桥梁墩台冲刷.ppt

第五节桥台冲刷一桥台绕流的水流结构桥台附近水流构成：主流区A；下游回流区；上游滞留区。因桥台束窄河道导致上游壅水和一般冲刷，急速绕过桥台的水流在桥台上游边缘与壁面边界层分离，形成强烈的立轴漩涡体系，并不断向下发展。第62页,共65页，星期六，2024年，5月桥台上下游的流速分布如图示桥梁上游天然断面的平均流速为；沿桥梁轴线的流速为边界分离处最大流速为据试验资料分析：距离漩涡中心r处的诱导流速u为：漩涡区宽度D:第63页,共65页，星期六，2024年，5月桥台前缘涡心压强p为：c---桥台较远处不受漩涡影响的水流压强(可近似看成静水压强)---水的密度，1000kg/m3第64页,共65页，星期六，2024年，5月二、桥台冲刷计算桥台冲刷和挑角关系1.沙性土河床桥台轴线和挑角呈90°当桥台轴线和挑角不是呈90°时，引入挑角系数则桥台冲刷深度计算公式为：--桥台形状系数带边坡0.85带锥坡0.90第65页,共65页，星期六，2024年，5月第30页,共65页，星期六，2024年，5月第31页,共65页，星期六，2024年，5月第32页,共65页，星期六，2024年，5月都天庙凹冲凸淤，且速度均快和畅洲头冲尾淤，江心洲不断下移，但头冲快而尾淤慢主流线不断左移引起凹岸冲刷，下移引起和畅洲头崩坍后退第33页,共65页，星期六，2024年，5月第34页,共65页，星期六，2024年，5月第35页,共65页，星期六，2024年，5月影响河床演化的因素1上游来水条件，即流量的大小和变化流量大，冲击力强，对河床冲刷严重，变形快；雨季和旱季的变化，河床也出现周期性变化。2上游来沙条件，即上游来沙量及其粒径的变化流量大，挟砂能力强，泥沙颗粒也大，对河床冲刷严重，变形快。3河床地质、土质条件、河床比降为河床演变提供边界条件。第36页,共65页，星期六，2024年，5月三河相关系造床流量—河床形态是在无数次洪水过程中、水沙相互作用下连续演变的结果。为研究河相关系，人们引入“一个与多年连续造床作用相当的某个流量数值”。在桥梁工程中，取与河滩水位齐平时的河槽流量作为造床流量。特点：造床作用最大不是最大流量，因为其历时短不是最小流量，因为其流量及动量小是流量较大历时较长的某级流量第37页,共65页，星期六，2024年，5月基本河宽公式河槽宽度与水深的关系B---平摊水位(造床流量)时的河槽宽度H---平摊水位(造床流量)时的河槽平均水深---断面河相系数第38页,共65页，星期六，2024年，5月单宽流量集中系数A第39页,共65页，星期六，2024年，5月第三节桥下河床断面的一般冲刷桥下河床冲刷计算，是确定墩台基础埋深的重要依据。河床变形分为三类：1.河道自然变化引起，称为自然冲刷；2.桥渡束狭水流，增加单宽流量所引起的全断面冲刷，称一般冲刷，用h表示；3.由桥墩阻水使水流结构变化，在桥墩周围发生的冲刷，称局部冲刷，用h表示。bp第40页,共65页，星期六，2024年，5月一般冲刷冲刷停止时桥下的垂线水深表示该垂线处的一般冲刷深度。第41页,共65页，星期六，2024年，5月桥墩前水流形态发生的变化桥墩前的局部冲刷第42页,共65页，星期六，2024年，5月一、根据输沙平衡原理建立的公式根据输沙平衡原理，应该是该断面推移质输沙量G的输沙平衡。上游天然断面桥下断面GG12即---上游天然断面河槽宽度---桥下河槽宽度，一般砂性土河床建桥后，桥下河槽可扩展到整个桥孔，B=L;否则，B=B22cq---上游天然断面单宽输沙率---桥下断面单宽输沙率式中第43页,共65页，星期六，2024年，5月将上式带入输沙率公式得：见表6-3-11964年甘城道将上式改写成：---系数---桥下河槽最大水深---造床流量时的最大水深和平均水深第44页,共65页，星期六，2024年，5月---单宽流量集中系数---系数，一般取0.216~~0.2431984~1990进一步简化为---桥下河槽通过的流量---计算断面的天然河槽流量Q---天然状态下，桥下河滩部分通过的流量---该式被称为64-2简化公式，用于沙质河床c第45页,共65页，星期六，2024年，5月二、根据冲止流速建立的公式1、砂性土河槽的一般冲刷公式一般冲刷停止时桥下