钱江四桥桥墩局部冲刷试验研究_伍冬领
桥墩局部冲刷防护的石块起动
桥墩局部冲刷防护的石块起动
江胜华;周智;欧进萍
【期刊名称】《泥沙研究》
【年(卷),期】2013()4
【摘要】桥墩局部冲刷一直是影响桥梁安全的最大自然灾害,抛石防护是最普遍的冲刷防护形式之一。
在总结已有冲刷机理的基础上,分析了包括墩前河床底部流速
和墩侧河床底部流速的桥墩局部流速,并给出了桥墩冲刷防护石块起动的简化公式。
结果表明,墩侧河床底部流速大于墩前河床底部流速,墩侧防护石块更易走失。
当行
近流速小于3m/s时,可采用抛石进行桥墩局部冲刷防护,抛石直径约为0.2m;对于
行近流速为3～5m/s时,建议采用其它冲刷防护措施。
【总页数】5页(P63-67)
【关键词】桥梁;局部冲刷;抛石防护;石块起动
【作者】江胜华;周智;欧进萍
【作者单位】大连理工大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TV871
【相关文献】
1.我国桥墩局部冲刷与防护研究及发展方向 [J], 邓绍云
2.桥墩局部冲刷的机理及防护措施 [J], 马浩平
3.铜陵长江公路大桥桥墩局部冲刷及安全防护实践 [J], 曹海燕
4.我国桥墩局部冲刷与防护研究及发展方向 [J], 邓绍云
5.桥墩局部冲刷防护措施研究进展综述 [J], 熊林凡;魏松
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桥墩冲刷
4、时域反射系统（TDR）
桥涵水文 道桥一班
原理： 操作装置通过传输线以一定 的速度发出一个脉冲，脉冲 沿着传输线进行传播直到其 末端，除非中间有断口，这 样一部分信号就会被反射回 来，通过研究这些信号的返 回时间，就可以计算出不连 续点的位置。 缺陷： 适用性与河床的材质有很大 关系； 只能在淡水环境下使用。
减小冲刷深度
※ 开缝的宽度、长度和位置是其非 常重要的参数（如下图所示）
23 桥涵水文 道桥一班
2、防冲刷保护新方法研究
抛枕法、软体排法以及 抛枕与软件排相结合
的方法
沙枕 XF型
碎石 排
枕
DF型
原则：
排
※对于水深流急的河床,采用抛枕法比
较合适;
※对于流速小于2.0而s或水深小于
10m的河床,可以采用软体排法；
基本思想：通过对桥墩周边的水流施加人为作用， 改变水流的流动状态或路径，从而实现弱化水流冲 刷作用的目的。
※在桥墩靠近河床位置 设置护板 ※在桥墩下游设置阻沙 槛
22 桥涵水文 道桥一班
1.4开缝防冲
※ 基 本 原 理 ： 使下冲水流转向离开 ※当开缝与护脚一起使用时,可以进一步
河床或减小下冲流对河床的冲击,
桥涵水文 道桥一班
影响因素
分 类
6
三种冲刷的示意图
自然演变 冲刷
桥涵水文 道桥一班
一般冲刷
局部冲刷
7
2
桥墩冲刷
实例
8 桥涵水文 道桥一班
桥墩冲刷的实例
9 桥涵水文 道桥一班
桥墩冲刷的实例
10 桥涵水文 道桥一班
3
桥涵水文 道桥一班
桥墩冲刷的监测
1、光纤布拉格光栅传感器监测 2、声呐监测 3、雷达监测 4、时域反射系统 5、金属滑块装置 6、其他
桥墩局部冲刷的机理及防护措施现状综述
桥墩局部冲刷的机理及防护措施现状综述摘要：桥墩局部冲刷及防护措施是关注度很高的课题，属于航道建设中的重要环节。
多年来，国内外众多学者对桥墩局部冲刷机理及防护措施的研究取得了很大的进展。
本文采取综述的方法客观地列举了近几年国内外学者在桥墩冲刷和防护问题上采取的研究方法、研究内容和研究成果。
关键词：桥墩；局部冲刷；防护；文献综述引言：桥墩是支撑桥跨结构并将恒载和车辆活载传至地基的亚建筑、桥台设在桥梁两侧。
其多数建造于地基之上，部分结构埋在岩土中，部分置于流体中，因其阻碍、妨碍、扰乱、改变了原有的流体结构和状态，而变得晃动、紊动和涡旋等，并因之承受流体较为复杂和强烈的作用力，且进一步加剧流体结构和状态的变化。
继而，一方面使桥墩部分墩身磨损和侵蚀及消蚀;另一方面，使桥墩埋置于岩土中墩身周围的泥沙因流体运动的剧烈改变导致所在底床原有地形发生变化的现象和过程，被人们称为桥墩的局部冲刷。
1.桥墩局部冲刷研究历史我国桥梁建设历史悠久，早在一千四百多年前就建造有如赵州桥等一定规模的桥梁，对于桥梁的建设早具丰富经验，但对于桥墩局部冲刷问题的研究始于河流动力学和泥沙理论得到创建后的年代。
在此之前一般只是套用苏联或美国的科研成果;我国早期对于桥墩局部冲刷的研究只是在于单纯的现场观测，1959年国家交通部组织各省对已建桥渡的桥墩所在底床进行了局部冲刷观测研究，并形成一定的数据表以供交通管理部门和设计部门决策参考。
20世纪五六十年代和十年“文革”期间因为政治原因，一些科研工作者被错误打倒或下放到农村或基层改造，从而在河流动力学和泥沙理论等方面的研究一度被停滞和徘徊不前，只是20世纪70年代末期这些科学家们得到重用后，才得到大力推动和发展。
桥墩的局部冲刷的研究也是如此，20世纪80年代，开始有了对桥墩局部冲刷研究的模型试验。
其后，桥墩局部冲刷研究因改革开放时代要求，开始大量借鉴国外研究成果和资料，也有在对国内外观测资料整理分析和归纳及总结，如朱炳祥所为。
桥墩局部冲刷的机理及防护措施_2
桥墩局部冲刷的机理及防护措施发布时间：2022-09-25T06:05:04.553Z 来源：《中国科技信息》2022年第33卷10期作者：刘港庆1[导读] 桥墩属桥梁基础部分，其整体稳定性与可靠性直接影响着桥梁质量。
但是桥梁在实际使用过程中，刘港庆1(1. 重庆交通大学河海学院，重庆 400041)摘要：桥墩属桥梁基础部分，其整体稳定性与可靠性直接影响着桥梁质量。
但是桥梁在实际使用过程中，桥墩必然会受到水流的冲刷，从而使其功能与性能受到影响，甚至会出现结构受损的情况。
本文阐述桥墩局部冲刷的研究现状、机理，总结了局部冲刷的研究方法内容和相关防护措施，为今后对于桥墩局部冲刷的研究提供参考。
关键词：桥墩局部冲刷；机理；防护措施桥墩在桥梁建筑物中起着一个支承桥跨结构的作用。
但桥墩的涉水部分必然会导致泥沙与水流产生相互作用，进而影响桥梁建筑物本身的安全与稳定。
对桥梁桥墩局部冲刷的机理研究和防护措施的采取是保证桥梁安全运行的必要手段。
我们必须足够重视桥墩局部冲刷的机理以及防护措施。
1、研究现状由于桥墩的阻碍作用，水流会在桥墩周围产生涡流而引起冲刷现象。
按照冲刷的水流现象，一般将冲刷分为：单向流冲刷；潮汐往复流冲刷；潮汐河口混合水流冲刷。
但我们普遍研究单向流作用下引起的桥墩局部冲刷。
经过一个世纪的国内外学者的研究，对于单向流作用下的桥墩局部冲刷问题已经取得相对成熟的研究结果[1]。
从以前的基于小缩尺比的水槽实验到现在的流体动力学模拟，方法在不断的发展。
中国学者刘振卿在CFD计算软件Fluent中使用标准K-ε湍流模型对圆柱形墩的周围三维复杂场做了数值模拟方法[2]；Jain等人提出了桥墩局部冲刷的计算公式；高冬光等学者也提出了较为代表性的与桥墩局部冲刷相关的公式[3]。
张胡等人建立FLOW-3D洪流共同作用下的三维桥墩冲刷及防护数学模型[4]；卢中一等人采用正态冲刷模型的研究成果应用于桥墩的冲刷和防护[5]；梁森栋等人运用HEC-18公式研究复合桥墩的冲刷[6]。
浅析跨河桥梁桥墩局部冲刷_何小兰
V V0 ' hb h0 ' V0 V0
3/4
（有底沙补给） （无底沙补给）
K K 2
式中， h0 为圆柱桥墩的极限冲刷深度（m） ； 为泥沙 沉速；其他参数同前，均可由相应的图表查出。 （2）美国现行推荐公式 2000 年，以 Richardron 为首的专家组发表了联邦公 路局所推荐的有关桥梁冲刷预测的河流稳定性估算方法。美 国水利工程通报（HEC-18）推荐的桥梁局部冲刷公式如下：
hs K K B10.6 V V0'
： 当 V＞V0（动床冲刷）
V V0 ' hs K K B10.6 V V0 ' ' V0 V0 ，一般冲刷后床面算 式中， hs 为桥墩局部冲刷深度（m）
nHale Waihona Puke 起； K 为墩型系数，可查规范表得到； B1 为桥墩计算宽度； V 为一般冲刷后垂线平均流速； V0 为河床泥沙启动流速；d 为河床质平均粒径；V0 为墩前泥沙起冲流速； K 为河床颗粒 影响系数。 （ 2 ） 65-2 式 （ 修 正 ） ， 《公路桥位勘测设计规范 （JTJ062-91） 》关于桥墩冲刷计算的常用公式。 图4 桥墩局部冲刷示意图 2．流体特征因素影响 水流是引起桥墩冲刷动力因素。桥墩局部冲刷坑深度与 水流强度成反比。水流对桥墩局部冲刷的影响主要表现在以 下 3 个方面： ① 当行近流速小于床沙起动流速时，会出现清水冲刷， 即在桥梁墩台周围出现冲刷坑，而无上游来沙补给。 ② 当行近流速大于床沙起动流速时，会出现动床冲刷。 即桥墩周围泥沙整体发生运动， 冲刷坑内可以得到来沙补给。 这时，冲刷深度与流速成反比，当流速达到一定值后，局部 冲刷深度不再增加。 ③ 当行近流速小于床沙起冲流速时，床面泥沙静止不 动，桥梁墩台周围不发生局部冲刷。 3．河床质特征因素影响 河床组成条件则是桥墩局部冲刷的被动因素，与水流条 件之间形成相互协调的稳定关系，形成较为稳定的冲刷坑深 度。当河床组成抗冲能力弱，则桥墩局部冲刷坑大，河床组 成抗冲能力强，则桥墩局部冲刷坑就会较小。一旦水流条件 发生改变，则冲刷坑深度也会发生改变，形成新的稳定协调 关系。 四、桥墩局部冲刷计算分析 水下冲刷尤其是由桥墩引起的局部河床冲刷一直是国内 外学者关注的研究课题，研究者们根据影响桥墩冲刷的因素 的主要参数建立了很多预测冲刷深度的公式，大都采用了半 理论半经验的方法，目前尚未发现纯理论的推导公式。公式 理论依据主要有绕流挤压流动模式、墩周漩涡束紊流合流速 理论、纵向泥沙平衡理论、马蹄形漩涡理论、墩周清水缓流 切线流速理论等。根据理论和试验资料先建立局部冲刷深度 的关系式，公式中的修正系数和指数通过试验数据来获得。 目前国内现行的桥墩局部冲刷公式就是采用了这种理论与试 验结合的方法进行分析得到的。 1．国内规范公式 国内常用来计算桥墩局部冲刷的主要有 65-1 和 65-2 式。在《公路工程水文勘察设计规范》中，推荐采用 65-1 和 65-2 修正式计算桥墩局部冲刷。 （ 1 ） 65-1 式 （ 修 正 ） ， 《铁路桥渡勘测设计规范 （TBJ-86） 》推荐的非粘性土河床桥墩局部冲刷公式。
(整理)钱江四桥复兴大桥施工组织设计
第一章施工方案总说明1、1工程概况杭州市钱江四桥（复兴大桥）位于钱江大桥下游4、3公里，南星桥第一码头上游约200米处；北端通过复兴立交桥与杭州市已建得中河高架路相接，全长1376m。
南端与滨江区中兴立交桥相连，构成了一条连接杭州市中心与江南滨江新区得最便捷通道。
就是杭州市第一座跨钱塘江得城市桥梁。
该桥得建设，对缓解钱塘江大桥得交通拥护状况，完善城市道路网建设，沟通两岸得联系，加快两岸得经济发展，尤其就是南岸得经济发展，有着十分重要得意义。
钱江四桥主桥土建施工分二个合同段，其中第1合同段全长732、5m，起讫桩号为K0+190、133～K0+922、633。
1、2 桥址区域自然条件1、2、1气候与地形地貌1、2、1、1气候杭州市地处亚热带湿润地区得北缘，属亚热带季风性湿润气候，四季交替显著，有一些明显得特殊气候现象：如寒潮、雾、梅雨、台风、春秋季低温、干旱等。
（1）日照：平均日照时数为1800～2100小时，平均年日照百分率为41～48%，每年最高得7、8月份，日照时数在220小时以上，冬季一般在120～150小时以下。
（2）气温：常年各地平均气温15、3～17、0℃，最冷月（1月）平均气温3、0～5、0℃，最热月（7月）平均气温27、4～28、9℃，极端最低气温为零下7～15℃（如1966年1月24日为-10、5℃），极端最高气温为38～43℃（如1930年8月10日为42、1℃），冬季土层冻结深度为20～30cm，基本雪压0、4KN/m2，冬季最大积雪厚度23cm（1997年），年平均结冰日数为39、5天。
（3）湿度：年相对湿度80%左右，月平均相对湿度以夏季最大，冬季最小，总得来说各地相对湿度变化都不太大。
（4）降雨：杭州市平均年降水量在1100～1600mm，各地平均年雨日为150～160天，年最大降雨量2356、1mm（1954年），年最小降雨量954、6mm（1967年），降水以春雨、梅雨（4～6月）、台风雨（7～9月）为主，月最大降雨量为514、9mm（1954年5月）。
桥墩局部冲刷远程实时监测技术研究进展
桥墩局部冲刷远程实时监测技术研究进展
房世龙;施小飞;倪飞
【期刊名称】《公路工程》
【年(卷),期】2015(000)006
【摘要】系统地研究了桥墩局部冲刷所采用的传统监测技术的工作原理，并结合已有的研究成果深入分析了影响传统技术冲刷监测效果的内在和外在因素，也对近年出现的新型冲刷监测技术的理论依据和有效性进行了深入探讨。
【总页数】8页(P88-95)
【作者】房世龙;施小飞;倪飞
【作者单位】南通航运职业技术学院交通工程系，江苏南通 226010;南通航运职业技术学院交通工程系，江苏南通 226010;南通航运职业技术学院交通工程系，江苏南通 226010
【正文语种】中文
【中图分类】U447
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杭州市交通局关于第四十三次全市交通重点工程(立功竞赛)检查情况的通报-杭交发[2009]53号
![杭州市交通局关于第四十三次全市交通重点工程(立功竞赛)检查情况的通报-杭交发[2009]53号](https://img.taocdn.com/s3/m/08e72dc848649b6648d7c1c708a1284ac850052a.png)
杭州市交通局关于第四十三次全市交通重点工程(立功竞赛)检查情况的通报正文：---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 杭州市交通局关于第四十三次全市交通重点工程（立功竞赛）检查情况的通报（杭交发〔2009〕53号）2009年1-2月，市局组织了第四十三次全市交通重点工程（立功竞赛）大检查。
本次大检查通过听取汇报、现场踏勘、查阅资料、集中反馈的形式，对申嘉湖杭高速公路余杭段工程、钱江隧道试验井项目、富阳320国道受降至场口段改建工程、富阳鹿山大桥、淳安上江埠大桥及接线工程、建德杨梅公路、建德麻车大桥、昌文公路、杭金衢萧山浦阳互通、03省道萧山东复线延伸段改建工程、萧山区八柯线拓宽工程等在建交通重点工程进行了检查。
根据检查组反馈的意见，现将检查情况通报如下：一、第四十二次交通重点工程检查时提出问题的整改落实情况各在建交通重点工程对四十二次大检查和市交通局、市质安局日常检查中提出的问题都比较重视，采取切实可行的措施，进行了认真的整改。
杭金衢高速公路浦阳互通针对局部路段水稳底基层顶面松散问题进行整改，并加强基层养护和交通管制。
申嘉湖杭高速公路余杭段工程八标对梁板预制场进行整改，做到标化建设；对碎石等原材料加强了质量监管；对临时码头围护结构进行了加固处理。
富阳320国道受降至场口段改建工程道冠山隧道加强各道工序衍接，基本做到二衬的及时跟进，同时加强了隧道内排水。
富阳鹿山大桥加强了钢筋焊接质量控制，对个别焊接质量较差的钢筋笼进行了整改。
二、工程质量各工程参建单位高度重视质量管理，始终以建设优质工程为目标，注重制度建设，狠抓责任落实，通过进一步提高施工人员责任意识，健全质量管理体系，落实质量保证措施，使工程质量基本处于可控状态。
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文章编号:1003-4722(2005)02-0019-03钱江四桥桥墩局部冲刷试验研究伍冬领1,邢 艳2,谢晓波2,史英标1(1.浙江省水利河口研究院,浙江杭州310020;2.杭州市城市基础设施开发总公司,浙江杭州310006)摘 要:桥墩局部最大冲深和冲刷部位是桥墩墩台设计和施工的重要参数,为此应用系列模型延伸法进行不同比尺的桥墩冲刷深度试验,然后利用试验数据进行回归分析,得到桥墩冲深计算式,经检验与实测基本相符,为桥墩设计和施工提供了科学依据。
关键词:局部冲刷深度;模型试验;冲刷试验中图分类号:U442.39文献标识码:ATest Study of Local Scouring at Piers of the4th Qiantangjiang River BridgeWU Dong -ling 1,XINGYan 2,XIE Xiao -bo 2,SHI Ying -biao1(1.Zhejiang P rov incial W ater Conserv ancy and Estuary Research Institute ,H ang zhou 310020,China ;2.Hangzho u M unicipal U rban I nf rastructure Develo pment Coo per ation ,Hangzhou 310006,China )A bstract :The maximum local scouring depth and local scouring parts are the im po rtant pa -ram eters for desig n and co nstruction of bridge piers and abutments.In this pape r ,the serial mod -el ex tensio n methods are used to carry out scouring depth tests fo r piers o f diffe rent scales ,the test data are then used to co nduct reg ressio n analy sis ,and the scouring depth fo rmulas are thus obtained.Through check ,the calculation results with the form ulas are found to be basically ag reeable w ith the actually measured depth ,w hich provides scientific basis for the desig n and construction o f the bridg e piers.Key words :local scouring depth ;m odel test ;scouring test收稿日期:2005-01-10作者简介:伍冬领(1951-),女,高级工程师,1976年毕业于天津大学港口及航道专业。
1 前 言钱江四桥位于钱塘江河口段,河床表层由粉砂组成,冲淤幅度大,在自然状态下,冲淤变幅可达5～10m 。
四桥在宽1160m 的江中设10个桥墩,建桥后,桥墩附近床面受桥墩阻水产生的绕流和上升流的作用,形成局部冲刷坑。
冲刷坑深度的计算,经验公式很多,但结果与钱塘江桥墩冲深实测值相差较大。
为此,在长28m ,宽2.1m 的水槽中进行了桥墩附近床面局部冲刷深度试验。
由于桥墩局部冲刷深度较大,可能冲透不同的土层,为克服选模型沙的困难和模型比尺与冲深比尺不一致的问题,应用系列模型延伸法[1]进行不同比尺的桥墩附近床面冲刷深度试验。
2 模型设计桥位所在河段河床受山洪潮水共同作用,河床冲淤特点为“洪冲潮淤”,即洪汛期河床冲刷,非汛期在潮汐作用下发生淤积。
据实测资料分析,桥位河段河床包括建筑物附近局部区域床面,最大冲深均由洪水造成,所以桥墩局部冲刷试验主要模拟洪水冲刷。
为真实反映桥墩附近三维水流运动特性,冲刷试验采用正态模型。
2.1 模型比尺设计研究底沙为主的动床模型,首先应满足水流惯19钱江四桥桥墩局部冲刷试验研究 伍冬领,邢 艳,谢晓波,史英标性力重力相似律。
即λv=λ1/2H(1) 在泥沙运动方面,需满足泥沙起动相似律。
根据武汉水利电力大学泥沙起动流速公式,流速垂线分布服从1/7律,即λv=λvλv=(λH/λd)0.14λ1/2d(λρs-ρ)1/2(2)由式(1)、(2)可知,垂直几何比尺λH与泥沙粒径、比重比尺应满足关系λh=λd(λρs-ρ)1.39(3)式中,λh为满足起动相似要求的冲刷深度比尺;λv为流速比尺;λv为泥沙起动流速比尺;λd为泥沙粒径比尺;ρs、ρ分别为泥沙和水的比重。
由于桥墩局部冲刷坑较深,估计穿过不同的土层,模型垂直几何比尺很难满足式(3)要求,因而应用系列模型延伸法进行多种几何比尺模型的冲刷试验,求得冲刷深度与模型比尺的关系,并予以分析外延,可获得符合冲深比尺的模型比尺及原型冲深。
桥墩系列模型的几何比尺,在符合桥墩、水流影响、边壁影响宽度之和小于水槽宽度的条件下,λH取50,80,100,120,相应的流速比尺λv分别为7.07, 8.94,10,10.95。
由于钱塘江河床质易冲易淤,达到冲刷平衡的时间不长,因而各组试验均做到冲淤平衡。
2.2 模型沙设计根据地质钻探资料,桥址断面地层大致可分为3层,第1、2层分别以亚砂土、亚粘土和细砂为主,层厚8.0～35m,抗冲性差,第3层为圆砾土及砾砂层,抗冲能力强,估计冲刷发生在第1、2层。
第1、2层砂的中值粒径d50为0.03～0.18mm,比重ρs为2.67～2.72。
这种床砂的起动流速,经实测含沙量资料分析和考虑粘结力的泥沙起动流速公式计算,当水深5.0～11.0m时,泥沙的起动流速为0.4～0.91m/s。
为了满足泥沙起动相似和水下休止角相近,综合考虑,模型沙选择经固化的木粉。
该木粉的比重ρs=1.12,中值粒径d50=0.14m m;起动流速v0=4～6cm/s。
3 试验结果分析为求得满足起动相似要求的冲深比尺及对应的原型冲深值,首先分析模型冲刷深度与模型比尺的关系。
3.1 模型冲刷深度与模型比尺的关系表1中第(3)、(5)列为同一水流条件下(原型流速v约为3.2m/s,水深h约为11.3m,河床起冲高程-6m),主、边墩4种模型几何比尺对应的模型冲深值。
表1 试验成果和冲刷深度计算模型比尺λH冲深比尺λh主墩(加围堰,18m×45m×6m)边墩(加围堰,15m×34m×5.3m)模型冲深h m/cm原型冲深h p/m模型冲深h m/cm原型冲深h p/m亚砂土d50=0.03mm粉砂d50=0.1mm细砂d50=0.18mm(1) 26.4*508010012033*50801001205051*80100120(2)26*47718610333*4873881055051*7692110平均(3)45.2*25.51711.736.8*25.51711.725.525.2*1711.7(4)11.9*12.012.112.012.2*12.212.412.312.812.8*12.912.912.8(5)34.57*19.3010.2528.05*19.3010.2519.318.95*10.25(6)9.13*9.078.829.31*9.269.029.659.67*9.439.58 注:表中*数据为各土层满足相似的冲深比尺和按此比尺用λH～h m关系式求得的h m和h p值。
用表中第(1)列分别与第(3)、(5)列的数据作函数拟合,可得到主、边墩模型几何比尺λH与对应的模型冲深值h m的关系式:主墩 h m=829.8λ-0.889H(4)边墩 h m=686.6λ-0.913H(5) 3.2 冲刷深度计算由于各土层的粒径大小及起动流速不同,满足相似要求的冲深比尺也不同。
各土层满足相似要求的冲深比尺按式(3)算得的值见表1中的标识为“*”的数据。
各冲深比尺对应的各墩模型冲深可利用冲深与模型比尺的关系式(4)、(5)求得。
原型冲深可由试验资料分析得到的冲深计算式求得,同列于表1。
各土层原型冲深的计算式如下:亚砂土 (d50=0.03mm) h p=1.30λ0.88H h m粉砂(d50=0.1m m)h p=1.41λ0.90H h m细砂(d50=0.18mm)h p=1.65λ0.88H h m由表1中原型冲深看出,桥墩附近床面可冲刷到细、粉砂层。
于是,求各墩的冲深应按细、粉砂对应的冲深比尺来计算。
照此计算,在百年一遇洪水(流速为3.2m/s、水深为12.0m)条件下,主墩局部冲刷坑最大冲深为12.8m,最低冲刷高程达-2120桥梁建设 2005年第2期m ;边墩冲刷坑最大冲深为9.6m ,最低冲刷高程达-15～-17m 。
3.3 冲刷深度与墩型、流速和水深的关系桥墩附近床面局部冲刷深度,除了与墩的大小有关外,还与水流条件有关。
把不同水流条件的试验结果和钱江二、四桥实测桥墩冲深一并进行回归分析,拟合曲线见图1,由图可见试验点和实测点均靠近该曲线,相关性较好。
冲深与墩宽b 、流速v 的1.4次方成正比,与水深h 成反比。
图1 冲刷深度h s 与墩宽、流速和水深的关系3.4 冲刷坑形态在墩台施工、钢围堰沉放时,需要了解冲刷坑平面范围及最大冲深部位,以便采取防护措施。
试验表明,冲刷坑平面范围大小与流速v 、冲刷深度h s 和墩型及起冲高程z 有关,行近流速大,冲深大,则冲刷坑也大。
粉砂质河床在2～3m /s 的行近流速作用下,冲刷坑平面范围:横向宽度为桥墩宽度的4～5倍;墩的迎流面冲刷范围较小,约20m ;墩后冲深不大,影响范围可延伸至100～200m 。
冲刷坑最低部位与墩型有关。
当起冲床面高程z 在0以上时,见图2,此时阻水的是墩台以上部分,为方头、圆头或流线型墩,当起冲高程低于-5m ,即墩台底高于床面高程,为桩基承台型。
若是方头墩最低冲刷在墩前迎流侧;圆头或流线型墩,水流行近桥墩时,易绕墩而过,墩两侧的绕流相对较强,故最低冲刷部位在墩的两侧;桩基承台型墩滚漩水流易从桩之间通过,并因受到桩的压缩,水流的紊动强度有所增强,冲刷坑的最低部位于前两排的桩基中间。
在天然河道中,水流行近墩前的流速分布不一定均匀,迎流速大的一侧,则冲得深。
图2 边墩冲刷坑剖面4 结 论(1)经桥墩局部冲刷试验,粉砂质河床桥墩附近床面冲刷深度与墩宽b 、流速v 的1.4次方成正比,与水深h 成反比。