橋墩和橋臺(tái)一般及局部沖刷原理及計(jì)算公式

橋墩和橋臺(tái)一般及局部沖刷原理及計(jì)算公式第一節(jié)泥沙運(yùn)動(dòng)第二節(jié)河床演變和河相關(guān)系第三節(jié)一般沖刷第四節(jié)局部沖刷第五節(jié)橋臺(tái)沖刷第六節(jié)最低沖刷線高程第一節(jié)泥沙運(yùn)動(dòng)要研究泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律，首先應(yīng)了解泥沙的基本特性，它包括：1.幾何特性：泥沙顆粒的形狀、大小及群體泥沙的組合特性2.重力特性：泥沙顆粒的容重與淤積泥沙的干容重3.水力特性：泥沙顆粒的沉降速度泥沙類型懸移質(zhì)推移質(zhì)床沙泥沙運(yùn)動(dòng)泥沙運(yùn)動(dòng)一、泥沙的主要特性1幾何特性粒徑d粒徑級(jí)配曲線平均粒徑d和中值粒徑d用等容粒徑表示50粒配曲線：表示天然沙顆粒組成的曲線.繪制過程：取樣→烘干→篩分→稱重→點(diǎn)線→求各種特征值.曲線坐標(biāo)：半對(duì)數(shù)坐標(biāo)2重力特性用容重表示3水力特性用沉速表示單顆粒泥沙在靜止的無限大的清水水體中勻速下沉的速度(cm/s)。二、泥沙的運(yùn)動(dòng)泥沙的起動(dòng)—在水流推動(dòng)下，床面泥沙顆粒由靜止開始運(yùn)動(dòng)。起動(dòng)流速---床面泥沙顆粒在各種外力作用下，失去平衡，泥沙開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的水流垂線上的平均流速。費(fèi)玉清起動(dòng)流速公式：重力項(xiàng)粘粒項(xiàng)流速換算項(xiàng)張瑞瑾起動(dòng)流速公式：流速換算項(xiàng)重力項(xiàng)粘粒項(xiàng)當(dāng)d≥2mm時(shí)，該式變?yōu)椋簭埲鹬艰焓胶鸵瀑M(fèi)玉慈清公遵式在珠計(jì)算鄰起動(dòng)望流速菌時(shí)的諸差別三分沙客波運(yùn)紐奉動(dòng)沙質(zhì)兄河床船的床鑄面泥沃沙在倘水流頭作用駁下，刊泥沙忽起動(dòng)塞后出競(jìng)現(xiàn)推位移質(zhì)陣運(yùn)動(dòng)，售形成俊床面列沙波稀。當(dāng)Fr很小蝕時(shí)，文僅出接現(xiàn)沙趟紋；糖當(dāng)Fr增大由到一定程召度，估沙紋餃成長(zhǎng)來為沙憤壟；訂水流擱強(qiáng)度施再增壞大，口則變舌為沙資丘。裸露盾的黃延河河怒床—沙紋沙波品運(yùn)動(dòng)蒜是水膀流強(qiáng)術(shù)度達(dá)窯到一港定強(qiáng)適度后逗，推綠移質(zhì)口運(yùn)動(dòng)驅(qū)的集檢體形玩式此時(shí)漆，床仗面起鵲伏不餃平的盼波浪枝形態(tài)仙，是寫推移沉質(zhì)運(yùn)煩動(dòng)的為主要艙形態(tài)風(fēng)。四常推趙移質(zhì)番輸沙準(zhǔn)率沙波紫運(yùn)動(dòng)召是推緞移質(zhì)畢運(yùn)動(dòng)況的主場(chǎng)要形躍式，秧而推鼠移質(zhì)犧輸沙岸率的愿大小念則反鈴映推息移質(zhì)腳運(yùn)動(dòng)瓶的強(qiáng)蕉烈程語度。推移陶質(zhì)輸盛沙率如是單選位時(shí)劍間內(nèi)看在過碌水?dāng)鄮琶鎲闻笪缓勇巡蹖捥囟壬厦?，通端過的展推移蒼質(zhì)的描質(zhì)量恭，用索表燭示，糧單位竄是kg瓶/s舅.m竇國位仁德狹推移乳質(zhì)輸吐沙率關(guān)公式式中--川-系數(shù)料，一絲式般取0.廟01--理-謝才娛系數(shù)善，無膠量綱伏，--港-起動(dòng)堅(jiān)流速--嗽-泥沙球沉速--惕-水和翠泥沙忙的容賤重五廉含沙陜量和晉挾砂鍋能力六者河命床的借粗化含沙團(tuán)量—單位蔬體積惜內(nèi)水懶流中軟所含灑懸移期質(zhì)的節(jié)質(zhì)量嶺，kg針/m在一慚定條勵(lì)件和捏邊界濱條件突下，燙單位冬體積兆的水停流能饑夠挾講帶泥鉤沙的味最大染數(shù)量芹或質(zhì)丟量(包括仗推移奇質(zhì)和示懸移芒質(zhì))，稱麥為水壁流的紛挾砂播率。3在沖互刷河話段內(nèi)冠，床濕沙中卵的細(xì)秘顆粒貼被水君流沖點(diǎn)走，休上游勺來沙師中的縫粗顆芳粒泥謎沙慢乒慢沉述下來烘，這主樣，歲河床卻表面匠層的干泥沙魔粒徑著逐漸管增大還，形禍成自述然鋪母砌的辦現(xiàn)象均，稱揭為河債床的帽粗化槽。第二闊節(jié)泉河床滿演化購和河植相關(guān)花系一戴副茶流由于誘過水克斷面勸形狀蹈的改現(xiàn)變或素河槽脂的影龜響，跡伴隨龜著主巧流，頭在水胡流內(nèi)僑部形題成一洽種尺斤度較么大的嫌旋轉(zhuǎn)和流動(dòng)滅，這謠種從勻?qū)儆谀蛑髁黝i而存愁在的間旋轉(zhuǎn)源流動(dòng)抬稱為隸副流捐。副流立軸擋副流(回流)平軸節(jié)副流(滾流)順軸腫副流(螺旋閃流)河相庫關(guān)系：水流因與河臥床長(zhǎng)偷期相秘互作光用使表河流耐朝著補(bǔ)平衡大的方虛向發(fā)寄展，器當(dāng)其處于允平衡挖或準(zhǔn)史平衡朝狀態(tài)許時(shí)，立河床箭形態(tài)妹與流熄域來干水、伍來沙耗條件和河史床邊返界條葉件之義間存記在著另的密觸切關(guān)影系。二謝河全床演蝕變的螺基本形概念河床虜演變傻是水籠流與膚河床不斷舍相互潮作用止的過丘程，在這轟一過伏程中臣，泥葵沙運(yùn)動(dòng)是免紐帶東。任惡一河牛段在特定水水流短條件奪下有夾一定挾沙完能力抓。河床即演變坐是指違：河道宴在天盆然情忘況下餡或受人禾工因薦素的似影響梁下所發(fā)獅生的匯變化柔。當(dāng)上切游來步沙量匪與水撿流挾拌沙能路力互酷相適哀應(yīng)時(shí),水流處于歡輸沙角平衡友狀態(tài),河床甩保持味相對(duì)晶穩(wěn)定濾；如鑰上游來沙昨量與斯水流貸挾沙跌能力酬不適役應(yīng),水流埋輸沙堡不平殺衡,河床胸就產(chǎn)玩生相鮮應(yīng)沖槽淤變宗化。傷河床敘變化撫反過提來又會(huì)改婦變水填流條拌件，耽從而補(bǔ)引起希水流忌挾沙圾能力作的變化，朱變化吵的趨用勢(shì)是舞盡量渴使上那游來都沙量努與水暢流挾指沙能力腐相適炊應(yīng)，恒使河鞠床保叔持相豈對(duì)平歇衡。河流啊存在作兩個(gè)也反饋配系統(tǒng)：(1性)水流數(shù)挾帶猾泥沙劫，泥勉沙的污存在角又影群響水凳流結(jié)雅構(gòu)；(2屢)水流團(tuán)作用曬于河氣床，禍?zhǔn)购娱喆舶l(fā)南生變睛化，簽河床足形態(tài)身反過純來又臘影響障流速冊(cè)分布定。它們鋼相互記依存熔，相偷互影延響，細(xì)又相趴互制暈約。水流繁與河女床的疑相互績(jī)作用掩是通埋過河靜流中饑泥沙馳的沖辱刷、襲搬運(yùn)鋒和堆溉積而勤實(shí)現(xiàn)脂的，將泥沙礎(chǔ)在其辟中起披著紐荒帶作崖用。當(dāng)流蝕速增汽加，耀組成爸河床監(jiān)的泥師沙遭透到?jīng)_活刷，前使河鈴床降捧低或株拓寬貝；當(dāng)流壞速減科小，足水中捆挾帶卵的泥魄沙沉驅(qū)積于彩河床安上，板使河錄床抬蟻高或注束窄幸，河鑼床就仁會(huì)發(fā)微牛相糊應(yīng)的注變化崇。河床礙演變便是水旦流、領(lǐng)泥沙耀與河菊床相藥互作敲用的鹽反映搏。山區(qū)魚河流坦河床宴演變敗特性1、山吹區(qū)河務(wù)流常在具有付寬窄紫相間售的外方形，呢洪水臉期峽緒谷進(jìn)升口、顯懸移閉質(zhì)在洲上游宗寬闊望段內(nèi)撓大量虎落淤堅(jiān)。非同汛期吧寬闊循段“伐走沙悲”時(shí)行沖刷捧外移蝕的泥件沙，姑在進(jìn)途入下永游峽僅谷段雙時(shí)，業(yè)由于節(jié)水深絞流緩極，大島部分稿在峽口谷段待淤積帖。（例資：瀾臭滄江觸）2、彎慶曲型瓶河流詳，由池于兩躍岸受絹山崖已階地仗的鉗罷制，乎自由然活動(dòng)杜的余秩地較答小，宣河床幫蠕動(dòng)少只能威順著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灘越位置站較固槍定，心以兩氧汊居粘多。4、河恭床卵弄石運(yùn)泥動(dòng)在遵時(shí)間餐分布烈上具黨有明像顯的半不連寨續(xù)性雄。同構(gòu)時(shí)，鴿卵石鞏的輸某沙率宣有很確大的在波動(dòng)草。5、沿逼程有裕不少懸溪溝欺入?yún)R杜，在刊溝口攝發(fā)育緒形成典沖積猜扇，引其伸樣人干洗流部唐分成泳為溪畢口灘（例），既撓影響粉河床炕的演妻變又默影響榮航運(yùn)凈。瀾滄凈江阿艇達(dá)箐煤灘平原紐奉河流秒的河默床演割變主要袍表現(xiàn)上：多上呈現(xiàn)差周期帥性的先往復(fù)崗變形麥、平色面上窯的擺絨動(dòng)，匆沖淤狂變形疼速度搶快、討幅度撒大都天螞廟凹據(jù)沖凸托淤，括且速池度均毒快和暢份洲頭敗沖尾童淤，敞江心箏洲不蓬斷下監(jiān)移，暑但頭都沖快敗而尾辟淤慢主流摩線不助斷左裹移引押起凹攔岸沖窮刷，煩下移季引起挽和暢柔洲頭漂崩坍置后退影響雪河床漏演化皂的因桑素1上游返來水膽條件員，即譯流量霞的大拆小和僻變化流量混大，騎沖擊動(dòng)力強(qiáng)秩，對(duì)城河床吼沖刷個(gè)嚴(yán)重掉，變緒形快水；雨陜季和通旱季逮的變艱化，青河床先也出鑒現(xiàn)周西期性議變化上。2上游嗎來沙米條件舌，即丈上游傅來沙晴量及抖其粒餐徑的陷變化流量并大，災(zāi)挾砂疊能力那強(qiáng)，搶泥沙繭顆粒就也大盒，對(duì)拖河床爸沖刷槐嚴(yán)重遙，變猜形快賣。3河床錢地質(zhì)凈、土肅質(zhì)條島件、照河床紀(jì)比降乏為河改床演灑變提飲供邊委界條漲件。三遺河相現(xiàn)關(guān)系造床喬流量—河床憂形態(tài)塵是在濫無數(shù)麗次洪智水過擴(kuò)程中極、水削沙相麥互作仆用下連續(xù)踐演變摟的結(jié)殖果。飾為研肚究河資相關(guān)張系，啄人們廟引入品“一桐個(gè)與酒多年猜連續(xù)造床希作用休相當(dāng)佳的某駕個(gè)流該量數(shù)傳值”擁。在橋盈梁工來程中失，取蓋與河茅灘水值位齊鉤平時(shí)緣瑞的河堆槽流腦量作準(zhǔn)為造隙床流陶量。特點(diǎn)軍：造茄床作定用最繁大不是宰最大摟流量沒，因沿為其捆歷時(shí)劫短不是順最小慢流量憐，因蟲為其鮮流量銷及動(dòng)蝦量小是流肥量較到大歷撥時(shí)較伐長(zhǎng)的拾某級(jí)榆流量基本舌河寬炊公式河槽不寬度量與水唉深的煩關(guān)系B-哨--平攤構(gòu)水位(造床毛流量)時(shí)的墓河槽綿寬度H-踐--平攤食水位(造床黎流量)時(shí)的柳河槽含平均虜水深--廟-斷面塞河相鬼系數(shù)單寬羽流量擱集中詠系數(shù)A第三趕節(jié)嶺橋下緩河床決斷面損的一忽般沖南刷橋下抓河床兩沖刷冤計(jì)算堅(jiān)，是散確定選墩臺(tái)儉基礎(chǔ)杰埋深夜的重獎(jiǎng)要依宿據(jù)。河床傲變形臟分為粥三類戀：1.河道妄自然吐變化院引起名，稱釋為自鹽然沖鹿刷；2.橋渡詢束狹毅水流銷，增示加單紋寬流當(dāng)量所巷引起常的全田斷面插沖刷號(hào)，稱獲一般慢沖刷沫，用h表示撐；3.由橋牢墩阻凡水使貪水流植結(jié)構(gòu)爛變化廳，在食橋墩杰周圍崗發(fā)生膛的沖倉刷，瓜稱局扁部沖貨刷，薦用h表示沈。bp一般律沖刷沖刷魚停止坑時(shí)橋儲(chǔ)下的垂棉線水伙深表睛示該垂同線處緩的一驕般沖刷董深度史。橋墩孫前水疑流形技態(tài)發(fā)痕生的役變化橋墩償前的紐奉局部階沖刷一、趣根據(jù)餡輸沙束平衡漁原理粥建立容的公句式根據(jù)吹輸沙院平衡霞原理尖，應(yīng)熟該是生該斷捷面推節(jié)移質(zhì)蜓輸沙影量G的輸億沙平笨衡。上游謠天然祖斷面橋下旨斷面GG12即--汗-上游埋天然彩斷面抗河槽碌寬度--蓋-橋下糧河槽登寬度念，一槐般砂疤性土亦河床漠建橋森后，桃橋下河槽掩可擴(kuò)壟展到牧整個(gè)期橋孔枝，B算=L謝;否則扭，B圓=B22cq--產(chǎn)-上游救天然君斷面撓單寬碰輸沙仍率--畝-橋下旬?dāng)嗝尕?cái)單寬躲輸沙儀率式中將上腦式帶偶入輸縫沙率范公式熔得：見表6-光3-蓋119績(jī)64年甘音城道抓將上寫式改泄寫成態(tài)：--缺-系數(shù)--舞-橋下牽河槽壯最大沙水深--導(dǎo)-造床凍流量缺時(shí)的艷最大沫水深肺和平身均水耗深--衰-單寬遙流量墻集中撈系數(shù)--驚-系數(shù)網(wǎng)，一殺般取0.揚(yáng)21赴6~秀~0莖.2深4319介84舅~1輸99島0進(jìn)一虜步簡(jiǎn)秧化為--誤-橋下毛河槽預(yù)通過鋒的流告量--膛-計(jì)算別斷面離的天恰然河鋼槽流宇量Q--索-天然糧狀態(tài)持下，牌橋下寸河灘逆部分高通過程的流跑量--公-該式么被稱嚴(yán)為64濃-2簡(jiǎn)化陸公式掙，用挑于沙嗽質(zhì)河驚床c二、附根據(jù)鉛沖止資流速語建立光的公深式1、砂原性土利河槽免的一外般沖續(xù)刷公求式一般紋沖刷憐停止蜘時(shí)橋縱下的盾垂線癢平均眠流速風(fēng)，稱領(lǐng)為沖怒止流犁速。沖止倦流速一般累沖刷垮深度橋下佛平均裁單寬揪流量橋下親最大爛單寬隊(duì)流量該式羊又被宋稱為64晴-1公式E-可查迎表6-飛3-塘22、砂牽性土貫河灘辱的一漸般沖他刷公修式--廊--河灘殿部分寄的沖栽止流戲速--傷-橋下柱河灘恭部分膨通過豬的部估分設(shè)向計(jì)流傷量--究-河灘疫水深1m時(shí)，澇非粘規(guī)性土竄的不翅沖刷麥流速首，可屆查表6-痕3-訴3--炸-天然僚狀態(tài)下下河譽(yù)灘部羨分通座過的捕流量3、粘哲性土被河床慮的橋辟下斷劣面一還般沖冤刷公始式平均灶粒徑綿小于0.攀00斗5m府m的泥昨沙，照稱為包粘性待土。土力緊學(xué)中絹反映詞粘土倘粘結(jié)洽力大蟲小的烈指標(biāo)臣為液渴性指灣數(shù)I和孔側(cè)隙率e。I和e越小原，粘統(tǒng)土的厚粘結(jié)蕉力越制大，裁抗沖游能力吹越強(qiáng)竹，沖客止流朋速也能就越延大。LL沖止盡流速橋下怕河槽橋下樂河灘三、漢根據(jù)卷別列父柳伯笨斯基此假設(shè)妻建立句的公搜式E.郵B.包爾踏達(dá)克假夫根戴據(jù)別理氏假棄設(shè)認(rèn)陵為：祥橋下易流速嶺達(dá)到弱天然詳河槽平均株流速?zèng)_時(shí)，墳橋下惰沖刷噸即停者止，己而且兇同一慨垂線辭處、召?zèng)_刷后后的水深蜘與沖滑刷前街的水脊深成比正比謊，又耽稱為液包爾冒達(dá)克防夫公洪式，撐適應(yīng)于穩(wěn)餓定性廢河段合的河宰槽。1、河域槽土壁質(zhì)均煮勻時(shí)--握-沖刷拐前的茫面積2、河航槽土余質(zhì)不屑均勻筋時(shí)--頂-河床筐易沖春刷部焰分沖輪后水你深--狐-沖刷姿前橋趕下毛黃過水緞斷面瞧面積--拆-沖刷腹前易后沖刷占部分麥毛過視水?dāng)嗝γ婷嫔穹e--熟-沖刷美后不局易沖滅刷（截表層艷土壤祝被沖膏走后晶）的拌毛過咳水?dāng)喑趺婷嬗e第四挪節(jié)雄橋墩修的局始部沖阻刷1.橋墩績(jī)局部拍沖刷伙的機(jī)出理橋墩蛛周圍踏的水妨流：墩前敬水面蝕涌波墩前然迎水傅面的羽向下咸水流漩渦默體系2.沖刷蔽深度芬和行歲近流耳速行近叔流速是指緣瑞橋墩婦上游橫不遠(yuǎn)腎處，未受免繞流葬影響輛的墩怠前天尾然流生速。取一頑般沖搜刷終途止后吃的墩效前流儉速作為贊墩前別行近覺流速耕，相抗應(yīng)的警墩前水深縫也是皂取一兵般沖臺(tái)刷后跳的最追大水深hp來計(jì)叛算。19碗64年，糟橋渡裝沖刷堅(jiān)學(xué)術(shù)史會(huì)議通為了凈制定腸橋渡右局部侵沖刷才公式飾，假太定：清水蜻沖刷燦沖扶刷深涉度h隨行桿近流景速礎(chǔ)直線蕉增加興；動(dòng)萄床沖仿刷沖刷悉深度h隨行芹近流喜速融呈外下凹亮曲線牲形式僑增大薯；在處這才兩種貝狀態(tài)疤是連治續(xù)的測(cè)。bb起沖結(jié)流速起動(dòng)邊流速二.詠65繁-2公式打和65榮-2修正副公式1.由65遭-2公式--并-墩形臂系數(shù)希，見波表6-雕4-藍(lán)1--淘-計(jì)算郊墩寬--狐-一般攏沖刷租后水緊深--仔-起動(dòng)洞流速起沖亮流速--咳---披-行近罪流速系數(shù)--蘿-序號(hào)墩形拿示意克圖墩形病系數(shù)墩形柿計(jì)算霜寬度B1B1=d11.錦0B1=d234657891012112.本65杏-2修正廟公式--歲-起沖衡流速題，清水勁沖刷橋墩反迎水似面兩程側(cè)泥材沙起沖答流速峽計(jì)算躍如下害：n-番--指數(shù)動(dòng)床涼沖刷三.粘性埋土河爬床橋盒墩局嚼部沖甲刷公粱式二式慈的適源應(yīng)范禁圍早介廣于0.址16沈~~須1.欲48四.行近舟流速吳和行喇近水填深假定眉局部田沖刷女是在伍一般伙沖刷具完成啦后進(jìn)進(jìn)行的愚，應(yīng)底取一厲般沖虎刷后紹最大型水深忠作為渡行近銳水深匪和一艷般沖兄刷后毯垂線抽平均與流速優(yōu)作為銅行近蒸流速斬。按輸帆沙平鼠衡原探理計(jì)嘗算一巴般沖酸刷時(shí)石，行罵近流鈔速的艷計(jì)算難可近翻似采血用下勻式：第五桃節(jié)塑橋臺(tái)駐沖刷一么橋脫臺(tái)繞