第七章 橋墩和橋臺沖刷

1、1 第七章第七章 橋墩和橋臺沖刷橋墩和橋臺沖刷 2 第一節(jié)第一節(jié) 泥沙運動泥沙運動 0101 第二節(jié)第二節(jié) 河床演變和河相關(guān)系河床演變和河相關(guān)系0202 第三節(jié)第三節(jié) 橋下河床斷面的一般沖刷橋下河床斷面的一般沖刷0303 CONTENTS 第七章第七章 橋墩和橋臺沖刷橋墩和橋臺沖刷 第四節(jié)第四節(jié) 橋墩局部沖刷橋墩局部沖刷0404 第五節(jié)第五節(jié) 橋臺沖刷橋臺沖刷0505 第六節(jié)第六節(jié) 墩臺基底的最小埋置深度墩臺基底的最小埋置深度0606 3 河床泥沙的主要物理特性（重點）河床泥沙的主要物理特性（重點） 泥沙的水力特性（重點）泥沙的水力特性（重點） 1 2 第一節(jié)第一節(jié) 泥沙運動泥沙運動 4 一、

2、河床泥沙的主要物理特性一、河床泥沙的主要物理特性 1 1、泥沙的幾何特性、泥沙的幾何特性 （1 1）泥沙的粒徑）泥沙的粒徑 平均粒徑平均粒徑 各級粒徑泥沙的質(zhì)量加權(quán)平均值各級粒徑泥沙的質(zhì)量加權(quán)平均值 i ii P Pd d 中值粒徑中值粒徑大于和小于該粒徑的泥沙質(zhì)量各占大于和小于該粒徑的泥沙質(zhì)量各占 總質(zhì)量的總質(zhì)量的50%50% 50 d 等容粒徑等容粒徑與泥沙顆粒體積相等的球體的直徑與泥沙顆粒體積相等的球體的直徑 5 一、河床泥沙的主要物理特性一、河床泥沙的主要物理特性 （2 2）泥沙的粒徑級配曲線）泥沙的粒徑級配曲線 粒徑范圍粒徑范圍 粒徑大小粒徑大小 顆粒均勻程度顆粒均勻程度 確定中值粒

3、徑確定中值粒徑 6 一、河床泥沙的主要物理特性一、河床泥沙的主要物理特性 2 2、河床泥沙的重力特性、河床泥沙的重力特性 容重：容重： 3 /2725mkN s 7 水力特性水力特性 河床泥沙的運動形式河床泥沙的運動形式 泥沙在水中的沉降泥沙在水中的沉降 泥沙的起動泥沙的起動 沙波運動沙波運動 含沙量和挾沙能力含沙量和挾沙能力 二、泥沙的水力特性二、泥沙的水力特性 推移質(zhì)的輸沙率推移質(zhì)的輸沙率 河床的粗化河床的粗化 8 1 1、河床泥沙的運動形式、河床泥沙的運動形式 (1)(1)懸移質(zhì)懸移質(zhì) (2)(2)推移質(zhì)推移質(zhì) (3)(3)河床質(zhì)河床質(zhì) ：相對靜止停留在河床的泥沙：相對靜止停留在河床的泥

4、沙 ：顆粒較小，懸浮在水中而流動的泥沙：顆粒較小，懸浮在水中而流動的泥沙 ：受水流沖擊沿河底移動或滾動的泥沙：受水流沖擊沿河底移動或滾動的泥沙 9 (2) (2)推移質(zhì)推移質(zhì) 躍移質(zhì)躍移質(zhì) ：產(chǎn)生跳躍：產(chǎn)生跳躍 接觸質(zhì)接觸質(zhì) ：在層移質(zhì)上產(chǎn)生滾動：在層移質(zhì)上產(chǎn)生滾動 層移質(zhì)層移質(zhì)：沿河床滑動：沿河床滑動 1 1、河床泥沙的運動形式、河床泥沙的運動形式 10 2 2、水中泥沙的沉降、水中泥沙的沉降 沉降速度：單顆粒泥沙在無限大靜止清水沉降速度：單顆粒泥沙在無限大靜止清水 中勻速下沉?xí)r的速度。中勻速下沉?xí)r的速度。 11 3 3、泥沙的起動、泥沙的起動 n泥沙的起動：在水流推動下，床面泥沙顆粒由靜止

5、泥沙的起動：在水流推動下，床面泥沙顆粒由靜止 開始運動。開始運動。 n泥沙起動是泥沙運動和河床變形開始的臨界狀態(tài)。泥沙起動是泥沙運動和河床變形開始的臨界狀態(tài)。 n泥沙起動是驅(qū)動力和抵抗力及力矩失去平衡的結(jié)果。泥沙起動是驅(qū)動力和抵抗力及力矩失去平衡的結(jié)果。 12 3 3、泥沙的起動、泥沙的起動 n起動流速：是床面泥沙顆粒在各種外力作用下，失起動流速：是床面泥沙顆粒在各種外力作用下，失 去平衡，開始運動時的水流去平衡，開始運動時的水流垂線平均流速垂線平均流速（m/s）。）。 n張瑞瑾的起動流速公式張瑞瑾的起動流速公式根據(jù)實測資料建立根據(jù)實測資料建立 2 1 72. 0 714. 0 0 ) 10

6、1005. 629()( d h d d h v n沙玉清的起動流速公式沙玉清的起動流速公式根據(jù)推動力與抵抗力平衡建立根據(jù)推動力與抵抗力平衡建立 2 . 0 5 . 0 4 75. 0 0 7 . 0 1 . 143. 0h d dv n采用采用起動流速起動流速作為判斷泥沙是運動還是靜止的標(biāo)準(zhǔn)作為判斷泥沙是運動還是靜止的標(biāo)準(zhǔn) 13 3 3、泥沙的起動、泥沙的起動 l第一項反映重力對抗起動作用第一項反映重力對抗起動作用大粒徑大粒徑 l第二項反映粘結(jié)力對抗起動作用第二項反映粘結(jié)力對抗起動作用小粒徑小粒徑 2 1 72. 0 714. 0 0 ) 10 1005. 629()( d h d d h

7、v 2 . 0 5 . 0 4 75. 0 0 7 . 0 1 . 143. 0h d dv 14 3 3、泥沙的起動、泥沙的起動 l 起動流速與泥沙粒徑的關(guān)系起動流速與泥沙粒徑的關(guān)系 mmd15. 0（1 1）附近，起動流速最小附近，起動流速最小 （2 2）在最小值右側(cè)在最小值右側(cè), ,起動流速隨粒徑增大而增大起動流速隨粒徑增大而增大 （3 3）在最小值左側(cè)在最小值左側(cè), ,起動流速隨粒徑減小而增大起動流速隨粒徑減小而增大 15 4 4、沙波運動、沙波運動 推移質(zhì)推移質(zhì)運動的結(jié)果運動的結(jié)果 n沙波的形態(tài)與水流強度有密切的關(guān)系：沙波的形態(tài)與水流強度有密切的關(guān)系： （1 1）弗汝德數(shù)）弗汝德數(shù)F

8、rFr很小時，床面出現(xiàn)沙紋。很小時，床面出現(xiàn)沙紋。 （2 2）弗汝德數(shù)）弗汝德數(shù)FrFr增大到一定程度，沙紋成為沙壟增大到一定程度，沙紋成為沙壟 （3 3）弗汝德數(shù)）弗汝德數(shù)FrFr再增大，沙壟成為沙丘。再增大，沙壟成為沙丘。 水流強度越大，沙波運動越劇烈水流強度越大，沙波運動越劇烈 16 5 5、推移質(zhì)輸沙率、推移質(zhì)輸沙率 推移質(zhì)輸沙率是單位時間內(nèi)在過水?dāng)嗝鎲挝缓硬蹖捦埔瀑|(zhì)輸沙率是單位時間內(nèi)在過水?dāng)嗝鎲挝缓硬蹖?度上，通過的推移質(zhì)的質(zhì)量，單位是度上，通過的推移質(zhì)的質(zhì)量，單位是kg/sm。 竇國仁公式竇國仁公式 g v vv c k g k s s b 3 2 0 0 )( 輸沙率與流速的四次

9、方成正比輸沙率與流速的四次方成正比 17 6 6、含沙量和挾沙能力、含沙量和挾沙能力 含沙量和挾沙能力是影響河床演變的重要因素含沙量和挾沙能力是影響河床演變的重要因素 含沙量含沙量：單位體積的水流所含懸移質(zhì)的質(zhì)量。：單位體積的水流所含懸移質(zhì)的質(zhì)量。 單位為單位為kg/m3。 挾抄能力挾抄能力：在一定的水流條件和邊界條件下，：在一定的水流條件和邊界條件下， 單位體積的水流能夠挾帶泥沙的最大數(shù)單位體積的水流能夠挾帶泥沙的最大數(shù) 量，單位為量，單位為kg/m3。 18 7 7、河床的粗化、河床的粗化 在沖刷河段內(nèi)，床沙中的細顆粒泥沙被水流沖走，在沖刷河段內(nèi)，床沙中的細顆粒泥沙被水流沖走， 上游來沙中

10、粗顆粒泥沙慢慢沉下來，這樣，河床上游來沙中粗顆粒泥沙慢慢沉下來，這樣，河床 表面層的泥沙粒徑逐漸增大，河床表面形成用一種表面層的泥沙粒徑逐漸增大，河床表面形成用一種 自然鋪砌，這種現(xiàn)象稱為河床床面的粗化。自然鋪砌，這種現(xiàn)象稱為河床床面的粗化。 19 主流與副流主流與副流 河床演變的基本概念（重點）河床演變的基本概念（重點） 1 2 第二節(jié)第二節(jié) 河床演變和河相關(guān)系河床演變和河相關(guān)系 河相關(guān)系（重點）河相關(guān)系（重點） 3 20 一、主流與副流一、主流與副流 n主流：按總的流動趨勢流動的水流主流：按總的流動趨勢流動的水流 21 一、主流與副流一、主流與副流 n副流：從屬于主流而存在的旋轉(zhuǎn)流動的水流

11、。副流：從屬于主流而存在的旋轉(zhuǎn)流動的水流。 n 副流的規(guī)模大，旋轉(zhuǎn)中心和位置是穩(wěn)定的、明顯的。副流的規(guī)模大，旋轉(zhuǎn)中心和位置是穩(wěn)定的、明顯的。 n副流的存在，往往是河床沖淤的直接原因副流的存在，往往是河床沖淤的直接原因 22 一、主流與副流一、主流與副流 1 1、立軸副流、立軸副流( (又稱回流又稱回流) ) 在河槽寬度突變處的局部范圍內(nèi)，存在著與主流分離在河槽寬度突變處的局部范圍內(nèi)，存在著與主流分離 的回流（漩渦），就是立軸副流。在橋臺前緣或丁壩的回流（漩渦），就是立軸副流。在橋臺前緣或丁壩 端部附近，河床受立軸渦流的急劇沖刷，產(chǎn)生很深的端部附近，河床受立軸渦流的急劇沖刷，產(chǎn)生很深的 沖刷坑，

12、沖起的泥沙又被帶到下游回流區(qū)內(nèi)沉積下來沖刷坑，沖起的泥沙又被帶到下游回流區(qū)內(nèi)沉積下來 23 一、主流與副流一、主流與副流 2 2、平軸副流、平軸副流( (又稱滾流又稱滾流) ) 小橋或涵洞出口河槽中，急流與天然狀態(tài)的緩流銜小橋或涵洞出口河槽中，急流與天然狀態(tài)的緩流銜 接處，出現(xiàn)的水躍就是水面的平軸副流接處，出現(xiàn)的水躍就是水面的平軸副流( (面滾面滾) )，出口，出口 河槽鋪砌末端的垂裙下游，常出現(xiàn)底滾而造成局部沖河槽鋪砌末端的垂裙下游，常出現(xiàn)底滾而造成局部沖 刷，也屬于平軸副流。刷，也屬于平軸副流。 24 一、主流與副流一、主流與副流 3.3.順軸副流順軸副流( (又稱螺旋流又稱螺旋流) )

13、通過彎道的水流在重力和離心力的共同作用下，面通過彎道的水流在重力和離心力的共同作用下，面 流流向凹岸，底流流向凸岸，形成向前的螺旋流，螺流流向凹岸，底流流向凸岸，形成向前的螺旋流，螺 旋流的旋轉(zhuǎn)軸方向與主流流向一致，稱為順軸副流。旋流的旋轉(zhuǎn)軸方向與主流流向一致，稱為順軸副流。 25 二、河床演變的基本概念二、河床演變的基本概念 n 河床演變是指河床形態(tài)的變化，包括河床的縱向河床演變是指河床形態(tài)的變化，包括河床的縱向 變形和橫向變形變形和橫向變形 n 引起河床演變的最根本的原因是輸沙的不平衡引起河床演變的最根本的原因是輸沙的不平衡 n 靜止、不變的河道是不存在的，天然河道總是處靜止、不變的河道是

14、不存在的，天然河道總是處 在不斷發(fā)展變化之中在不斷發(fā)展變化之中 26 二、河床演變的基本概念二、河床演變的基本概念 n影響河床演變的因素影響河床演變的因素 u上游來水條件上游來水條件 （流量的大小和變化）（流量的大小和變化）提供動力提供動力 u上游來沙條件（來沙量及粒徑組成）上游來沙條件（來沙量及粒徑組成）提供來源提供來源 u河床的地質(zhì)、土質(zhì)條件和河床比降河床的地質(zhì)、土質(zhì)條件和河床比降提供邊界條件提供邊界條件 27 三、河相關(guān)系三、河相關(guān)系 1 1、河相關(guān)系、河相關(guān)系 河相關(guān)系河相關(guān)系：河床的幾何形態(tài)與水力因素和泥沙：河床的幾何形態(tài)與水力因素和泥沙 因素因素( (如流量、泥沙粒徑等如流量、泥沙

15、粒徑等) )之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。 造床流量造床流量：用一個與多年流量過程的綜合造床作用一個與多年流量過程的綜合造床作 用相當(dāng)?shù)牧髁孔鳛榇砹髁浚Q為造床流量。用相當(dāng)?shù)牧髁孔鳛榇砹髁?，稱為造床流量。 采用與平灘水位相應(yīng)的流量作為造床流量采用與平灘水位相應(yīng)的流量作為造床流量 2 2、造床流量、造床流量 28 造床流量的造床作用最大造床流量的造床作用最大 29 三、河相關(guān)系三、河相關(guān)系 3 3、河相關(guān)系式、河相關(guān)系式 （1 1）基本河寬公式）基本河寬公式 30. 0 24. 0 0 07.16 d Q B （2 2）河槽寬度和水深關(guān)系式（斷面寬深比）河槽寬度和水深關(guān)系式（斷面寬深比） H B

16、n寬深比是河段穩(wěn)定性的指標(biāo)寬深比是河段穩(wěn)定性的指標(biāo) n單寬流量集中系數(shù)：單寬流量集中系數(shù)： 15. 0 15. 0 H B A 30 n 沖刷種類沖刷種類 u 自然演變沖刷自然演變沖刷 u 橋下斷面一般沖刷橋下斷面一般沖刷 u 墩臺周邊的局部沖刷墩臺周邊的局部沖刷 n 計算假定計算假定 u 獨立、相繼進行獨立、相繼進行 u 分別計算分別計算, ,疊加匯總疊加匯總 31 第三節(jié)第三節(jié) 橋下河床斷面的一般沖刷橋下河床斷面的一般沖刷 n 一般沖刷：由于橋孔壓縮河床而引起的橋下河床一般沖刷：由于橋孔壓縮河床而引起的橋下河床 全斷面內(nèi)發(fā)生的普遍沖刷。全斷面內(nèi)發(fā)生的普遍沖刷。 p h n 一般沖刷完成后從

17、一般沖刷完成后從設(shè)計水位設(shè)計水位算起的計算垂線算起的計算垂線 處水深，稱為一般沖刷深度。處水深，稱為一般沖刷深度。 32 第三節(jié)第三節(jié) 橋下河床斷面的一般沖刷橋下河床斷面的一般沖刷 n 橋下河床斷面的一般沖刷計算是指收縮斷面的沖橋下河床斷面的一般沖刷計算是指收縮斷面的沖 刷計算，墩臺設(shè)計時，偏安全的認(rèn)為橋軸線斷面刷計算，墩臺設(shè)計時，偏安全的認(rèn)為橋軸線斷面 處的沖刷與收縮斷面相同。處的沖刷與收縮斷面相同。 33 根據(jù)輸沙平衡理論建立的公式根據(jù)輸沙平衡理論建立的公式 根據(jù)沖止流速建立的公式根據(jù)沖止流速建立的公式 1 2 第一節(jié)第一節(jié) 橋下河床斷面的一般沖刷橋下河床斷面的一般沖刷 根據(jù)別列柳伯斯基假

18、定建立的公式根據(jù)別列柳伯斯基假定建立的公式 3 34 一、根據(jù)輸沙平衡理論建立的公式一、根據(jù)輸沙平衡理論建立的公式 1、原理、原理 21 GG 沖刷沖刷 21 GG = 輸沙平衡，一般沖刷停止輸沙平衡，一般沖刷停止 可根據(jù)推移質(zhì)輸沙量的平衡條件，建立計算公式可根據(jù)推移質(zhì)輸沙量的平衡條件，建立計算公式 35 一、根據(jù)輸沙平衡理論建立的公式一、根據(jù)輸沙平衡理論建立的公式 2、計算公式、計算公式 1964年甘城道公式：年甘城道公式： mc mm p h B B Q Q AKh 11 3 2 1 4 1 2 1 max 2 1 1 2 2 1 )1 ( )(h B B Q Q Kh x x P 36

19、一、根據(jù)輸沙平衡理論建立的公式一、根據(jù)輸沙平衡理論建立的公式 642簡化公式：簡化公式： 適用于沙性土河槽的一般沖刷計算適用于沙性土河槽的一般沖刷計算 0.66 0.90 21 max 12 1.04 1 p QB hAh QB 計算斷面的天然河槽流量計算斷面的天然河槽流量 橋下河槽通過的流量橋下河槽通過的流量 1 Q 2 Q 37 一、根據(jù)輸沙平衡理論建立的公式一、根據(jù)輸沙平衡理論建立的公式 s QQ 2 （1 1）建橋之后河槽擴寬至全橋）建橋之后河槽擴寬至全橋 （2 2）建橋之后橋下河槽不能擴寬）建橋之后橋下河槽不能擴寬 s tc c Q QQ Q Q 2 左t Q 右t Q 2 Q 38

20、 二、根據(jù)沖止流速建立的公式二、根據(jù)沖止流速建立的公式 n 沖止流速沖止流速：橋下一般沖刷停止時的垂線平均流速：橋下一般沖刷停止時的垂線平均流速 n 原理原理 當(dāng)垂線平均流速降低至該垂線的沖止流速時，當(dāng)垂線平均流速降低至該垂線的沖止流速時， 該垂線處沖刷停止，一般沖刷達到最大；當(dāng)橋該垂線處沖刷停止，一般沖刷達到最大；當(dāng)橋 下所有垂線的流速都降低到?jīng)_止流速時，橋下下所有垂線的流速都降低到?jīng)_止流速時，橋下 斷面的的一般沖刷即完全停止斷面的的一般沖刷即完全停止 39 二、根據(jù)沖止流速建立的公式二、根據(jù)沖止流速建立的公式 n 一般沖刷深度的計算公式一般沖刷深度的計算公式 P h橋下斷面一般沖刷后最大水

21、深橋下斷面一般沖刷后最大水深 max q 橋下斷面最大單寬流量橋下斷面最大單寬流量 z v沖止流速沖止流速 z P v q h max = 40 n 1、沙性土河槽的一般沖刷、沙性土河槽的一般沖刷 二、根據(jù)沖止流速建立的公式二、根據(jù)沖止流速建立的公式 u 沖刷停止時的最大單寬流量沖刷停止時的最大單寬流量max q 3 5 max 3 5 max max )( )( h h L Q h h qq j s 橋下斷面的最大單寬流量可根據(jù)橋下斷面的平橋下斷面的最大單寬流量可根據(jù)橋下斷面的平 均單寬流量推求均單寬流量推求 最大單寬流量與最大水深的最大單寬流量與最大水深的5/35/3成正比成正比 j s

22、L Q q 41 3 5 a max )( h h L Q Aq xm j s n 1、沙性土河槽的一般沖刷、沙性土河槽的一般沖刷 u 沖刷停止時的最大單寬流量沖刷停止時的最大單寬流量max q 3 5 2 )( B c mc Cj mc h hQ Aq 42 n 1、沙性土河槽的一般沖刷、沙性土河槽的一般沖刷 二、根據(jù)沖止流速建立的公式二、根據(jù)沖止流速建立的公式 u 沖止流速沖止流速 3 2 6 1 Pz hdEv = 3 5 2 )( c mc cj mc h h B Q Aq 5 3 6 1 3 5 2 )( dE h h B Q A h c mc cj P 43 n 2、沙性土河灘的一

23、般沖刷、沙性土河灘的一般沖刷 二、根據(jù)沖止流速建立的公式二、根據(jù)沖止流速建立的公式 u 沙性土河灘不考慮單寬流量的再分配沙性土河灘不考慮單寬流量的再分配 3 5 )( t mt t t mt h h B Q q u 沖止流速為容許（不沖刷）流速沖止流速為容許（不沖刷）流速 5 1 p1h vvv Hbcz 44 u 一般沖刷深度：一般沖刷深度： n 2、沙性土河灘的一般沖刷、沙性土河灘的一般沖刷 二、根據(jù)沖止流速建立的公式二、根據(jù)沖止流速建立的公式 6 5 1 3 5 )( H t mt t t p v h h B Q h 45 n 3、黏性土河床的橋下斷面一般沖刷、黏性土河床的橋下斷面一般沖

24、刷 （1）河槽部分）河槽部分 u最大單寬流量：最大單寬流量： 3 5 1 0.33 zp L vh I 8 5 3 5 2 1 33. 0 L c mc cj I h h B Q A hp 3 5 2 )( B c mc Cj mc h hQ Aq u 沖止流速：沖止流速： 二、根據(jù)沖止流速建立的公式二、根據(jù)沖止流速建立的公式 46 n 3、黏性土河床的橋下斷面一般沖刷、黏性土河床的橋下斷面一般沖刷 （2）河灘部分）河灘部分 u最大單寬流量：最大單寬流量： u 沖止流速：沖止流速： 3 5 )( t mt t t mt h h B Q q 6 1 ) 1 (33. 0 p L z h I v

25、7 6 3 5 1 33. 0 L t mt t t I h h B Q A hp 47 三、根據(jù)別列柳伯斯基假定建立的公式三、根據(jù)別列柳伯斯基假定建立的公式 橋下流速達到天然河槽流速時，橋下沖刷即被停橋下流速達到天然河槽流速時，橋下沖刷即被停 止，而且同一垂線處，沖刷后的水深與沖刷前的止，而且同一垂線處，沖刷后的水深與沖刷前的 水深成正比。水深成正比。 n 原理原理 穩(wěn)定性河段的河槽部分穩(wěn)定性河段的河槽部分 48 三、根據(jù)別列柳伯斯基假定建立的公式三、根據(jù)別列柳伯斯基假定建立的公式 n1 1、 河槽土質(zhì)均勻河槽土質(zhì)均勻 式巾，式巾，h hp p一般沖刷后的垂線水深一般沖刷后的垂線水深(m)(

26、m)， h h一沖刷前相應(yīng)的垂線水深一沖刷前相應(yīng)的垂線水深(m)(m)， pp沖刷系數(shù)沖刷系數(shù) phhp 49 n2 2、 河槽土質(zhì)不均勻河槽土質(zhì)不均勻 沖刷前橋下的毛過水面積，沖刷前橋下的毛過水面積， 沖刷前易沖刷部分的過水面積沖刷前易沖刷部分的過水面積 沖刷后不可沖刷部分的毛過水面積沖刷后不可沖刷部分的毛過水面積 q 1 2 50 n2 2、 河槽土質(zhì)不均勻河槽土質(zhì)不均勻 hph qp12 / 51 橋墩局部沖刷機理橋墩局部沖刷機理 橋墩局部沖刷深度計算橋墩局部沖刷深度計算 1 2 第四節(jié)第四節(jié) 橋墩局部沖刷橋墩局部沖刷 52 一、橋墩局部沖刷機理一、橋墩局部沖刷機理 1、橋墩周圍的水流、

27、橋墩周圍的水流 注意：局部沖刷產(chǎn)生的原因與一般沖刷不同注意：局部沖刷產(chǎn)生的原因與一般沖刷不同 最大局部沖刷深度：沖刷坑外緣與沖刷坑底的最大高差最大局部沖刷深度：沖刷坑外緣與沖刷坑底的最大高差 53 一、橋墩局部沖刷機理一、橋墩局部沖刷機理 1、橋墩周圍的水流、橋墩周圍的水流 流速梯度最大流速梯度最大 床面切應(yīng)力最大床面切應(yīng)力最大 對泥沙作用最強對泥沙作用最強 開始不受繞流開始不受繞流 影響的點影響的點 54 一、橋墩局部沖刷機理一、橋墩局部沖刷機理 2、局部沖刷深度與行近流速的關(guān)系、局部沖刷深度與行近流速的關(guān)系 n 行近流速行近流速：橋墩上游不遠處未受繞流影響的墩前：橋墩上游不遠處未受繞流影響

28、的墩前 天然流速。天然流速。 n 行近水深行近水深：橋墩上游不遠處未受繞流影響的墩前：橋墩上游不遠處未受繞流影響的墩前 天然水深。天然水深。 n 起沖流速起沖流速：床面開始沖刷時沖向橋墩的水流行近：床面開始沖刷時沖向橋墩的水流行近 流速。流速。 一般為床沙起動流速一般為床沙起動流速v v0 0的的0.40.6倍。倍。 0 v 55 一、橋墩局部沖刷機理一、橋墩局部沖刷機理 2、局部沖刷深度與行近流速的關(guān)系、局部沖刷深度與行近流速的關(guān)系 下端較陡，上端較下端較陡，上端較 緩的下凹型曲線緩的下凹型曲線 56 2、局部沖刷深度與行近流速的關(guān)系、局部沖刷深度與行近流速的關(guān)系 (1)0(1)0 床面上沒

29、有局部沖刷發(fā)生床面上沒有局部沖刷發(fā)生 0 v v(2)(2)橋墩迎水面兩側(cè)的泥沙首先被沖走，橋墩迎水面兩側(cè)的泥沙首先被沖走， 床面開始產(chǎn)生局部沖刷床面開始產(chǎn)生局部沖刷 0 v 等于等于 57 2、局部沖刷深度與行近流速的關(guān)系、局部沖刷深度與行近流速的關(guān)系 00 vvv(3)(3) 沖刷坑逐漸加深和擴大沖刷坑逐漸加深和擴大, ,局部沖刷局部沖刷 深度與深度與流速呈直線關(guān)系流速呈直線關(guān)系清水沖刷清水沖刷 v 達到達到并繼續(xù)增大時，局部沖刷深度與流速并繼續(xù)增大時，局部沖刷深度與流速 呈曲線關(guān)系呈曲線關(guān)系動床沖刷動床沖刷 （4 4） 0 v 58 二、二、 局部沖刷深度計算局部沖刷深度計算 （1 1）

30、不區(qū)分橋墩位于河槽中還是河灘中）不區(qū)分橋墩位于河槽中還是河灘中 （2 2）按不同土質(zhì)建立起相應(yīng)的計算公式）按不同土質(zhì)建立起相應(yīng)的計算公式 （3 3）按不同的流速區(qū)段建立相應(yīng)的計算公式）按不同的流速區(qū)段建立相應(yīng)的計算公式 59 （一）砂性土河床（砂性土河床（ 65-2公式和公式和65-2修正公式）修正公式） n 1、 65-2公式公式 u當(dāng)當(dāng)vvvv0 0時：時： u當(dāng)當(dāng)v v大于大于v v0 0時：時： 0 0 15. 060. 0 1 2 v vv hBKKhb 2 0.600.15 0 1 0 n b vv hK K Bh v （7-4-1） （7-4-2） 60 二、二、 65-2公式和

31、公式和65-2修正公式（砂性土河床）修正公式（砂性土河床） n 2、 65-2修正公式修正公式 0.600.150.068 0 1 00 n b vv hKK Bhd vv 61 （二）（二） 黏性土河床黏性土河床 n 當(dāng)hp2.5B1時： n 當(dāng)hp2.5B1時： 0.601.25 1 0.83 bL hK BIv 0.600.1 1 0.55 bpL hK Bh I v n 公式適用于公式適用于IL=0.16-1.48的粘性土的粘性土 62 橋臺繞流的水流結(jié)構(gòu)橋臺繞流的水流結(jié)構(gòu) 橋臺沖刷計算橋臺沖刷計算 1 2 第五節(jié)第五節(jié) 橋臺沖刷橋臺沖刷 63 一、橋臺繞流的水流結(jié)構(gòu)一、橋臺繞流的水流

32、結(jié)構(gòu) 主流區(qū)主流區(qū) 一般沖刷一般沖刷 上游壅水上游壅水 回流區(qū)回流區(qū) 回流區(qū)淤積回流區(qū)淤積 滯流區(qū)滯流區(qū) 立軸副流立軸副流 橋臺沖刷橋臺沖刷 64 二、橋臺沖刷計算二、橋臺沖刷計算 n 1、沙性土河床、沙性土河床 u（1 1）水流與橋軸線正交）水流與橋軸線正交 0.50 0.20 1.95 srD hFL h 50. 0 20. 0 95. 1 Zs AFh 橋臺沖刷與路堤阻水長度、被阻水深及水流強度有關(guān)橋臺沖刷與路堤阻水長度、被阻水深及水流強度有關(guān) 65 二、橋臺沖刷計算二、橋臺沖刷計算 n 1、沙性土河床、沙性土河床 u（2）水流與橋軸線斜交）水流與橋軸線斜交 l挑角系數(shù)挑角系數(shù) 15. 0 0 90 C l形狀系數(shù)形狀系數(shù) 85. 0 A C（前墻帶邊坡）（前墻帶邊坡） 90. 0 A C（豎直前墻）（豎直前墻） 66 二、橋臺沖刷計算二、橋臺沖刷計算 n 1、沙性土河床、沙性土河床 u（2）