浅析桥梁一般冲刷计算
桥梁一般冲刷64—2公式的简化形式
桥梁一般冲刷64—2公式的简化形式冲刷，又称“流体侵蚀”，是指液体流在一定条件下，沿着水力或潮汐流动，在岩石表面形成侵蚀活动，从而改变其表面状态或形状的一种物理现象，是江、河、海岸、港口、断层等水环境以及陆上野外、城市建筑环境的基本地质过程。
桥梁的冲刷是一种复杂的流体侵蚀形式，在实际工程中，应根据具体情况进行评估。
冲刷作用的定量评估通常以主要参数冲洗度为核心，它的计算是利用“桥梁一般冲刷64-2公式”。
这一公式由美国FAA（联邦航空管理局）提出，是为了估算桥梁箱涵支撑或基础设备在液体冲刷作用下造成的损坏程度，属于桥梁行业中一个国际公认的标准评价方法。
它分别考虑了上层水位、水流量、水流速度、流体性状及其他游离因子，将冲刷作用量化为某一统一量值，并采取统一的一系列结构设计依据，有效防止桥梁箱涵支撑或基础设备受到液体冲刷的危害。
桥梁一般冲刷64-2公式本身非常复杂，在实际应用中由于评估冲刷作用的细节程度不同，往往应用其简化形式。
此简化形式的计算方法是：首先根据液体深度和流速计算冲刷系数；然后根据冲刷系数计算出水力冲刷量；最后根据“桥梁一般冲刷64-2公式”对水力冲刷量进行修正，以获得桥梁受到冲刷作用时的结构损坏程度。
在使用桥梁一般冲刷64-2公式的简化形式进行桥梁冲刷评估时，建议尽量考虑更详细的冲洗参数，例如流体深度、流速、水质、岩石材质等，以便得出更为准确的评估结果。
在此基础上，可采用完整的“桥梁一般冲刷64-2公式”对冲刷作用进行更为深入的研究，以获得更精准的结果，为桥梁施工提供更有力的保障。
总之，桥梁一般冲刷64-2公式的简化形式是桥梁冲刷作用的一种量化评估方法，它以统一的标准提供了一种便捷、科学的方法，可以快速地对桥梁结构在冲刷作用的损坏程度进行评估。
由于它只要考虑了部分冲洗参数，因此建议在实际工程中，尽可能考虑更详细的参数，以便得出更为准确的结果，确保桥梁的安全性和可靠性。
桥墩和桥台一般及局部冲刷原理及计算公式
四. 行近流速和行近水深 假定局部冲刷是在一般冲刷完成后进行的，应取一般冲刷后最 大水深作为行近水深和一般冲刷后垂线平均流速作为行近流速。 按输沙平衡原理计算一般冲刷时，行近流速的计算可近似采用 下式：
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。
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。
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。
单颗粒泥沙在静止的无限大的清水水体中匀速下沉的速度(cm/s)。
二、 泥沙的运动 泥沙的起动—在水流推动下，床面泥沙颗粒由静止开始运动。 起动流速---床面泥沙颗粒在各种外力作用下，失去平衡，泥
沙开始运动时的水流垂线上的平均流速 。
0
0
张瑞瑾起动流速公式：
0
(h d
)0.14 (29d
10 h 0.000000605 d 0.72
起冲流速
起动流速
1964年，桥渡冲刷学术会议为了制定桥渡局部冲刷公式，假定：
清水冲刷
冲刷深度hb 随行近流速 直线增加；动床冲刷
冲刷深度h b随行近流速 呈下凹曲线形式增大；在
处这两种状态是连续的。
二. 65-2公式和65-2修正公式 1.65-2公式
---墩形系数，见表6-4-1
---计算墩宽
泥沙类型
悬移质 推移质 床沙
Chapter06-桥梁墩台冲刷计算全
h －河槽最大水深，m； cm
h －桥下河槽平均水深，m； cg
A －单宽流量集中系数； d
－天然河槽的平均流速，m / s； c
B －天然状态下河槽宽度，m； c
3.4 一般冲刷后墩前行近流速υ计算
非粘性土河滩
按 64－1修正式计算hp时
1
h5 H1 p
粘性土河槽
z
0.33
1 I
L
h
－单宽流量集中系数， 山前变迁、游荡、宽滩 河
段通常限用1.8, 对河滩，单宽流量无再 分现象取1
b） 无粘性河滩
q h tm
tP max
5
q tm
Q tP
L tj
h tm
h t
3
5
htp
Q tp
L
tj H1
h tm
ht
5
3
6
6
h5
max
H1 tP
Q
Q t Q
tp Q Q P
W W
I
P
p
L
P
L
I
P
1
zI L
1
ze
目前粘性土冲止流速经验公式有
3
则
Q
5
cp
h p
Lj
0.23
1 I
L
1.3
h m h
a
x
h p
z
0.23
1 I
L
1.3
2
h3 P
1.15
z
0.22
1 I
L
e
2
h3 P
3
Q
cp
5
L
j
0.22
建筑桥梁墩台冲刷计算
建筑桥梁墩台冲刷计算建筑桥梁墩台冲刷计算是一个重要的工程设计计算，它主要用于评估墩台在河流、河道或其他水体流动条件下受到的冲刷影响，并确定相应的护坡或护岸措施，以保证墩台的安全和稳定。
下面将详细介绍建筑桥梁墩台冲刷计算的相关内容。
一、冲刷机理墩台冲刷是指水流通过桥梁墩台时，由于流速过高或水流的冲击力过大，导致墩台周围土壤被冲刷，形成或加剧土壤的流失现象。
墩台冲刷主要有两种形式：基底冲刷和侧面冲刷。
基底冲刷是指水流通过墩台底部的土壤层时，由于流速过快或水流冲击力过大，使土壤颗粒被冲刷带走，导致墩台基础下陷甚至失稳。
侧面冲刷是指水流通过墩台周围土体时，由于流速过快或水流冲击力过大，使土体颗粒被冲刷带走，导致墩台侧面土体破坏、沉降或变形。
二、冲刷计算方法墩台冲刷计算一般采用两种方法：经验公式法和数值模拟法。
1.经验公式法：经验公式法是根据过去实际工程经验总结得出的一些计算公式，可以根据不同的河流水流条件和墩台参数进行冲刷计算。
常用的经验公式有降水法、分步法等。
降水法适用于流速较快、河道比较宽阔、水流较长时间作用于墩台的情况。
计算公式如下：Q=λσg^0.5其中，Q为墩台下方底面单位宽度上的冲刷率（m/s），λ为经验系数，σ为水流浸没高程（m），g为重力加速度（m/s^2）。
分步法适用于流速较慢、河道较窄、水流较短时间作用于墩台的情况。
计算步骤如下：（1）根据水流速度、墩台形状和水流方向确定冲刷机理；（2）根据砂粒的尺寸、密度和流动的渠道形状等参数，计算水流中的最大连续输沙率；（3）根据墩台底面的积水深度和水流方向计算出墩台底面单位宽度上的冲刷率。
2.数值模拟法：数值模拟法是采用计算机模拟的方法，通过建立墩台冲刷的数学模型，利用数值计算方法对水流动力学进行模拟，得出墩台冲刷的影响范围和程度。
数值模拟法可以更准确地预测水流对墩台的冲刷影响，但需要进行大量的现场数据采集和复杂的计算过程。
三、冲刷防治措施墩台冲刷防治措施的选择主要依据冲刷的机理、冲刷程度和周围环境条件等因素。
桥涵水文-第七章-桥墩桥台冲刷计算
桥涵水文
4
7.1 泥沙运动
天然河床是由大小不同，形状各异的泥沙颗粒组成的。根据泥沙在 河槽内运动的状态，分为悬移质和推移质两类。
悬移质：悬浮于水中向下游运动，一般颗粒比较细； 推移质：颗粒稍大的泥沙，在床面上滚动、滑动或跳跃着间歇性地 向下游移动，前进的速度远小于水流的流速。 床 沙：比推移质颗粒更大的泥沙，则下沉到河床床面静止不动。 悬移质、推移质和床沙之间颗粒大小的分界是相对的，是随水流流 速大小而变化的．
2020/11/8
长安大学
桥涵水文
23
7.2 河床演变和河相关系
二、河床演变
影响河床演变的因素是非常复杂的，但对于任何一个河段，影响水流与 河床相互作用的主要因素有如下几个方面：
（1）上游河段的来水量及其变化过程； （2）上游河段的来沙量、来沙组成及其变化过程； （3）河段的河道比降及其变化过程； （4）河段的河床形态及地质情况。
河道输沙不平衡包括纵向输沙不平衡和横向输沙不平衡，分别影响 河道纵断面和横断面的演变形态。
202020
7.2 河床演变和河相关系
二、河床演变
纵向变形 横向变形
河流纵向输沙不平衡引起河床沿水流方向高程的 变化，亦即河流纵断面的变化称为纵向变形；
河流横向输沙不平衡导致河湾发展，河槽拓宽、 分汊、改道、裁弯等河床平面形状的变化，称为
顺轴副流
通过弯道的水流在重力和离心力的共同作用下，面流流向凹岸，底流流 向凸岸，形成向前流动的螺旋流。河湾螺旋流的旋转轴方向与主流流向一致 ，称为顺轴副流。
螺旋流在横断面上的投影，称为断面横向环流，使凹岸冲刷，凸岸淤积 ；凹岸冲刷在弯道出口断面附近冲刷最深。
hsm ax1.48(R B c)0.24(B h)0.17(d h)0.05h•C m
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
桥梁河道冲刷和壅水过程计算模型
桥梁河道冲刷和壅水过程计算模型随着城市化的快速发展，桥梁和河道的建设变得越来越重要。
然而，由于自然环境的变化和人类活动的影响，桥梁和河道面临着诸多挑战，其中之一就是冲刷和壅水问题。
为了解决这一问题，建立合理的计算模型是非常关键的。
冲刷是指河流流经桥梁或河道时，由于水流的冲击力而导致河床、堤坝或桥梁基础等部分的侵蚀和破坏现象。
而壅水则是指河道阻塞导致水流无法顺畅通过，使得水位上涨，造成洪水灾害。
这两个问题都对桥梁和河道的安全性和稳定性造成了严重威胁。
为了解决这些问题，研究者们提出了各种各样的计算模型。
这些模型基于河床侵蚀、水流流速、水流扬程等参数进行计算，以预测桥梁和河道的承载能力和稳定性。
其中，最常用的模型包括水流冲刷计算模型和水流壅水计算模型。
水流冲刷计算模型主要用于预测水流对河床和桥梁基础的冲刷程度。
这些模型基于水流的速度、密度和河床的材料特性，通过计算冲刷深度和冲刷速度来评估桥梁和河道的稳定性。
这些模型通常使用复杂的数学公式和计算方法，涉及到流体力学和沉积物运动等专业领域的知识。
水流壅水计算模型则主要用于预测河道的壅水情况。
这些模型基于水流的流量、河道的形状和地形等参数，通过计算水位上涨的程度和时间来评估河道的壅水风险。
这些模型通常使用水力学和地理信息系统等技术来进行计算和分析。
然而，这些计算模型并非完美无缺。
由于河道和桥梁的复杂性，模型中的参数往往难以准确测量和估计，这就给模型的应用和预测带来了一定的不确定性。
此外，模型中的假设和简化也可能导致计算结果的偏差。
因此，在使用这些模型进行计算和预测时，需要谨慎对待结果，并结合实际情况进行综合分析。
为了提高计算模型的准确性和可靠性，研究者们还在不断改进和优化现有的模型。
他们通过采集更多的实测数据、改进模型中的参数估计方法，以及引入新的技术和方法来提高模型的预测能力。
同时，他们也在研究新的计算模型，以更好地解决桥梁河道冲刷和壅水问题。
建立合理的计算模型对于解决桥梁和河道冲刷和壅水问题至关重要。
第十三章桥梁墩台冲刷计算
桥台最大冲刷深度，应结合桥位河床特征、压缩程度等情况，分析、计算比较后确定。
§13.4 桥下河槽最低冲刷线
桥下河槽最低冲刷线：
非岩性河床天然基础墩台埋深
最低冲刷线高程
桥墩的最低冲刷线高程Hmin（ m）为： 桥台的最低冲刷线高程Hmin（ m）为： 上式中h为桥台所在位置的平均水深。
防护桥墩周围冲刷的方案和辅助措施。采用在桥墩中开缝或在墩周围设护圈作为控制冲刷深度的措施。清水试验表明，仅用开缝的方法能减少冲刷深度20％，而开缝结合使用护圈则可进一步减小冲刷深度。
桥台冲刷
一 桥台绕流的水流结构
桥台冲刷
一 桥台绕流的水流结构 桥台上下游的流速分布如下：
பைடு நூலகம்台冲刷
一 桥台绕流的水流结构
桥墩的局部冲刷
冲刷深度与行近流速关系
桥墩的局部冲刷
冲刷深度与行近流速关系
一般冲刷深度与局部冲刷深度的区别：
1、一般冲刷深度是从设计水位至一般冲刷线的最大深度 2、局部冲刷深度是从一般冲刷线至冲刷坑底的最大深度
《公路桥位勘测设计规范》JTGC30-2002 推荐的65-1，65-2修正后的新公式
墩台基底最小埋置深度
1、在确定桥梁墩台基础埋置深度时，应根据桥位河段具体情况，取河床自然演变冲刷、一般冲刷和局部冲刷的不利组合，作为确定墩台基础埋深的依据。 2、非岩石河床墩台基底埋深安全值，可按表7.6.2确定 3、岩石河床墩台基底最小埋置深度可按规范附录C确定。
一、非粘性土河槽 基本假定：当河槽断面流速等于冲止流速时，桥下一般冲刷随即停止，且一般冲刷深度达到最大，由此有，
非粘性土河槽 非粘性河滩 粘性土河床
64-1公式3个：
2）64-1修正式
Chapter06-桥梁墩台冲刷计算解析
z E d hP
Q cP hp 1 6 L j E d
3 5
hmax h
Q2－桥下河槽部分通过的设计流量，m / s,当桥下河槽能扩宽至全桥时取用Q p ; Q P －频率为P％的设计流量，m 3 / s； Qc －天然状态下河槽部分设计流量，m 3 / s； Qt1 －天然状态下桥下河滩部分设计流量，m 3 / s； Bcj－桥下河槽部分桥孔过水净宽，m，当桥下河槽扩宽至全桥时，取全桥桥孔过水净宽； hcm－河槽最大水深，m； hcq－桥下河槽平均水深，m；
Hydrology of Bridge & Culvert
Chapter 6 桥梁墩台冲刷计算
PhD / Professor
Mingwu WANG
School of Civil Engineering Hefei University of Technology
Chapter 6 桥梁墩台冲刷计算
则由输沙平衡方程
Q 1 1 Bh 1 1
4
G1 G2
令
4
h 2 hP
Q2 B 2 1 (1 ) B2 hP
(1 ) B 2
64－2公式
Q 1 1 Bh 1 1
Q2 B 2 (1 ) B2 hP
1 6
A Lj h
QcP AC hi
i q h L j n
则
L j i
5 3
n
h
5 3
QcP
i 5 3 qmax hmax n
hmax h
5 3
QcP hmax qmax q h L j
桥梁墩台冲刷计算讲解课件
结果分析
对计算结果进行分析，评 估其对桥梁安全性的影响 。
04
冲刷计算实例分析
工程实例选择
选择具有代表性的桥梁墩台
在选择工程实例时，应选择具有代表性的桥梁墩台，如承受 较大流速、水位变化明显、河床地形复杂等条件的墩台。
考虑不同类型墩台
和稳定性。
未来研究方向及发展前景
未来冲刷计算的研究方向将更加注重数 值模拟和实验研究相结合，探索更加准
确和实用的计算方法和模型。
随着人工智能和大数据技术的发展，冲 刷计算将更加智能化，能够实现自动化 设计和优化，提高桥梁工程的设计效率
和安全性。
未来冲刷计算将更加注重与环境、生态 等领域的交叉研究，探索更加环保和可
随着河流流速的增加、极端天气的频发，墩台冲刷问题日益突出，对桥梁的安全性 能构成严重威胁。
针对墩台冲刷问题，开展准确的计算和分析是保障桥梁安全运行的重要手段。
冲刷对桥梁墩台的影响
冲刷会导致墩台基础 松动，降低其承载能 力。
冲刷会加速墩台腐蚀 ，缩短其使用寿命。
冲刷会导致墩台失稳 ，产生倾斜或倒塌等 危险。
常用冲刷计算公式介绍
• 参数说明：d为冲刷深度，V为水流速度，g为重力加速度，b为 渠宽，w为水深。
常用冲刷计算公式介绍
01
02
03
04
公式三：钱宁公式
定义：适用于黏性土壤的临界 流冲刷计算。
公式形式：d = (V^2 / g) * (4 / (r * w))^(1/3)
参数说明：d为冲刷深度，V 为水流速度，g为重力加速度 ，r为土壤内摩擦角，w为水
公式形式
d = (1/n) * (V^2 / g)^(1/3)
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浅析桥梁一般冲刷计算
跨河桥梁由于约束了河流的自然形态，占据了部分河道的行洪面积，引起桥墩附近水流和泥沙情势改变，从而会使该处河床产生冲刷变形。
影响冲刷的因素十分复杂，很难准确计算。
在一般情况下，影响冲刷的主要因素有流速、水深、泥沙粒径、泥沙颗粒级配以及桥墩形状、桥墩与水流方向夹角等。
在桥梁水文计算中，桥下冲刷一般分为三部分。
即河流造床期自然演变而引起的冲刷—自然冲刷；因桥孔压缩河床断面而引起冲刷—一般冲刷；在桥墩周围局部产生的冲刷—局部冲刷。
本文根据黑龙江省境内由笔者设计的五座大桥河床一般冲刷计算结果，简要论述一下两种常用桥梁一般冲刷公式“64-1公式”和“包尔达可夫公式”的适用范围和特点。