局部冲刷计算
河道堤防冲刷深度计算(新计算)
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：
式中：h S
H p —冲刷处的水深（ｍ）；
U cp —近岸垂线平均流速（ｍ／ｓ）；
U C —泥沙的启动流速（ｍ／ｓ）；粘性与沙质河床采用张瑞瑾公式计算，卵石
ｎ—与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取ｎ＝1/4-1/6.河床采用长江科学院公式计算；
d
50—河床的中值粒径（ｍ）；H 0—行进水流水深（ｍ）；
r s ,r分别为泥沙与水的重度（KN/m 3),g为重力加速度（m/s 2).U cp 的计算应符合下列规定：
式中：
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。
② 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。
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。
海上风电场风机桩基局部冲刷计算
２ ２ 年 ２ 月 ０１
水
道
港 口
Ｖ０ ．３ Ｎｏ １ １ ３ ．
Ｆｂ ２ ２ ｅ ． ０１
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＷ ａｅｒ ｙ ａ ｄ Ｈａ ｂ ｒ ｏ ｒ ａ ｔ ｗａ ｎ ｒ ｏ ｏ
海 风电 风 桩 局 冲 计 上 场 机 基 部 刷 算
Ｂ ｏ ｒ ｐ ｙ ＷＡ Ｇ Ｗｅ ｙ ａ （ ９ ５ ） ｍ ］ ，ｎ ｉｅ ｒ ｉｇ ａ ｈ ： Ｎ ｉ ｕ ｎ １ ８ － ， ａ ｅ ｇｎ ｅ． — ｅ
５ ８
水
道
港 口
第３ ３卷第 ｌ 期
２ 经 验公 式 及 其验 证
目前 ， 内用 于计算 波浪 、ห้องสมุดไป่ตู้国 潮流作 用 下桩 基局 部 冲刷 深
收 稿 日期 ：０ １ ０ — ２ 修 回 日期 ：０ １０ — ５ ２ １－ ４ １ ； ２ １ － ８ １ 基 金 项 目 ： 东 院科 技 项 目（ Ｙ ０ ９ ０ — ６ 华 Ｋ ２０— ２０ ） 作 者 简 介 ： 卫 远 （９ ５ ）男 ， 苏 省 东 海 县 人 ， 程 师 ， 王 １８一 ， 江 工 主要 从 事 河 口海 岸 动 力 学 方 向研 究 。
计 算 拟建 工程 风 机桩 基 的局部 冲刷 深度 。
１ 工 程 场 区概 况
拟建 的某 风 电场 工程 位 于大 丰 港外 海 的 东沙 北 部 海域 ， 划 安 装 ８ 计 ０台单 机容 量 为 ２５ＭＷ 的风机 ， ． 总
装 机 容 量 ２０ＭＷ。 表 风 机 所 处水 深 约 为 一 ．０ｍ（ １ 。 据 设 计 资 料 ， ０ 代 ２３ 图 ）根 风机 桩 径 有 ２１ ． ｍ三 桩基 础 和 ０ ４３ ．０ｍ单桩 基 础 ２ 备 选方 案 ， 个 海洋 动力 环境 和底 质 中值 粒径 等参 数见 表 １ 。
第六章 冲刷计算及导治建筑物的布设
第六章 冲刷计算及导治建筑物的布设
1940年，美国华盛顿州的塔科玛峡谷上花费640万美 元，建造了一座主跨度853.4米的悬索桥。建成4个月后，于 同年11月7日碰到了一场风速为19米/秒的风。虽风不算大， 但桥却发生了剧烈的扭曲振动，且振幅越来越大（接近9 米），直到桥面倾斜到45度左右，使吊杆逐根拉断导致桥 面钢梁折断而塌毁，坠落到峡谷之中。人们在调查这一事 故收集历史资料时，惊异地发现：从1818年到19世纪末， 由风引起的桥梁振动己至少毁坏了11座悬索桥。
局部冲刷坑的组成：
下部是河底向下反向旋涡淘刷形成的，边坡比较陡，坑的范围 也不大；
上部是当下部冲刷坑形成后，床沙下塌形成的，其边坡接近于 土壤水中的安息角α，其范围随着下部冲刷坑的下降而加大；
在墩后一对竖轴漩涡，使得墩后的泥沙发生淤积。
滞 流 区 C) ( 回 流 区 B) ( 主 流 区 A) (
平均水深。
第六章 冲刷计算及导治建筑物的布设
（2）河滩及人工渠道部分
桥下河滩冲刷后，只有当流速降低到土壤容许不冲
刷流速时，才逐渐停止，其冲止流速为河滩土壤容许不
冲刷流速。桥下河滩部分的一般冲刷深度为：
5
hp
At
Q t ( hmt Bt ht
v H1
5
)3
6
B t — 桥下河滩部分桥孔过水净宽； v H 1 — 水深1m时非黏性土的不冲刷流速；
桥下河槽的一般冲刷主要是通过推移质的运 动来完成的。可以根据河槽断面推移质输沙量的 平衡条件，导出一般冲刷计算公式。
第六章 冲刷计算及导治建筑物的布设
推移质输沙率：
单位时间内，在河槽单位宽度过水断面上通过的推移 质数量，称为推移质输沙率(kg/s.m)。
河岸冲刷深度计算
1、水流平 行于岸坡产
计算公式
hB
hp
[( V cp V允
）n
1]
式中： hB-局部冲刷 深hp-度冲（刷m处)，的 水Vc深p-平（均m流)， 速V允（-河m床/p
V允
n
hp
3.9333862 0.6
0.25
3.5
2、水流斜 冲防护岸坡
21.07
4 8 10
3、Vj的计算 ⑴.滩地河 床， 计算公式
Vj Q1 • 2 B1 • H1 1
2
2
8
3
10
6
式中： B1-河滩宽度 （Q1m-通)，过从河河滩 部H1分-河的滩设水计深
(ηm-水); 流流速 分配不均匀
Q1
B1
H1
496
42
3.5
η
Vj
1.5
4.0489796
α
≤15°
土性质 不密实的
表B.2.2 粘性土的当量粒径值
空隙比 0.9～1.2
干容重 （kN/m3）
11.76
粘性土当量粒径 （cm）
粘土及重粘壤 土
轻粘壤土
黄土
1
0.5
0.5
中等密实的 0.6～0.9 密实的 0.3～0.6
很密实的 0.2～0.3
11.76～ 151.56.868～ 191.96.060～
20°
η
1
1.25
表B.2.3 水流流速不均匀系数
30°
40°
50°
60°
70°
80°
1.5
1.75
2
2.25
2.5
2.75
⑵.无滩地河
自己的冲刷公式
1、河滩部分一般冲刷注:非粘性土河床的一般冲刷(就一个公式)h p=[(h tm/h tq)5/3Q1/(μB tj)/(V H1)]5/6 Q1= Q P Q t1/(Q C +Q t1)h tm—桥下河滩最大水深；123.45－116.75=6.70mh tq—桥下河滩平均水深； 6.0mB tj—河滩部分桥孔净长；1240－362－38=840mV H1—河滩水深1m时非粘性土不冲刷流速；0.38m/s2、河槽部分一般冲刷计算注:64-2简化式 非粘性土河床的一般冲刷h p = 1.04(A d Q2/ Q C)0.90{B C/[(1－λ)μB cg ]}0.66h cm A d—单宽流量集中系A =(√B C/H C)0.15B C—天然状态下河槽宽度；362mH C—平滩水位时河槽平均水深；4.04mQ2—桥下河槽部分通过的设计流量；Q2= Q P Q C/(Q C +Q t1)3、河滩局部冲刷注:65-1按65-1式计算V=Ed1/6 h p2/3式中：V— 一般冲刷后墩前行进流速；V0=0.0246(h p/d)0.14√(332d+(10+ h p)/d0.72)E-含砂率，见P28式中：V0—河床泥沙起动流速；0.081748∵V > V0∴h b=KξKη1B10.6(V－V0’)/ [(V－V0’)/(V0－V0’)]n1式中：Kξ — 墩形系数； Kξ=1.10B1 — 桥墩计算宽度； B1=L－b=6－4=2mKη1 — 河床颗粒影响系数；Kη1 =0.8(1/d0.45+1/d0.15)V0’ — 墩前泥沙始冲流速；V0’=0.462(d/B1)0.06V0式中：d —河床泥沙平均粒径; 0.5mm (由地质资料可知)n1 —指数n1= (V0/V)**（0.25d-0.19）4、河槽桥墩局部冲刷按65—2式计算V0=0.28(d+0.7)0.5式中：V0—河床泥沙起动流速；V=(A d0.1/1.04)(Q2/ Q C)0.1{B C/[(1－λ)μB cg)]}0.34(h cm/h c)2/3V C式中：V— 一般冲刷后墩前行进流速；H C—平滩水位时河槽平均水深；4.04mQ2—桥下河槽部分通过的设计流量；Q2= Q P Q C/(Q C +Q t1)Q C—天然状态下河槽流量；6700 m3/sQ p —设计流量；13960 m3/s式中：V— 一般冲刷后墩前行进流速；V0’ — 墩前泥∵V > V0V0’=0.12(∴h b=KξKη2B10.6 h p0.15 [ (V－V0’)/V0]n2n2 —指式中：Kξ — 墩形系数； Kξ=1.10n2= (V0/V B1 — 桥墩计算宽度； B1=L－b=6－4=2mh p = 1.04(A d Q2/ Q C)0.90{B C/[(1－λ)μB cg)]}0.66h cmKη2 — 河床颗粒影响系数； Kη2 =0.375d0.24+0.0023/d2.2按6.2.1—1式计算,L j=K q(Q P/Q C)n3B c按6.2.1—2式计算, Lj=Q P/(βq C),β=1.19(Q c/Q t)0.10β—水流压缩系数q c —河槽平均单宽流量,q c=Q c/B c需要填充的数据床的一般冲刷—单宽流量集中系数d=(√B/H)0.15dA d—单宽流量集中系数A =(√B/H)0.15V0’ — 墩前泥沙始冲流速；V0’=0.12(d+0.5)0.55n2 —指数；n2= (V0/V)0.23+0.19lgd。
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。
(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
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0.653445 河床颗粒影响系数 1.180487 墩前始冲流速(m/s) 0.656698 指数 2.232407 河床泥沙起动流速(m/s) 3.816963 当v＞vo时 桥墩局部冲刷坑深度(m) 6.144285 当v≤vo时 桥墩局部冲刷坑深度(m)
说明: 1.本程序是为了便于计算桥梁冲刷根据《铁路工程水文勘测设计规范》而编制的. 2.红字部分需使用者输入,蓝字部分为计算结果,请不要随意修改,除非你发现错误.
局 部 冲 刷 计 算源自非黏性土河床的桥墩局部冲刷hp= B1= d= v= kξ = kη = VO'= n= Vo= hb= hb= 15.2 3.16 30 5.39 1.12 一般冲刷后的最大水深(m) 桥墩计算宽度,按附录G的规定取值(m) 河床土平均粒径(mm) 一般冲刷后墩行前行近流速(m/s) 墩形系数,按附录G的规定取值