冲刷计算精编版
冲刷计算
4.4.1自然冲刷河床演变是一个非常复杂的自然过程，目前尚无可靠的定量分析计算方法，根据《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30—2002）中7.2条的要求，河床的自然冲刷是河床逐年自然下切的深度。
经深入调查，桥位处河段整体无明显自然下切现象，由于泥沙淤积，河床会逐年抬高，本次计算不考虑自然冲刷的情况。
4.4.2一般冲刷大桥建成后，由于受桥墩阻水影响，桥位断面过水断面减小，从而引起断面流速增大，水流挟沙能力也随之增大，会造成桥位断面河床冲刷。
根据地质勘察报告，桥位处河床为砂卵石层，河床泥沙平均粒径为40（mm ）。
按《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30—2002）的技术要求，非粘性土河床的一般冲刷可采用64—2简化公式计算：()max 66.029.02104.1h B B Q Q A h cc p ⎭⎬⎫⎩⎨⎧-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=μλ公式中： h p ——桥下河槽一般冲刷后最大水深（m ）； Q 2——桥下河槽部分通过的设计流量（m 3/s ）； Q c ——天然状态下河槽流量（m 3/s ）；A ——单宽流量集中系数 15.0⎪⎪⎭⎫⎝⎛=H B A ；B C ——计算断面天然河床宽度（m ）；λ——设计水位下，桥墩阻水面积与桥下过水面积比值；μ——桥台前缘和桥墩两侧的漩涡区宽度与桥孔长度之比； B 2——桥下断面河床宽度（m ）； h max ——桥下河槽最大水深（m ）。
经计算：桥址处各设计频率一般冲刷深度成果见表4.4—1。
表4.4—1 XX 大桥一般冲刷计算成果表4.4.3局部冲刷根据XX 大桥桥型布置图，按《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30—2002）的技术要求，局部冲刷计算采用65—1修正式中的公式进行计算：当V ＞V 0时，10,00,'006.011,b )(K n V V V V v B K h v ⎭⎬⎫⎩⎨⎧---=ηξ h b —桥墩局部冲刷深度（m ）从一般冲刷后床面算起； K ξ—墩形系数，K ξ=1.05； K η1—河床颗粒影响系数； B 1—桥墩计算宽度；V—一般冲刷后墩前行近流速（m/s）；V0—河床泥沙起动流速（m/s）；V,0—墩前泥沙起冲流速（m/s）；n1—指数。
冲刷深度计算(新计算)
r r H0 U c 1.08 gd50 s 河道平顺段冲刷深度计算表 r d50
冲刷处 平均 河流名 泥沙启动流 称及分 断面位置 的水深 流速U 速 UC( m/s) Hp(m) (m/s) 段 1#断面 8#断面 白龙江 14#断面 杜坝段 18#断面 河道 22#断面 36#断面 45#断面 6.39 6.87 5.79 6.15 6.32 5.34 5.25 6.25 4.73 2.79 3.11 3.03 1.75 2.03 1.31 1.30 1.13 1.14 1.14 1.11 1.11 系数 n (rs-r)/r d50河床的中值
d50—河床的中值粒径（ｍ）； H0—行进水流水深（ｍ）；
1/ 7
rs,r分别为泥沙与水的重度（KN/m3),g为重力加速度（m/s2). Ucp的计算应符合下列规定：
U cp U
式中：
2 1
1/7
U—行近流速（ｍ／ｓ）； η —水流流速分配不均匀系数，根据水流流向与岸坡交角α 角查表采用。
(rs-r)/r
d50
H0
1.08 1.08 1.08 1.08 1.08 1.08
0.0200 0.0200 0.0200 0.0200 0.0200 0.0200
5.49 6.77 5.73 5.46 5.45 5.57
结论:防洪堤基础冲刷深度平顺段及凸岸段设计值取1.5m,凹岸斜冲段设计值取2m.
白龙江杜坝段河道冲刷深度计算书 参考资料 《城市防洪工程设计规范》（CJJ50-92） 《防洪标准》（GB50201-94） 《堤防工程设计规范》（GB50286-98） 1、 护岸冲刷深度计算 依据《堤防工程设计规范》（GB50286—98） ① 顺坝及平顺护岸冲刷深度计算：
冲刷深度
4.4."4护岸冲刷深度计算蹦河河床多为砂砾石，建堤后，改变了原河槽流态，其流速超过了河床的允许流速，将对堤脚产生冲刷。
需设置护脚防止堤冲刷破坏。
护脚埋深的计算，选择不同的代表断面，计算10年一遇冲刷深度。
采用《水力计算手册》所列公式计算。
⑴水流平行于岸坡产生的冲刷可按下式计算：hB=hP×[（Vcp/V允）n－1]式中：hB——局部冲刷深度（m）；hP——冲刷处的水深（m），以近似设计水位最大深度代替；Vcp——平均流速（m/s）V=Q/A=2."25 m/s；V允——河床面上允许不冲流速（m/s），按地质条件确定V允=1."05；n——与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取n=1/4；计算结果hB=0."11m。
t——护脚在冲刷线以下超深t=0."5m。
（2）水流斜冲防护岸坡生产的冲刷按下式计算：△hp={(23tan(α/2)Vj2)/(1+m2)0."5*g}-30d式中：△hp——从河底算起的局部刷深度（m）；α——水流流向与岸坡交角，α=60°；m——护岸迎水坡边坡系数；d——坡脚处土壤计算粒径，取d=3cm；Vj——水流偏斜时，水流局部冲刷流速，Vj=Q1/B1H1*[ (2β/(1+β) ]。
Q1——通过河滩部分的设计流量；B1——河滩宽度，从河槽边缘至坡脚距离；B1=70mH1——河滩水深；取H1=6mβ——水流流速分配不均匀系数，与α有关，通过查表查得。
通过计算右岸顺坝的冲刷深度△hp=0."8m，t=0."5m见表4-2。
"表4-2护脚冲刷深度计算表（单位：米）序号123桩号0+000~0+2000+200~0+5000+500~0+800堤线长度200300300地面以上堤高1.01.01.0顺堤冲深hB0.1△hp0.80.5弯道冲深超深t0.50.50.5计算堤高1.62.32为解决冻胀问题，根据已确定的水利坡度和计算的冲刷深度确定：浆砌石坝基础埋深1."5米，0+000断面～0+800断面总坝高为2."5m，地面以上1."0 m，地面以下1."5m。
桥梁冲刷计算
与汛 期含 沙量 有关 的系 数， 可按 表
7.3.12选 用 因此 可 得:
(Ad×
Q2/(μ×
hp=
Bcj)× （hcm/hcq
）5/3/(E×
d1/6))3/5
= 4.550 m
2 、河 滩部 分
hp=(Q1/( μ×Btj) × (htm/htq) 5/3/VH1)5/
6
Q1=Qt1/(Q c+Qt1)× Qp
一、 桥下 （一 ）、 非粘 性土 河床 的一 般冲 刷
1 、河 槽部 分
1） 64-2 简化 式
hp=1.04 ×(Ad×
Q2=Qc/(Qc +Qt1)×Qp
Ad=((Bz)0 .5/Hz)0.15
式 频率为 中： p%的设
桥下 河槽 部分 通过 的设 计流 量
XXX大桥
（K1+432)
Qp= 1305.99 m3/s Q2= 713.39 m3/s
造床 流量 下的 河槽 宽度 对复 式河 床可 取平 滩水 位时 河槽 宽度
设计 水位 下， 在Bcg 宽度 范围 内， 桥墩 阻水
桥墩 水流 侧向 压缩 系 数， 应按 表 7.3.11确 定
河槽 最大 水深
Bz= 140 m
λ＝ 0.068966 μ= 0.94
hcm=
4
m
单宽 流量 集中 系 数， 山前 变迁 、游 荡、 宽滩 河段
= 4.129 m
2） 64-1 修正 式
hp=(Ad× Q2/(μ× Bcj)× （hcm/hcq ）5/3/(E × d1/6))3/5
河槽部分 桥孔过水 式 净宽，当 中： 桥下河槽 能扩宽至 全桥时 即为全桥 桥孔过水 净宽
冲刷计算
4.3 冲刷与淤积分析计算建桥后，由于桥墩的束水作用，桥位处河床底部将发生下切冲刷。
根据工程地质勘探报告，该桥桥址处，河床冲刷层为亚粘土。
河床的冲刷计算按粘性土河床处理。
4.3.1一般冲刷计算采用《公路桥位勘测设计规范》中8.5.4-1式85135'233.0⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫⎝⎛=L c mc c p I h h B Q A h μ（4-3式）式中, h p --桥下一般冲刷后的最大水深(m);Q 2--河槽部分通过的设计流量（m 3/s ）； μ—桥墩水流侧向压缩系数，查《公路桥位勘测设计规范》中表8.5.3-1；h m c--桥下河槽最大水深（m ）； c h --桥下河槽平均水深（m ）；A —单宽流量集中系数，5.0⎪⎪⎭⎫⎝⎛=H B A ,B 、H 为平滩水位时河槽宽度和河槽平均水深。
A=1.0～1.2'c B --桥下河槽部分桥孔过水净宽（m ） ,当桥下河槽扩宽至全桥时'c B 即为全桥桥下过水净宽；I L --冲刷坑范围内粘性土液性指数，在本公式中I L 的范围为0.16～1.19。
根据工程地质勘探报告，牧野桥I L =0.67。
经计算得：现状河道条件下，该桥100年一遇设计洪水位为72.73m 时，一般冲刷完成后，主槽最大水深h p 为9.19m ，最大冲坑深3.58m 。
按规划整治后的河道条件下，该桥100年一遇设计洪水位为71.30m 时，一般冲刷完成后，主槽最大水深h p 为6.42m ，最大冲坑深1.26m 。
4.3.2 局部冲刷计算牧野路卫河桥设计墩宽b=2.40m ，桥墩的走向与水流方向一致，墩形计算宽度B 1=2.40m ，查《公路桥位勘测设计规范》附录16，K ξ =0.98。
一、现状河道条件下，该桥100年一遇设计洪水位为72.73m 时，一般冲刷完成后，主槽最大水深h p 为9.19m ，H p /B 1=3.83>2.5，根据《公路桥位勘测设计规范》采用该规范中的8.5.4-3式V I B K h L b 25.16.0183.0ξ= （4-4式）式中，h b --桥墩局部冲刷深度(m);K ξ --墩形系数； B 1--桥墩计算宽度（m ）；h p--一般冲刷后最大水深 (m);d -- 河床泥沙平均粒径, d =0.0145（mm ）；V-- 一般冲刷后墩前行进流速(m/s)3261p h d E V = =1.43E —与汛期含沙量有关的系数，查《公路桥位勘测设计规范》中表8.5.3-２，E=0.66。
一般冲刷计算公式
一般冲刷计算公式：cm cg cc d p h B B Q Q A h 66.090.02)1(04.1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫⎝⎛=μλ12t c cQ Q Q Q +=15.0⎪⎪⎭⎫⎝⎛=z z d H B A式中：h p ——桥下一般冲刷后的最大水深(m)； Q p ——频率为P ％的设计流量(m 3/s)；Q 2——桥下河槽部分通过的设计流量(m 3/s)，当河槽能扩宽至全桥时取用Q p ； Q c ——天然状态下河槽部分设计流量(m 3/s)； Q t1——天然状态下桥下河滩部分设计流量(m 3/s)；B cg ——桥长范围内的河槽宽度(m)，当河槽能扩宽至全桥时取用桥孔总长度； B z ——造床流量下的河槽宽度(m)，对复式河床可取平滩水位时河槽宽度； λ——设计水位下，在B cg 宽度范围内，桥墩阻水总面积与过水面积的比值； μ——桥墩水流侧向压缩系数； h cm ——河槽最大水深(m)；A d ——单宽流量集中系数，山前变迁、游荡、宽滩河段当A d >1.8时，A d 值可采用1. 8；H z ——造床流量下的河槽平均水深(m)，对复式河床可取平滩水位时河槽平均水深。
②非粘性土河床桥墩局部冲刷计算桥渡冲刷的产生是由于桥墩阻碍了水流，使水流形态发生变化，一般在墩前两侧发生集中现象，引起动能增加；另一方面水流受阻后部分动能转化为位能，由于水流形态变化，桥墩附近水流冲刷能力加大，在桥墩处产生冲刷坑。
局部冲刷计算公式当V ≤V 0时，⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=0015.06.012'V V V h B K K h pb ηε当V ＞V 0时，20015.06.012'n pb V V V h B K K h ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ηε24.02.22375.00023.0d dK +=η5.00)7.0(28.0+=d V 55.00)5.0(12.0'+=d Vd V Vn lg 19.023.002)(+=式中：h b ——桥墩局部冲刷深度(m)： K ξ——墩形系数； B1——桥墩计算宽度(m)； h p ——一般冲刷后的最大水深(m)； d ——河床泥沙平均粒径(mm)； K η2——河床颗粒影响系数；V ——一般冲刷后墩前行近流速(m/s)， V o ——河床泥沙起动流速(m/s)； V ,0——墩前泥沙起冲流速(m/s)； n 2 ——指数。
(河槽)局部冲刷计算
范》JTG C30-2002)而编制的；
）
；
局部冲刷计算 说明： 1.本程序是为了便于计算桥梁冲刷根据(《公路工程水文勘测设计规范》JTG C30-2002)而编制的； 2.红字部分需使用者输入,蓝字部分为计算结果. 局部冲刷计算（非黏性土） 按 65-1修正式 E 0.66 与汛期含沙量有关的系数，可按表7.3.1-2选用； hp= 6.99 一般冲刷后的最大水深(m)； B1= 桥墩计算宽度,按附录B的规定取值(m) 1.2 d= v= kξ = kη = VO'= n= Vo= hb= hb= 17.59 1.05 河床泥沙平均粒径(mm)； 墩形系数,按附录B选用； 3.891106 一般冲刷后墩行前行近流速(m/s)； 0.740506 河床颗粒影响系数； 0.896838 墩前泥沙起冲流速(m/s)； 0.691288 指数； 1.652368 河床泥沙起动流速(m/s)； 1.697837 当v＞vo时 桥墩局部冲刷坑深度(m)； 2.597272 当v≤v
一般冲刷计算公式
一般冲刷计算公式：cm cg cc d p h B B Q Q A h 66.090.02)1(04.1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫⎝⎛=μλ12t c cQ Q Q Q +=15.0⎪⎪⎭⎫⎝⎛=z z d H B A式中：h p ——桥下一般冲刷后的最大水深(m)； Q p ——频率为P ％的设计流量(m 3/s)；Q 2——桥下河槽部分通过的设计流量(m 3/s)，当河槽能扩宽至全桥时取用Q p ； Q c ——天然状态下河槽部分设计流量(m 3/s)； Q t1——天然状态下桥下河滩部分设计流量(m 3/s)；B cg ——桥长范围内的河槽宽度(m)，当河槽能扩宽至全桥时取用桥孔总长度； B z ——造床流量下的河槽宽度(m)，对复式河床可取平滩水位时河槽宽度； λ——设计水位下，在B cg 宽度范围内，桥墩阻水总面积与过水面积的比值； μ——桥墩水流侧向压缩系数； h cm ——河槽最大水深(m)；A d ——单宽流量集中系数，山前变迁、游荡、宽滩河段当A d >1.8时，A d 值可采用1. 8；H z ——造床流量下的河槽平均水深(m)，对复式河床可取平滩水位时河槽平均水深。
②非粘性土河床桥墩局部冲刷计算桥渡冲刷的产生是由于桥墩阻碍了水流，使水流形态发生变化，一般在墩前两侧发生集中现象，引起动能增加；另一方面水流受阻后部分动能转化为位能，由于水流形态变化，桥墩附近水流冲刷能力加大，在桥墩处产生冲刷坑。
局部冲刷计算公式当V ≤V 0时，⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=0015.06.012'V V V h B K K h pb ηε当V ＞V 0时，20015.06.012'n pb V V V h B K K h ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ηε24.02.22375.00023.0d dK +=η5.00)7.0(28.0+=d V 55.00)5.0(12.0'+=d Vd V Vn lg 19.023.002)(+=式中：h b ——桥墩局部冲刷深度(m)： K ξ——墩形系数； B1——桥墩计算宽度(m)； h p ——一般冲刷后的最大水深(m)； d ——河床泥沙平均粒径(mm)； K η2——河床颗粒影响系数；V ——一般冲刷后墩前行近流速(m/s)， V o ——河床泥沙起动流速(m/s)； V ,0——墩前泥沙起冲流速(m/s)； n 2 ——指数。
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4.2.1洛河冲刷分析计算 a.冲刷计算
冲刷深度参照《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）（以下简称《规范2013》）附录D.2计算。
其冲刷深度按下列公式计算：
s 01n cp c U h h U ⎡⎤
⎛⎫⎢⎥=- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦
（D.2.2-1）
21cp U U
η
η
=+ （D.2.2-2） 公式中：
h s ——局部冲刷深度（m ）； h 0——冲刷处的水深（m ）,取3.85m; U cp ——近岸垂线平均流速,取4.42m/s ；
n ——与防护岸坡在平面上的形状有关，取n=1/5；
η——水流流速不均匀系数，根据水流流向与岸坡交角α查《规范2013》附录D2表D.2.2,取1.00；
U ——行近流速（m/s ），取4.42m/s ；
U c ——泥沙起动流速（m/s ），对于卵石的起动流速，可采用长江科学院的起动公式（D.2.1-6）计算；
1
7
050
501.08s c H U gd d γγ
γ
⎛⎫-= ⎪⎝⎭
（D.2.1-6） g ——重力加速度（m/s 2）,9.8m/s 2； d 50——床沙的中值粒径，0.0215m ；
H 0——行近流速水深（m ），取4.09m ；
γs 、γ——泥沙与水的容重（kN/m ³）,γs 取1.7kN/m ³；γ取1.0kN/m ³。
使用以上公式，经过计算机软件计算，结果列表4.18淄阳河冲刷水深计算成果表。
表4.18 洛河冲刷水深计算成果表
综上所述：该管道穿越河道处冲刷深度为1.5m,根据相关规范要求管道开挖深度应位于河道冲刷深度0.5米以下，即管道开挖深度应大于等于2m 。
河流名称
U （m/s ） η
g
（m/s 2
） d 50 （m ） H 0
（m ） r s
（kN/m ³ γ
（kN/
m ³ h 0
（m ） H s
（m ） 洛河 4.42
1.00
9.8
0.0215
4.09
1.7
1.0
3.85
1.50。