桥涵水文第七章桥墩桥台冲刷计算
桥涵水文
一、用桥下过水面积计算桥孔长度（冲刷系数法）冲刷系数法原理：利用桥位断面的设计流量Qs和设计水位Hs，根据水力学的连续性原理(Q=Av),求出桥下顺利宣泄设计洪水时所需要的最小过水面积，用以确定桥孔的最小长度。
计算桥孔长度时，常采用天然河槽平均流速作为设计流速（即一般冲刷？完成后的桥下平均流速）。
一般冲刷：建桥后桥孔压缩了水流，桥下流速增大到一定数值时，桥下河槽开始冲刷即称为一般冲刷总过水面积：设计水位下过水总面积之和。
有效过水面积：扣除桥墩面积设计流速：天然河槽平均流速（不冲刷流速）冲刷系数定义p：桥下河床冲刷后过水面积与冲刷前过水面积之比值p。
冲刷的类型桥梁墩台冲刷是一个综合冲刷过程，可分为三部分：桥位河段因河床自然演变而引起河床的自然演变冲刷；因建桥压缩水流而引起桥下整个河床断面普遍存在的一般冲刷；由于桥墩台阻水而引起的河床局部冲刷。
其实桥梁墩台冲刷是受多种因素同时交叉影响产生的，但是为了便于研究和计算，我们把墩台周围总的冲刷深度，假定为这三种冲刷先后进行，分别计算，然后叠加。
二、绘制最大冲刷线1、全部冲刷完成后，墩柱最大冲刷水深包括三个部分,桥墩最低冲刷线高程为Hmin：Hmin=Hs-h-hp-hb-△h式中：Hmin——最低冲刷线高程（m）;Hs ——设计水位(m)h——计算墩柱处水深（m）hp——一般冲刷深度(m);hb——局部冲刷深度(m);△h——自然演变冲刷深度（m）；2、桥台最低冲刷线的标高：Hmin=Hs-hs-h -△h式中：Hs——桥位断面的设计水位（m）；hs—桥台所在位置的冲刷深度（m）。
h—桥台所在位置的平均水深（m）。
△h——自然演变冲刷深度（m）；2、桥梁各墩台基底最浅埋置标高HJM=Hmin-△(m)式中：HJM—墩台基底最浅埋置标高（m）；Hmin—墩台最大冲刷时的标高（m）；△—基底埋深安全值（m）。
小桥的孔径计算与大中桥的区别：大中桥：以冲刷系数作控制条件，容许桥下河床发生一定的冲刷，采用天然河槽断面平均流速作为桥孔设计流速，并按自由出流条件，由计算的过水面积推求桥孔长度。
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。
桥涵水文(第四版)
普通高等教育“十一五”国家级规划教材 21世纪交通版高等学校教材
桥涵水文（第四版）
第七章 桥墩著 李朋丽 课件编制
高冬光校审
人民交通出版社
z
水流冲刷使基础脱空，承 载力不足，基础沉降和位 移。 严重时造成桥梁跨塌。
桥下冲刷分类
建桥后，除河床的自然演变外，还有桥梁孔径压缩 水流和墩台阻挡水流引起的冲刷，各种冲刷交织在 一起同时进行，冲刷过程十分复杂。 桥下河床冲刷计算，是确定墩台基础埋深的重要依据。 桥渡附近河床变形分为三类： 1. 河床自然变形引起； 2. 桥孔压缩水流，增加单宽流量所引起，称一般冲 刷； 3. 由桥墩阻水使水流结构变化，在桥墩周围发生 的，称局部冲刷。
第七章 桥墩和桥台冲刷总结
7.1 泥沙运动
五、含沙量和携沙能力 含沙量(g)是单位体积内水流中所含悬移质的质量，单位是kg/m3。 在一定的水力条件和边界条件下，单位体积的水流，能够挟带泥沙的最 大数量(质量)，包括悬移质和推移质的全部泥沙数量，称为水流的挟沙能力 。对于颗粒很细的平原区河流，悬栘质占绝大部分，挟沙能力可近似地用最 大含沙量来表示。
桥涵水文
7.2 河床演变和河相关系
立轴副流
形成于桥台前缘、丁坝头部或河槽宽度突变处；水流在此扰流，产生边 界层分离，在分离点靠近边界一侧形成高速旋转的立轴漩涡，漩涡不停地向 下游传播和扩展，形成下游的回流区。 其结果使分离点床面形成冲刷坑，下游回流区产生淤积。
平轴副流
形成与急流与缓流衔接处，水面产生面滚，水底产生底滚。 多发生在小桥涵出口处，底滚造成垂裙冲刷，引起小桥涵的水毁。
凹岸超高：
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7.2 河床演变和河相关系
二、河床演变
河流断面形态的变化。 纵向变形
横向变形 河床演变是水流与泥沙长期 相互作用的结果，并通过泥沙运 动来实现；
桥涵水文
7.2 河床演变和河相关系
二、河床演变 河道输沙不平衡是河床演变的根本原因。当上游来沙量大于本河段的水 流挟沙力时，水流没有能力把上游来沙全部带走，产生淤积，河床升高。当 上游来沙量小于本河段的水流的挟沙力时，便产生冲刷，河床下降。在一定 条件下，河床发生淤积时，淤积速度逐渐减少，直至淤积停止，河床发生冲 刷时，冲刷速度逐渐减低，直至冲刷停止。 河流横断面输沙不平衡，引起河床横向变形。河湾水流受重力和离心 力共同作用，形成螺旋流水流在弯顶及其下游集中沿凹岸流动，凹岸一侧侠 沙能力大，冲刷严重；螺旋流的底流把凹岸泥沙带到下游的凸岸，沉积下来 ，形成河湾凹岸后退、凸岸增长、河湾发展的现象。
Chapter06-桥梁墩台冲刷计算
1.2 大中桥设计一般规定
2 桥下一般冲刷深度
一般冲刷深度hp：一般冲刷停止时的桥下铅直水深。（河 床在一般冲刷完成后从设计水位算起的 某一垂线水深。） 一般冲刷深度计算现主要按经验公式计算，常用 有64－1公式、64－2公式和包尔达可夫公式。 2.1 无粘性土河床 A） 河槽 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。
Qt Qt Qc
QP
htp－桥下河滩一般冲刷深 度； htm－河滩最大水深； h t －河滩平均水深； L tj－河滩桥孔净长； Qtp－桥下河滩部分的计算 流量; H1 －非粘性土壤水深为 1m的容许不冲刷流速 , 查表 6－2；
2.2 粘性土河床
塑性指数
粘性土：平均粒径小于0.05mm的泥沙。
h－桥下断面平均水深；
－桥孔侧收缩系数；
随着一般冲刷的发展，桥下各垂线处的单宽流量有向深槽集中 趋势，且河槽越宽浅，越不稳定，单宽流量的集中趋势越强和偏大， 即实际最大单宽流量将大于上计算值。
q pm qm ax
QcP hm ax L j h
0.15
2.2 粘性土河床 《公路工程水文勘测设计规范》JTG C30－2002 推荐公式
河槽
hcp
Q h cp m ax Lcj h 1 0.33 IL
5 3
5 3
6 7
5 8
5 3
B H
－单宽流量集中系数;
H －平滩水位时的河槽平均水深； B－平滩水位时的河槽宽度；
非粘性土河床冲止流速
z E d hP
1 6
哈工大桥涵水文第七章1(泥沙运动与一般冲刷) (1)
桥墩和桥台冲刷
2、泥沙的重力特性 泥沙的水力特性： 表示。 3、泥沙的水力特性：泥沙的水力特性用水力粗度或沉速表示。 泥沙的起动流速v 二、泥沙的起动流速v0
我国桥墩冲刷计算中的常用公式中有张瑞瑾导出的公式: 我国桥墩冲刷计算中的常用公式中有张瑞瑾导出的公式:
h v0 = d
0 . 14
第六章
桥墩和桥台冲刷
§6-1 泥沙运动
定义： 定义：泥、土、沙、石等的混合体，统称泥沙。 石等的混合体，统称泥沙。 冲刷现象 淤积现象 按泥沙在河槽内的运动情况， 三类： 按泥沙在河槽内的运动情况，可分为悬移质、推移质和床沙三类： 悬移质、推移质及床沙三者间的颗粒大小分界与水流速度大小有关。 悬移质、推移质及床沙三者间的颗粒大小分界与水流速度大小有关。
一、泥沙的主要特性
1、几何特性 用粒径表示。 简称粒径) 平均粒径、 1）用粒径表示。其中有等容粒径(简称粒径)、平均粒径、中值粒径等，此外 还有d95等。 粒径级配曲线（粒配曲线） 2）粒径级配曲线（粒配曲线）：
粒配曲线：标准筛孔径与泥沙颗粒通过标准筛某一孔径的百分率的关系曲线 粒配曲线：
第六章
10 + h −7 • 29 d + 0 .72 × 6 . 05 × 10 d
1 2Leabharlann 第六章桥墩和桥台冲刷
三、沙波运动
四、推移质输沙率
k0 γ sγ v3 (v − vk ) ⋅ gb = 2 ⋅ C0 γ s − γ gω
五、含沙量与挟沙能力 六、河床的粗化
第六章
桥墩和桥台冲刷
第六章
桥墩和桥台冲刷
对于各种河床的自然演变冲刷，在河流动力学和河道整治的有关书籍中， 对于各种河床的自然演变冲刷，在河流动力学和河道整治的有关书籍中，有一些计算 方法可供参考。但由于影响河床演变的因素很多，又极其错综复杂， 方法可供参考。但由于影响河床演变的因素很多，又极其错综复杂，难以得到可靠的 计算结果。目前在实际的工作中，主要是通过实地调查或参考类似河流的观测资料， 计算结果。目前在实际的工作中，主要是通过实地调查或参考类似河流的观测资料， 结合河段的特点和整治规划，估计建桥后可能发生的河床变形， 结合河段的特点和整治规划，估计建桥后可能发生的河床变形，作为桥梁墩台的自然 演变）冲刷，进行设计。具体做法，可以参阅《桥位勘设规程》 （演变）冲刷，进行设计。具体做法，可以参阅《桥位勘设规程》。 桥位勘设时测绘的桥位河床横断面，一般都是枯水或中水断面。 桥位勘设时测绘的桥位河床横断面，一般都是枯水或中水断面。考虑到建桥后河床演 变的发展，在计算河床的冲刷深度时，应按不同类型的河段，选择“计算断面” 变的发展，在计算河床的冲刷深度时，应按不同类型的河段，选择“计算断面”： 平原顺直型河段：可取桥位上游附近的最大水深断面作为计算断面； 平原顺直型河段：可取桥位上游附近的最大水深断面作为计算断面； 平原弯曲型河段：可取桥位上游附近河湾半径最小的河湾顶点断面作为计算断面； 平原弯曲型河段：可取桥位上游附近河湾半径最小的河湾顶点断面作为计算断面； 游荡型和变迁型河段：应取桥位附近若干河床断面重叠后的外包线，作为计算断面； 游荡型和变迁型河段：应取桥位附近若干河床断面重叠后的外包线，作为计算断面； 山区河段的河床断面变形不大，可取桥位断面作为计算断面。 山区河段的河床断面变形不大，可取桥位断面作为计算断面。 按上述做法，桥位勘测时需要测绘很多河床断面。为了简化桥位勘测工作， 按上述做法，桥位勘测时需要测绘很多河床断面。为了简化桥位勘测工作，在河床演 变不很剧烈的河段，一般可用桥位断面作为计算断面，同时， 变不很剧烈的河段，一般可用桥位断面作为计算断面，同时，考虑桥位上游最大水深 的可能下移，采用实测或调查的桥位附近最大水深，作为计算断面的最大水深。 的可能下移，采用实测或调查的桥位附近最大水深，作为计算断面的最大水深。
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
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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
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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
桥涵水文第七章桥墩桥台冲刷计算概论
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7.1 泥沙运动
五、含沙量和携沙能力
含沙量(g)是单位体积内水流中所含悬移质的质量，单位是kg/m3。 在一定的水力条件和边界条件下，单位体积的水流，能够挟带泥沙的最 大数量(质量)，包括悬移质和推移质的全部泥沙数量，称为水流的挟沙能力 。对于颗粒很细的平原区河流，悬栘质占绝大部分，挟沙能力可近似地用最 大含沙量来表示。
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7.1 泥沙运动
一、泥沙主要特性
2. 重力特性 泥沙重力特性用泥沙颗粒实体的单位体积的重力来表示，称为容重 γs（或重度）。 3. 水力特性 泥沙的水力特性，用泥沙颗粒在静止的清水中均匀下沉的速度来表 示，称为沉速，符号为ω（cm/s）。
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7.1 泥沙运动
二、泥沙的起动
泥沙起动条件可用起动流速v0和起动床面切应力τ0两种形式来表示。我 国桥梁冲刷计算中，采用起动流速作为判别床面泥沙运动状态的标准。
起动流速就是床面泥沙颗粒在各种外力作用下，失去平衡，泥沙开始运 动时的水流垂线平均流速（m/s）。
张瑞瑾
v0
h d
0.14 29d
10 h 0.000000605 d 0.72
局部冲刷
• 水流流入桥孔， 在桥台前缘、 桥墩周围或调 治构造物边缘 等部位形成绕 流，形成漩涡， 产生很大的床 面切力，形成 冲刷坑。
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主要内容
2020/11/17
31 泥沙运动 2 河床演变和河相关系 3 桥下河床断面的一般冲刷 4 桥墩局部冲刷 35 桥台冲刷 6 最低冲刷线高程和计算实例
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。
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张瑞瑾 v0d h0.142d90.00001 0d00 0 .7h260.05 5(7-12)
沙玉清
v00.43 d0.751.10.7d40.5h0.2
(7-13)
7.1 泥沙运动
三、沙波运动
沙质河床的床面泥沙在水流作用下，泥沙起动后出现推移质运动，形成 床面沙波。沙波的形态与水流强度密切相关，当弗汝德数很小时，床面出现 沙波，当弗汝德数增大到一定程度后，沙波成长为沙垄；水流强度再增大， 则沙垄成长为沙丘。
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
凹岸超高：
7.2 河床演变和河相关系
式（7-15）表明，推移质输沙率gb与流速4次方成正比，表明推移质输 沙率对流速十分敏感。因此，大多数推移质集中在流速最大的主流区内，而 且一年中推移质的很大部分是在几次大洪水过程中通过的。
桥梁墩台和丁坝等建筑物附近的冲刷，主要与推移质运动有关。
7.1 泥沙运动
五、含沙量和携沙能力
含沙量(g)是单位体积内水流中所含悬移质的质量，单位是kg/m3。 在一定的水力条件和边界条件下，单位体积的水流，能够挟带泥沙的最 大数量(质量)，包括悬移质和推移质的全部泥沙数量，称为水流的挟沙能力 。对于颗粒很细的平原区河流，悬栘质占绝大部分，挟沙能力可近似地用最 大含沙量来表示。
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．
桥梁墩台冲刷是受多种因素同时交叉影响产生的，但是为了便于研 究和计算，我们把墩台周围总的冲刷深度，假定为这三种冲刷先后进行， 分别计算，然后叠加。
引言
主要内容
31 泥沙运动 2 河床演变和河相关系 3 桥下河床断面的一般冲刷 4 桥墩局部冲刷 35 桥台冲刷 6 最低冲刷线高程和计算实例
7.1 泥沙运动
7.1 泥沙运动
六、河床粗化
在冲刷河段内，床沙中的细颗粒泥沙被水流冲走，上游来沙中的粗颗粒 泥沙慢慢沉下来，这样，河床表面层的泥沙粒径逐渐增大，形成自然铺砌的 现象，称为河床床面的粗化。水库下游、桥梁上下游等冲刷河段的床面都有 床面粗化现象。
7.2 河床演变和河相关系
河床演变：在天然状况或人类活动的干扰后，河床形态逐 渐发生变化的过程和现象。
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第七章 桥墩和桥台冲刷
六安市舒城县七里河大桥水毁隐患
引言
为了使设计洪水在桥下安全通过，不但要有足够的桥孔长度和桥梁高度 ，而且桥梁墩台基础还必须有足够的埋置深度。在考虑基础埋置深度时， 必须考虑到桥梁墩台的冲刷问题。
桥梁墩台冲刷是一个综合冲刷过程，可分为三部分：桥位河段因河 床自然演变而引起河床的自然演变冲刷；因建桥压缩水流而引起桥下整个 河床断面普遍存在的一般冲刷；由于桥墩台（结构物）阻水而引起的河床 局部冲刷。
对桥梁上下游，因水流急剧变化，引起河床变形和桥墩附近的冲刷 ，起主要作用的是推移质和床沙。
7.1 泥沙运动
一、泥沙主要特性
1. 几何特性
粒径（d） 颗粒级配曲线 平均粒径 d 中值粒径（d50）
n
d iPi
d i1
n
Pi
i1
7.1 泥沙运动
一、泥沙主要特性
2. 重力特性 泥沙重力特性用泥沙颗粒实体的单位体积的重力来表示，称为容重 γs（或重度）。 3. 水力特性 泥沙的水力特性，用泥沙颗粒在静止的清离点床面形成冲刷坑，下游回流区产生淤积。
7.2 河床演变和河相关系
平轴副流
形成与急流与缓流衔接处，水面产生面滚，水底产生底滚。 多发生在小桥涵出口处，底滚造成垂裙冲刷，引起小桥涵的水毁。
7.2 河床演变和河相关系
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。
河床演变是水流与河床的相互作用的结果。
7.2 河床演变和河相关系
一、副流
副流：河床中，水流内部从属于主流而存在的尺度较大的旋转流动。 副流与漩涡流不同，它是一种位置和旋转中心相对稳定的、明显的、大 尺度的高速漩涡或环流。副流的存在是河床冲淤变形的直接原因，对于河床 中建筑物（桥涵、堤坝、涵闸等）引起的各种副流，必须密切注意。
沙波沙谷对基础埋深的影响。
7.1 泥沙运动
四、推移质输沙率
起动流速是推移质运动产生的条件，而推移质运动的强烈程度则用推移 质输沙率来表示；
推移质输沙率是单位时间内在过水断面单位河槽宽度上，通过的推栘质 的质量，单位是kg／s.m。我国一般采用以流速为主要参数的推栘质输沙率 公式。
gb C K020 ssvvkgv3
7.1 泥沙运动
二、泥沙的起动
在水流推动下，床面泥沙颗粒由静止开始运动，称为泥沙的起动。泥沙 起动是泥沙运动和河床变形开始的临界状态。
泥沙颗粒的起动，是床面泥沙颗粒受到的驱动力和抗拒力以及这些力产 生的力矩失去平衡的结果。泥沙颗粒周围的水流和受力状态如图所示。
7.1 泥沙运动
二、泥沙的起动
泥沙起动条件可用起动流速v0和起动床面切应力τ0两种形式来表示。我 国桥梁冲刷计算中，采用起动流速作为判别床面泥沙运动状态的标准。
立轴副流（回流，桥梁墩台前后的汇水区） 平轴副流（滚流，水跃的滚流区） 顺轴副流（螺旋流，河流弯道）
7.2 河床演变和河相关系
立轴副流
形成于桥台前缘、丁坝头部或河槽宽度突变处；水流在此扰流，产生边 界层分离，在分离点靠近边界一侧形成高速旋转的立轴漩涡，漩涡不停地向 下游传播和扩展，形成下游的回流区。