帖。（例资：澜臭沧江触）2、弯庆曲型瓶河流详，由池于两跃岸受绢山崖已阶地仗的钳罢制，乎自由然活动杜的余秩地较答小，宣河床帮蠕动少只能威顺着悠河谷斯方向惑平移望。3、分田汊河沿流的利江心享州和嫌心滩越位置站较固枪定，心以两氧汊居粘多。4、河恭床卵弄石运泥动在遵时间餐分布烈上具党有明像显的半不连寨续性雄。同构时，鸽卵石巩的输某沙率宣有很确大的在波动草。5、沿逼程有裕不少悬溪沟欺入汇杜，在刊沟口摄发育绪形成典冲积猜扇，引其伸样人干洗流部唐分成泳为溪毕口滩（例），既挠影响粉河床炕的演妻变又默影响荣航运净。澜沧净江阿艇达箐煤滩平原纽奉河流秒的河默床演割变主要袍表现上：多上呈现差周期帅性的先往复岗变形麦、平色面上窑的摆绒动，匆冲淤狂变形疼速度抢快、讨幅度撒大都天蚂庙凹据冲凸托淤，括且速池度均毒快和畅份洲头败冲尾童淤，敞江心筝洲不蓬断下监移，暑但头都冲快败而尾辟淤慢主流摩线不助断左裹移引押起凹拦岸冲穷刷，烦下移季引起挽和畅柔洲头漂崩坍置后退影响雪河床漏演化皂的因桑素1上游返来水胆条件员，即译流量霞的大拆小和僻变化流量混大，骑冲击动力强秩，对城河床吼冲刷个严重掉，变绪形快水；雨陕季和通旱季逮的变艰化，青河床先也出鉴现周西期性议变化上。2上游吗来沙米条件舌，即丈上游傅来沙晴量及抖其粒餐径的陷变化流量并大，灾挟砂叠能力那强，抢泥沙茧颗粒就也大盒，对拖河床爸冲刷槐严重遥，变猜形快卖。3河床钱地质净、土肃质条岛件、照河床纪比降乏为河改床演洒变提饮供边委界条涨件。三遗河相现关系造床乔流量—河床忧形态尘是在滥无数丽次洪智水过扩程中极、水削沙相麦互作仆用下连续践演变搂的结殖果。饰为研肚究河资相关张系，啄人们庙引入品“一桐个与酒多年猜连续造床希作用休相当佳的某驾个流该量数传值”拥。在桥盈梁工来程中失，取盖与河茅滩水值位齐钩平时缘瑞的河堆槽流脑量作准为造隙床流陶量。特点军：造茄床作定用最繁大不是宰最大搂流量没，因沿为其捆历时劫短不是顺最小慢流量怜，因虫为其鲜流量销及动虾量小是流肥量较到大历拨时较伐长的拾某级榆流量基本舌河宽炊公式河槽不宽度量与水唉深的烦关系B-哨--平摊构水位(造床毛流量)时的墓河槽绵宽度H-践--平摊食水位(造床黎流量)时的柳河槽含平均虏水深--庙-断面塞河相鬼系数单宽羽流量搁集中咏系数A第三赶节岭桥下缓河床决断面损的一忽般冲南刷桥下抓河床两冲刷冤计算坚，是散确定选墩台俭基础杰埋深夜的重奖要依宿据。河床傲变形脏分为粥三类恋：1.河道妄自然吐变化院引起名，称释为自盐然冲鹿刷；2.桥渡询束狭毅水流销，增示加单纹宽流当量所巷引起常的全田断面插冲刷号，称获一般慢冲刷沫，用h表示撑；3.由桥牢墩阻凡水使贪水流植结构烂变化厅，在食桥墩杰周围岗发生膛的冲仓刷，瓜称局扁部冲货刷，荐用h表示沈。bp一般律冲刷冲刷鱼停止坑时桥储下的垂棉线水伙深表睛示该垂同线处缓的一骄般冲刷董深度史。桥墩孙前水疑流形技态发痕生的役变化桥墩偿前的纽奉局部阶冲刷一、趣根据馅输沙束平衡渔原理粥建立容的公句式根据吹输沙院平衡霞原理尖，应熟该是生该断捷面推节移质蜓输沙影量G的输亿沙平笨衡。上游谣天然祖断面桥下旨断面GG12即--汗-上游埋天然彩断面抗河槽碌宽度--盖-桥下粮河槽登宽度念，一槐般砂疤性土亦河床漠建桥森后，桃桥下河槽掩可扩垄展到牧整个期桥孔枝，B算=L谢;否则扭，B圆=B22cq--产-上游救天然君断面挠单宽碰输沙仍率--亩-桥下旬断面财单宽躲输沙仪率式中将上脑式带偶入输缝沙率范公式熔得：见表6-光3-盖119绩64年甘音城道抓将上写式改泄写成态：--缺-系数--舞-桥下牵河槽壮最大沙水深--导-造床冻流量缺时的艳最大沫水深肺和平身均水耗深--衰-单宽遥流量墙集中捞系数--惊-系数网，一杀般取0.扬21赴6~秀~0茎.2深4319介84舅~1输99岛0进一虏步简秧化为--误-桥下毛河槽预通过锋的流告量--膛-计算别断面离的天恰然河钢槽流宇量Q--索-天然粮状态持下，牌桥下寸河滩逆部分高通过程的流跑量--公-该式么被称严为64浓-2简化陆公式挣，用挑于沙嗽质河惊床c二、附根据铅冲止资流速语建立光的公深式1、砂原性土利河槽免的一外般冲续刷公求式一般纹冲刷怜停止蜘时桥纵下的盾垂线痒平均眠流速风，称领为冲怒止流犁速。冲止倦流速一般累冲刷垮深度桥下佛平均裁单宽揪流量桥下亲最大烂单宽队流量该式羊又被宋称为64晴-1公式E-可查迎表6-飞3-塘22、砂牵性土贯河滩辱的一渐般冲他刷公修式--廊--河滩殿部分寄的冲栽止流戏速--伤-桥下柱河滩恭部分膨通过猪的部估分设向计流伤量--究-河滩疫水深1m时，涝非粘规性土窜的不翅冲刷麦流速首，可届查表6-痕3-诉3--炸-天然僚状态下下河誉滩部羡分通座过的捕流量3、粘哲性土被河床虑的桥辟下断劣面一还般冲冤刷公始式平均灶粒径绵小于0.攀00斗5m府m的泥昨沙，照称为包粘性待土。土力紧学中绢反映词粘土倘粘结洽力大虫小的烈指标臣为液渴性指湾数I和孔侧隙率e。I和e越小原，粘统土的厚粘结蕉力越制大，裁抗冲游能力吹越强竹，冲客止流朋速也能就越延大。LL冲止尽流速桥下怕河槽桥下乐河滩三、汉根据卷别列父柳伯笨斯基此假设妻建立句的公搜式E.邮B.包尔踏达克假夫根戴据别理氏假弃设认陵为：祥桥下易流速岭达到弱天然详河槽平均株流速冲时，坟桥下惰冲刷吨即停者止，己而且凶同一慨垂线辞处、召冲刷后后的水深蜘与冲滑刷前街的水脊深成比正比谎，又耽称为液包尔冒达克防夫公洪式，撑适应于稳饿定性废河段合的河宰槽。1、河域槽土壁质均煮匀时--握-冲刷拐前的茫面积2、河航槽土余质不屑均匀筋时--顶-河床筐易冲春刷部焰分冲轮后水你深--狐-冲刷姿前桥赶下毛黄过水缎断面瞧面积--拆-冲刷腹前易后冲刷占部分麦毛过视水断忙面面神积--熟-冲刷美后不局易冲灭刷（截表层艳土壤祝被冲膏走后晶）的拌毛过咳水断初面面育积第四挪节雄桥墩修的局始部冲阻刷1.桥墩绩局部拍冲刷伙的机出理桥墩蛛周围踏的水妨流：墩前敬水面蚀涌波墩前然迎水傅面的羽向下咸水流漩涡默体系2.冲刷蔽深度芬和行岁近流耳速行近叔流速是指缘瑞桥墩妇上游横不远肾处，未受免绕流葬影响辆的墩怠前天尾然流生速。取一顽般冲搜刷终途止后吃的墩效前流俭速作为赞墩前别行近觉流速耕，相抗应的警墩前水深缝也是皂取一兵般冲台刷后跳的最追大水深hp来计叛算。19碗64年，糟桥渡装冲刷坚学术史会议通为了净制定肠桥渡右局部侵冲刷才公式饰，假太定：清水蜻冲刷灿冲扶刷深涉度h随行杆近流景速础直线蕉增加兴；动萄床冲仿刷冲刷悉深度h随行芹近流喜速融呈外下凹亮曲线牲形式侨增大薯；在处这才两种贝状态疤是连治续的测。bb起冲结流速起动边流速二.咏65繁-2公式打和65荣-2修正副公式1.由65遭-2公式--并-墩形臂系数希，见波表6-雕4-蓝1--淘-计算郊墩宽--狐-一般拢冲刷租后水紧深--仔-起动洞流速起冲亮流速--咳---披-行近罪流速系数--萝-序号墩形拿示意克图墩形病系数墩形柿计算霜宽度B1B1=d11.锦0B1=d234657891012112.本65杏-2修正庙公式--岁-起冲衡流速题，清水劲冲刷桥墩反迎水似面两程侧泥材沙起冲答流速峡计算跃如下害：n-番--指数动床凉冲刷三.粘性埋土河爬床桥盒墩局嚼部冲甲刷公粱式二式慈的适源应范禁围早介广于0.址16沈~~须1.欲48四.行近舟流速吴和行喇近水填深假定眉局部田冲刷女是在伍一般伙冲刷具完成啦后进进行的愚，应底取一厉般冲虎刷后绍最大型水深忠作为渡行近锐水深匪和一艳般冲兄刷后毯垂线抽平均与流速优作为铜行近蒸流速斩。按输帆沙平鼠衡原探理计尝算一巴般冲酸刷时石，行骂近流钞速的艳计算难可近翻似采血用下匀式：第五桃节塑桥台驻冲刷一么桥脱台绕