《桥梁墩台冲刷》课件.ppt

桥梁墩台冲刷

课程目标了解桥梁墩台冲刷的原理深入理解桥梁墩台冲刷的成因、机制和影响因素。掌握桥梁墩台冲刷的防治方法学习常见的桥梁墩台冲刷防护措施，并能针对不同的情况选择合适的防治方案。提升桥梁安全保障能力了解桥梁安全检测技术和管理体系，提高对桥梁安全问题的认识和应对能力。

桥梁墩台冲刷概述桥梁墩台冲刷是指水流对桥梁墩台基础的冲刷作用，导致基础的破坏和桥梁结构的稳定性下降。冲刷作用主要发生在桥梁墩台周围的河床区域，水流冲击和湍流作用会将河床物质带走，形成冲刷坑，最终可能导致桥梁墩台基础的破坏。

桥梁墩台冲刷的危害基础强度下降冲刷导致桥墩基础强度下降，桥梁整体稳定性降低，甚至发生坍塌。桥梁沉降冲刷导致桥墩基础沉降，桥梁结构受损，影响行车安全。桥梁倾斜冲刷导致桥墩基础倾斜，桥梁结构受损，严重影响行车安全。

桥梁墩台冲刷的成因分析1水流速度水流速度过快，冲刷力增大，导致墩台基础被掏空。2水流方向水流方向变化，导致墩台基础受到不均匀冲刷，造成局部掏空。3水位波动水位波动剧烈，导致墩台基础反复浸泡和暴露，加速冲刷过程。4河床材料河床材料易被冲刷，导致墩台基础失去支撑，加剧冲刷程度。5桥梁结构桥梁结构设计不合理，导致墩台周围水流紊乱，加剧冲刷。

桥床物质结构对冲刷的影响物质组成桥床物质的组成直接影响其抗冲刷能力。例如，砾石和卵石比泥沙抗冲刷能力强。颗粒级配颗粒级配对冲刷的影响很大。均匀的颗粒级配更容易被冲刷，而非均匀的颗粒级配则更稳定。结构强度桥床物质的结构强度是指其抵抗外力破坏的能力。结构强度越强，抗冲刷能力越强。

桥梁墩台周围流场分析桥梁墩台周围流场分析是研究桥梁墩台冲刷的重要基础。流场分析主要包括流速、流向、水深和水压等参数，这些参数的变化会直接影响桥梁墩台周围的水流运动，进而影响冲刷的发生和发展。目前，流场分析主要采用数值模拟和物理模型实验的方法。数值模拟方法可以模拟不同工况下的流场变化，而物理模型实验则可以模拟实际环境中的水流运动，为桥梁墩台冲刷的预警和防治提供科学依据。

桥梁墩台冲刷机制水流冲击水流对桥墩台的直接冲击，产生水动力，造成冲刷。旋涡形成桥墩台周围形成的旋涡，会将河床上的泥沙卷入，加剧冲刷。水流挟沙力水流的挟沙能力与流速和泥沙粒径有关，流速越大，挟沙力越强，冲刷越严重。河床物质河床物质的性质，如颗粒大小、密度和抗剪强度，也会影响冲刷程度。

桥梁墩台冲刷的研究方法室内实验方法通过水槽模型模拟水流冲刷，研究墩台冲刷规律。数值模拟方法利用计算流体力学软件模拟水流冲刷过程，预测冲刷情况。现场监测方法通过仪器设备对桥梁墩台周围水流、泥沙进行监测，获取实测数据。

室内实验方法1水槽实验模拟河流环境，研究冲刷过程。2模型实验缩小比例模型，研究冲刷规律。3数值模拟运用计算机模拟，预测冲刷情况。

数值模拟方法1有限元法2有限差分法3边界元法

字段监测方法1实时监测连续记录桥梁墩台周围水流速度、流量、水位等参数2长期监测跟踪桥梁墩台冲刷程度的变化趋势，评估冲刷风险3数据分析利用监测数据进行冲刷趋势预测，制定有效的防护措施

常见桥梁墩台冲刷防护措施护砌块护砌块是常用的防护措施，可以有效地减缓水流对桥墩的冲击，并防止冲刷。护坡护坡可以保护桥墩周围的河床，防止水流冲刷河床，从而减少对桥墩的冲刷。导流堤导流堤可以改变水流方向，减缓水流速度，从而减少对桥墩的冲刷。其他措施其他措施包括调整桥墩形状、设置消能设施、种植水生植物等。

护砌块的选择和布置护砌块类型选择合适的护砌块，例如混凝土块、石头等。根据具体情况进行选择，例如水流速度、水深等。护砌块布置护砌块的布置应符合工程设计要求，并应与河道地形相适应。护砌块的铺设护砌块的铺设应牢固，并应与河道护坡紧密结合。

护砌层厚度的确定1水流冲刷力护砌层厚度应根据水流冲刷力的大小来确定，冲刷力越大，护砌层厚度就需要越大。2桥墩基础类型不同类型的桥墩基础，其护砌层厚度也不同。例如，浅基础的护砌层厚度一般比深基础的护砌层厚度要薄。3河床材料河床材料的性质也会影响护砌层厚度，例如，砾石河床的护砌层厚度一般比沙质河床的护砌层厚度要厚。

护砌层基础深度的确定基础深度应满足抗冲刷要求，防止基础被冲刷破坏。基础深度应保证护砌层稳定性，防止护砌层下沉或翻转。基础深度应考虑地质条件，确保基础能够承受护砌层的荷载。

护砌层平面布置的优化水流方向根据水流方向和流速，合理布置护砌层，减小冲刷力。桥墩形状针对不同桥墩形状，优化护砌层平面布置，增强其防护效果。地形地貌考虑河床地形和地貌变化，调整护砌层平面布置，确保防护范围完整。

护砌层的耐久性设计材料选择耐久性设计主要体现在材料的选择上，例如抗冲刷能力强的混凝土、高强钢筋等。选择具有优良耐久性和抗腐蚀性能的材料，可以延长护砌层的寿命。结构设计设计合理的结构形式，如采用分层护砌、设置防冲刷