桥墩局部冲刷机理分析及防护建议_马奎
- -162010年第15期（总第150期）NO.15.2010（CumulativetyNO.150）China Hi-Tech Enterprises
摘要：桥墩冲刷是桥墩设计的关键环节，其对桥渡的破坏多突发性和偶然性。文章通过对桥墩局部冲刷特征及冲刷机理的研究，分析了桥墩特征、流体特征等因素对桥墩局部冲刷的影响，并提出了有效的防冲刷保护措施。关键词：桥墩设计；局部冲刷；防护措施；流体特征中图分类号：TU392 文献标识码：A 文章编号：1009-2374 （2010）15-0016-02桥墩局部冲刷机理分析及防护建议马 奎 （重庆交通规划勘察设计院，重庆 400067）
桥墩冲刷是桥墩设计的关键环节，由于桥墩冲刷影响因素众多，难以较准确地预估，加之随着水文现象的变化，其对桥渡的破坏多突发性和偶然性。所以目前桥墩冲刷研究仍具有重要意义。一、桥墩局部冲刷特征（一）桥墩局部冲刷的概念桥梁建成后，除了河床的自然演变外，还有由于桥墩干扰水流和泥沙的运动而引起的河床冲刷，它们交织在一起同时进行，冲刷过程非常复杂。为了便于研究和计算，常把桥墩的最大冲刷深度分为独立的三个部分：自然演变引起的冲刷、一般冲刷和局部冲刷，并假定它们相继发生进行。由于桥墩阻流产生的水流冲击和涡流作用，在桥墩周围分离出三维边界层，从而产生具有高紊动和高流速特性的局部水流，引起旋涡并向下游传播和发展，产生很大的床面切力，在桥墩周围形成的局部河床变形称为桥墩局部冲刷。（二）桥墩绕流冲刷的特征桥墩周围水流结构主要包括墩前向下水流、墩前水面涌波和尺度很大的漩涡体系。漩涡体系是一种综合水流结构，其中包括在墩前冲刷坑边缘形成的绕桥墩两侧流向下游的马蹄形漩涡 （horseshoe vortex）、桥墩两侧水流分离引起的尾流漩涡 （wake vortex）。漩涡体系在墩后及两侧还不断地由床面附近释放出小漩涡，向水面发展。绕桥墩周围扩散的马蹄形漩涡的两翼，在尾流漩涡释放时，任何一侧每释放一个尾流漩涡，就出现一个低压中心，牵动马蹄形漩涡区内的流体做横向摆动。当尾流漩涡发展到下游时，马蹄形漩涡体系则向后退入冲刷坑内。这样，随着尾流漩涡的释放，马蹄形漩涡不断地进行着横向、竖向和前后摆动。二、桥墩局部冲刷机理桥墩局部冲刷深度影响因素众多，与桥墩形状、桥墩附近的水流强度以及河床组成密切相关，局部冲刷机理十分复杂，概括起来，主要有以下三种观点：（一）墩周流场的旋涡体系将一桥墩放入三维不扰动的流速场中，墩前缘水流遇阻后由于近河底流速小，上部流速大，在河底处形成顺时针旋转的横轴漩涡，并沿床面移向桥墩两侧与绕流形成马蹄形漩涡系。墩周局部冲刷是由马蹄形漩涡系产生很高的河床剪力而形成的。（二）墩前下降水流的冲击作用桥墩对水流的阻碍，引起桥墩周围水流结构的剧烈变化，在墩头前缘形成一种“下降水流”，垂直向下冲刷床面泥沙，在墩前形成冲刷坑。（三）水流受桥墩的压缩作用桥墩周围的局部冲刷是由于桥墩压缩了水流，改变了墩周原来的流速分布，在墩的两侧流速相对增大，从而使墩两侧首先引起冲刷，冲刷逐步发展到墩的正面。根据对局部冲刷试验过程中的水流结构观测分析，上述三种观点不是孤立作用的，而是相互联系相互影响的，由此可以看出，桥墩对水流的压缩和阻碍作用，使墩周流场发生变化，从而产生桥墩两侧的“集中水流”和桥墩前的“下降水流”，“集中水流”和“下降水流”是形成马蹄形漩涡的内在原因，而马蹄形漩涡系则是产生墩周局部冲刷的直接原因。三、局部冲刷影响因素影响桥墩附近局部冲刷的因素很多，包括水深、流速、流向、河床泥沙类型、干容重、粒径、级配等，还涉及桥墩的尺寸、形状等。影响桥墩局部冲刷深度的因素包括下列几方面：桥墩特征因素、流体特征因素、河床质特征因素和流动特征因素。（一）桥墩宽度B、桥墩的长度L或桥墩的直径R对局部冲刷深度的影响引起桥墩冲刷的最主要的原因就是桥墩的存在压缩了河槽水流引起单宽流量的增大，从而导致局部冲刷。因此桥墩长度L（或桥墩直径）或长宽比L/B是影响冲刷的一个因素。一般说来，桥墩越长、桥墩越宽，在墩头处产生的局部冲刷会越深，因为B、L（或桥墩直径R）反映了构造物对水流的压缩程度，压缩越大，构造物直接阻挡水流引起水流结构的改变越大，在墩头周围形成强烈的涡流与河槽泥沙发生的作用越大，因而引起的冲刷深度越大。（二）上游行近流速v对局部冲刷深度的影响1．当行近流速v小于床沙起冲流速v0'，即v0
桥涵水文桥墩冲刷的检测、监测和防护
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--桥墩冲刷检测、监测和防护专题
姓 名： ****升
专 业：道路桥梁与渡河工程
学 号：
完 成 日 期： 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.
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--桥墩冲刷检测、监测和防护专题
摘要：桥墩冲刷是造成桥梁毁坏的主要原因之一，研究桥墩冲刷的监测、检测和防护十分必要。为此，在三个部分分别简要分析了常用的手段方法和一些新兴的方向，并结合具体事例予以说明，其中监测手段主要介绍了超声监测、时域反射系统和光纤布拉格光栅传感器监测；检测部分主要介绍了潜水、摄像和水下机器人检测；防护方面主要介绍了主动防护法中的防护板、阻砂槛和被动防护的抛石防护法及其改进。
关键词：桥墩冲刷、监测、检测、防护。
0引言
冲刷是水流对河床的冲蚀淘刷过程,是组成河床的泥沙颗粒被水流冲走,致使河底高程降低或河岸后退的过程。冲刷是导致桥梁水毁的一个重要原因,世界各国每年都有许多桥梁因洪水的冲刷而毁坏。桥梁冲刷分为三类：自然演变冲刷、一般冲刷和桥墩局部冲刷。
自然演变冲刷：指的是在不受水工建筑物影响的情况下，由于水流挟带泥沙行进而引起的河床冲刷。
一般冲刷：建桥后，桥孔压缩水流，致使桥孔上游水流急剧集中流入桥孔，在桥孔稍下游处，形成收缩断面。该断面处流速梯度很大，床面切应力剧增，引起强烈的河床泥沙运动，床面发生明显冲刷。
桥墩局部冲刷：局部冲刷是水流在受到阻拦时，其结构发生急剧变化。水流的绕流使流线急剧弯曲，床面附近的漩涡剧烈淘刷迎水端和周围的泥沙，剧烈淘刷桥墩迎水端和周围的泥沙，形成局部冲刷坑。随着冲刷坑的不断加深和扩大，坑底流速逐渐降低，水流挟沙能力随之减弱，当趋向输沙平衡时，冲刷随即停止，局部冲刷坑达到最深。冲刷坑外缘与桥墩前端坑底的最大高差，就是最大局部冲刷深度。
铜陵长江公路大桥桥墩局部冲刷及安全防护实践
2020.1048铜陵长江公路大桥桥墩局部冲刷及安全防护实践
曹海燕
一、概述长江安徽段河道全长416km，沿江安庆、池州、铜陵、芜湖、马鞍山等地已建跨江大桥10座。在河道内建造桥墩，距桥墩一定范围内会形成壅水和冲刷,对河道及岸坡稳定可能造成不利影响，且近堤段桥墩桩基础施工，对堤防渗流稳定可能产生影响，从而影响大桥安全运行和防洪工程安全。因此，在河道管理范围内新建桥梁时，应对建桥造成的不利影响采取相应补救措施。对于发生了冲刷危害、需防护加固的桥梁，由于桥墩局部冲刷的影响因素多，
维护中发现，该滤网极易被污物堵塞，特别是在有油烟、潮湿的环境下运行，堵塞更加密实和顽固，这时必须使用清洁剂进行多次清洗，污层才能去除干净。滤网堵塞，空调的运行效果差，而且耗能、过热，过早引起元器件老化，缩短使用寿命。吸尘器连续工作不要超过1h，累计工作时间达到6h，或感觉到电机运行声音沉闷、排风温度升高和吸尘无力时，需及时对吸尘器进行清理，包括：集尘袋的清倒、料袋清洁，电机、风扇及滤网浮沉的清除，集料箱灰尘的清除，吸嘴及管道毛发和阻碍吸风通畅异物的清除。吸尘器的及时清洁和合理维护，不仅能提高吸尘器的工作效率，还能延长其使用寿命。二、注意事项泵站系统构成复杂，电气设备众多，要真正做好所有设备维保，达到设备的清洁效果，就要制定出具体的实施细则，标明设备的名称、实施内容、达到的标准和清洁周期，但具体操作时还应注意以下几点：（1）所有的操作必须停电进行，大多数泵站都属于季节性运行的排涝和抗旱泵站，其他时间都处于待命状态，停电检修和维保应不成问题。（2）除尘使用的压缩空气必须干燥清洁，除电机、变压器和绝缘子等一次设备可以使用压力为0.4MPa以下空压机、鼓风机清洁外，其他盘柜的端子、电子元器件建议使用皮老虎类的手动工具，也可选择电吹风类的中档温风进行清洁；风力除尘可配合使用小毛刷进行，小毛刷宽度最好不超过2cm，且不易掉毛，操作时应动作轻慢，尽量避免刷把等坚硬部分碰撞接线和电子元件，以免造成设备的意外损坏；严禁直接用吸尘器对盘柜端子和线路板及电子元器件吸尘。（3）所有电气设备的清污必须选用专用清洗剂进行，变电所一次设备和电动机、高压柜类选用的电力清洗剂必须无毒、无腐蚀性，柜体的端子排和电脑类电路板和电子元器件喷洗的清洗剂还必须有很好绝缘性和挥发性；抹布应选用棉质毛巾，不得使用面纱进行擦拭；清洗后设备和盘柜严禁立即送电检验，必须在半小时后，等清洗剂完全挥发和元器件恢复到室温后才可上电。（4）清洁设备时要做好防护措施，除了要扎紧工作服的袖口和裤腿外，还应戴好口罩和护目镜，使用清洗剂时还要戴上橡胶手套，周围环境严禁烟火。高空作业时还要有防坠落措施。（5）电脑和计算机监控系统的工作站、服务器和硬盘录像机等需打开外壳清洁时，打开外壳前需按厂家说明书要求退出运行程序，切断电源，还要对插接线做好文字和图片记录。要了解拆卸工序、工艺，严禁使用蛮力强拆。电路板跳接线原始装配也要做好记录，以保证设备复归的正确性。（6）电气设备除尘结束后，需送电检验，发现问题及时处理。（7）加强泵站管理，保持运行环境整洁。三、结语除尘去污是电气设备维保的重要内容之一，做好除尘保洁工作对泵站的安全运行意义重大，本文对泵站电气设备维保经验进行了总结和介绍，以供广大同行借鉴■（作者单位：安徽省茨淮新河工程管理局
桥墩局部冲刷防护工程特性研究综述
桥墩局部冲刷防护工程特性研究综述
发表时间：2016-06-13T16:10:28.820Z 来源：《工程建设标准化》2016年3月总第208期 作者： 王新君
[导读] 我国各个城市都非常重视桥梁建设的工程发展并且投资了大量人力物力以及财力来支持我国桥梁工程的建设发展。
王新君
（山东省滨州公路工程总公司，山东，滨州，256600）
【摘 要】随着时代的进步，社会的发展，人们的生活水平越来越高，我国社会经济的发展越来越迅猛，与此同时，我国交通事业的发展也如日中天，尤其是桥梁的发展，本文就传统桥墩局部冲刷防护工程特性研究以及桥墩周围四面体透水框架防护进行了简要分析，并且
就此提出了加强桥墩局部冲刷防护工程的应用的具体措施，希望对加强我国桥墩局部冲刷防护工程能够有所帮助。
【关键词】桥墩；局部冲刷防护；工程特性；
改革开放以来，为了加快城市化建设的步伐，我国各个城市都非常重视桥梁建设的工程发展并且投资了大量人力物力以及财力来支持我国桥梁工程的建设发展，但是由于很多方面的因素，如今我国桥梁建设在技术方面还是存在很多问题，这些问题直接影响了桥梁建设的
正常发展，所以，我们应该加强桥梁建设的施工技术研究，加强桥梁建设技术的进一步发展。
1．传统桥墩局部冲刷防护工程特性研究
1.1从实体抗冲防护角度分析
1.1.1抛石防护
抛石防护主要是一种桥墩防护工程措施，抛石防护有两个工作原理，其一是抛石对床沙有保护作用，可以有效增加床沙启动或者扬动需要的流速，其二就是抛石可以在很大程度上增加桥墩附近局部糙率，可以有效减小桥墩附近流速。一直以来，相关工作人员对抛石层布
设厚度的研究并不是很多，一般情况下，桥墩抛石至少为两层，专家研究得出了具体的结论，就是三十层。抛石层越厚，桥墩整体性越
好，相对开说防护效果也就越好。还有专家人为抛石层的厚度至少要达到抛石粒径的3倍，但是，如果墩前行近流速为临界摩阻流速的2.5
倍左右时，抛石层布设厚度的影响就可以忽略不计。一般来说，抛石防护范围对防护效果的影响非常大，一般的桥墩周围床面上的动水压
桥墩冲刷
冲刷对桥墩安全性的影响研究
摘要：桥墩冲刷是桥墩设计的关键环节，其对桥渡的破坏多突发性和偶然性。文章通过对桥墩局部冲刷特征及冲刷机理的研究，分析了桥墩特征、流体特征等因素对桥墩局部冲刷的影响，并提出了有效的防冲刷保护措施。由于桥墩冲刷影响因素众多，难以较准确地预估，加之随着水文现象的变化，其对桥渡的破坏多突发性和偶然性。所以目前桥墩冲刷研究仍具
有重要意义。
研究结果显示，桥墩周围的局部冲刷深度与河床土粒径和墩前行近流速有明确的影响关系，影响曲线还显示当平均粒径较小，或墩前行近流速较大时影响尤为强烈;水下探测的结果显示各墩都发生了不同程度的冲刷破坏，以4#墩最为严重;基底冲刷淘空面积对桥墩各检算项目都有明确的影响，且随着冲刷的加剧，墩顶弹性水平位移和基底合力偏心矩首先达到容许值，此时各墩的冲刷淘空面积占基底总面积的百分比大致都在20%以内，而有限元分析的结论与此基本一致;冲刷防护的理论和实践都在不断取得进展，而现有各种冲刷防护工程措施都有其特点和适用条件，应依据水流条件、河床条件和水下探测结果选择具体防护措施。
关键词：桥墩，水下探测，局部冲刷，冲刷防护
1 引言............................................................................................................................................. 2
1.1研究背景 .......................................................................................................................... 2
1.2研究必要性 ...................................................................................................................... 3
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。当时的桥墩局部冲刷大致现场实测资料的分析和简单模型试验资料的汇总和分析，力图从理论上建立相关计算公式。即在20世纪80年代对于桥墩局部冲刷的研究基本在于现场观测和实测资料的整理和分析，进入20世纪90年代后，开始从桥墩局部冲刷的机理分析入手进行研究，这就需要在水力学和河流动力学及泥沙理论得到发展和应用，也只有在此基础上才能开展顺利，并取得较好成果。20世纪90年代末，物理模拟试验研究开始被广泛应用于桥墩局部冲刷问题的探究上，南京水利科学研究院在该方面研究取得较好进展，在大量优秀人才和良好的物理模拟大厅的条件下，取得一些成果。进入21世纪后，我国桥梁建设迈入新的时代，国力的强盛，有足够的钱投入交通基础建设上，工程建设规划的需要，让很多桥墩的局部冲刷物理模拟试验得到实施并取得相应的研究。21世纪初，随着计算科学水平的发展，数值模拟计算在桥墩局部冲刷的研究中得到应用和发展，数值模拟研究先是从桥墩所在流场的模拟，到桥墩所在底床质的冲刷模拟，广大科研工作者前赴后继，为探究桥墩局部冲刷的奥秘而努力奋斗。
桥墩局部冲刷机理及防护措施
桥墩局部冲刷机理及防护措施
摘要：桥墩的局部冲刷造成墩周泥沙被侵蚀掏空，桥墩埋深降低，是导致桥梁水毁的主要因素之一。从而，桥墩局部冲刷及其防护的研究极为重要和必要。文章通过对桥墩局部冲刷特征及冲刷机理进行了探讨，并提出了有效的防冲刷保护措施。
关键词：局部冲刷；防护措施；冲刷机理；影响因素
0引言
桥墩作为桥梁的主要组成部分，是支承桥跨结构并将恒截和车辆活载传至地基的构筑物，其建造于地基上，部分埋置于岩土(包括泥沙和淤泥等) 之中，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(这一过程极为缓慢和不易观测显现) ; 另一方面，使桥墩埋置于岩土中墩身的泥沙( 广义岩土的一部分) 因流体(主要指水流) 运动的剧烈改变而产生“掏起”“冲刷”“搬运”“甩抛”“沉落”等，而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。局部有两方面的含义: 其一，将范围局限于桥墩底部周围附近，不考虑在空间上无限地延展扩散，其原因在于床底质在流体的动力作用下必将发生冲淤变化，该冲淤变化的空间范围是较宽广的，无法全面进行分析研究，也没有必要; 其二，局部将时间的范围限定在一定的时期内，指剧烈冲刷变化到相对平静缓和之一时段范围内。桥墩的局部冲刷将减少桥墩埋置河(海)床底质深度，危及桥墩基础的安全，有损桥梁的安全使用寿命。进而对桥墩的防护措施研究至关重要。
1桥墩冲刷机理
1.1桥墩周围水流结构研究 目前国内外学者们对于墩周水流结构的研究普遍认为桥墩水流结构主要包括墩前下降水流、墩周马蹄形漩涡、墩侧边界分离层和墩后尾涡4个部分。Dargahi[1]在试验中采用氢气泡流动显示技术和热膜测量的方法对圆柱体周围的流场进行了测量，发现在圆柱上游的水流特征主要是三维边界层的分离，在柱体两侧分离区域内形成准周期性脱落的马蹄形漩涡，且涡的数量与雷诺数相关。严建科[2]在室内水槽试验中测量了墩周各测点流速，试验结果表明桥墩挤压水流形成绕流，边界层分离从而在墩两侧产生两个反向旋转的对称漩涡，接着涡旋拉长并逐渐脱离桥墩从而被主流带向下游。而凌建明[3]和王庆珍[4]应用流场分析软FLUENT 和 VOF 模型对局部冲刷时单圆柱桥墩附近流场进行模拟，结果表明上游来流一部分遇桥墩阻碍流速减到最小，另一部分绕流在墩两侧流速达到最大后出现边界层分离，之后在墩后方形成尾流漩涡，模拟结果与试验结果较为吻合。
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
桥墩河床冲刷方案
桥墩河床冲刷方案
一、引言
桥梁是连接两岸的重要交通设施，而桥墩是桥梁的支撑结构，承受着河流水流的冲刷力。河床冲刷是指河水流经桥墩底部时，由于水流速度的加快和水流对底部岩石和土壤的冲刷作用，导致桥墩周围土壤被冲刷而形成空洞、裂缝或者导致桥墩基础失稳。因此，研究和制定有效的桥墩河床冲刷方案对于确保桥梁结构安全稳定具有重要意义。
二、河床冲刷机理
1. 水动力作用
水动力作用是引起河床冲刷的主要因素之一。当河水经过狭窄通道时，由于通道断面变窄或者形状变化等原因，会导致水流速度加快。快速流动的水会对底部岩石和土壤产生巨大压力和剪切力，进而引起冲刷。
2. 水质因素
除了水动力作用外，水质因素也会对河床冲刷产生影响。含有较高浓度的悬浮物和溶解物的水流经过桥墩底部时，会对底部岩石和土壤产生化学侵蚀作用，加剧冲刷现象。
3. 河流演变
河流演变是河床冲刷的长期影响因素。河流在长时间内的侵蚀作用下，会使河道形态发生变化，进而导致水流在桥墩底部形成涡旋和水流集中现象，加剧冲刷。
三、桥墩河床冲刷方案研究现状
1. 桥墩保护措施
为了减少桥墩受到河床冲刷的影响，研究者们提出了一系列保护措施。例如，在桥墩周围设置护岸、挡土墙等结构物来减缓水流速度；采用阻力型材料来增加水与岸壁之间的摩擦力；设置导流堰等措施来改变水流方向等。
2. 水力学模型研究 为了更好地理解和模拟桥墩河床冲刷过程，研究者们开展了大量的水力学模型研究。通过模拟实验，可以观察到水流在桥墩底部的流动情况，进而推测出冲刷的机理和规律。这些模型研究为制定桥墩河床冲刷方案提供了理论依据。
3. 数值模拟方法
为了更准确地预测和评估桥墩河床冲刷情况，研究者们采用了数值模拟方法。通过建立数学模型和计算流体力学方法，可以对水流在桥墩周围的流动进行精确计算和分析。这些数值模拟方法为制定有效的河床冲刷方案提供了重要参考。
四、桥墩河床冲刷方案设计原则
桥墩局部冲刷研究
工１程Ｉ科 技
桥墩局部冲刷研究 科
房世龙 杨国巍
（１、南通航运职业技术学院交通工程系，江苏南通２２６０１０ ２、哈尔滨市水务科学研究院，黑龙江哈尔滨１５０００１）
摘要：桥墩冲刷一直是冲积性河流中桥墩失稳和桥梁水毁的主要原因。结合已有的研究成果对桥墩周围的水流结构、局部冲刷的发展过程、
以及冲刷坑深度的影响因素的研究现状进行了详尽的介绍，并对未来的研究方向进行了展望。 关键词：桥墩；局部冲刷；水流结构
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄａｍａｇｅ ｏｆ ｂｉｒｉｄｇｅｓ ａｎｄ ｐｉｅｒｓ ａｒｅ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｌｏｃａｌ ｓｃｏｕｒ ａｒｏｕｎｄ ｐｉｅｒｓ ｍａｉｎｌｙ ｉｎ ｒｉｖｅｒｓ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｉｔｕａ－ ｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｏ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｈｅ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｌｏｃａｌ ｓｃｏｕｒ ｈｏｌｅ ａｒｏｕｎｄ ｔｈｅ ｐｉｅｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｅ
ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓ．Ａｔ ｌａｓｔ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｆｏｒｅｃａｓｔ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｓｔｕｄｙ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐｉｅｒｓ；ｌｏｃａｌ ｓｃｏｕｒ；ｆｌｏｗ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ
１概述 桥墩局部冲刷一直是冲积性河流中桥墩失
稳和桥梁水毁的主要原因。多年来的研究和实践
证明，桥墩局部冲刷具有突发性、灾难性，可导致 桥墩的移位、沉陷，桥面的断裂、变形，甚至整座桥 梁突然坍塌。一直以来，很多学者都致力于桥墩局
部冲刷机理的研究，取得了显著的成果” 。因此， 结合已有成果对桥墩周围的水流结构、冲刷的发
展过程、以及冲刷坑深度的影响因素的研究现状 进行了详尽的介绍，并对未来的研究方向进行了
桥墩局部冲刷的机理及防护措施
桥墩局部冲刷的机理及防护措施
摘要：作为拥有多种复杂地形的人口大国，建设桥梁无疑是方便交通的不二选择。桥墩对于桥梁的安全至关重要。桥墩如果在河道中进行建设，其附近的水流形态将会发生很大变化，继而引起河床与桥墩的局部冲刷，对河道通航与桥梁安全等可能产生不利影响。探讨并总结了桥墩局部冲刷的机理问题，介绍几种使用较为广泛的防护措施，比较其各自特点，从不同的为桥墩局部冲刷研究提供新的思路。
关键词：桥墩；局部冲刷；机理；防护措施
1冲刷现象
在河道中建桥后,河床的冲刷过程非常复杂。既有河床自然演变引起的冲刷,也有桥墩建设引起的一般冲刷和局部冲刷,桥墩冲刷是河床自然冲刷、桥墩一般冲刷及桥墩局部冲刷互相叠加的结果。河床在水力作用及泥沙运动等因素影响下自然形成的冲刷现象, 称为自然冲刷。桥墩压实河道过水断面,引起桥下河床全断面发生的冲刷现象,称为桥墩一般冲刷。水流受桥墩阻挡,流速、流向发生改变,产生漩涡,在桥墩周边局部造成的冲刷,称为桥墩局部冲刷。
2冲刷机理
2.1引起桥墩局部冲刷的原因
关于引起桥墩局部冲刷的原因，众多研究成果表明只要为以下三种：①墩前下降水流的冲击；②桥墩漩涡体系的作用；③桥墩对桥下水流的压缩作用。Kwan研究认为桥墩局部冲刷是由墩前下降水流和马蹄形漩涡共同作用导致的；Dargahi通过试验研究冲刷坑的发展过程发现马蹄形漩涡、墩两侧的集中加速水流和下游的尾流漩涡是引起局部冲刷的主要原因；张显辉[8]则认为是由于桥墩对水流的压缩作用使得墩前下降水流和墩侧水流加速区的形成，而此两者的共同作用导致了马蹄形漩涡的形成，三者之间相互作用共同影响。
2.2局部冲刷坑演变过程
当桥墩阻挡水流时，桥墩周围复杂的三维水流结构会导致墩周产生局部冲刷坑，对于桥墩局部冲刷坑演变过程的研究，赵凯[9]和向琪芪[10]也将冲刷坑的演变过程分为三个阶段：①起始阶段，冲刷坑发展迅速，其最大深度能达到最大平衡冲深的四分之三；②发展阶段，冲刷坑范围和深度仍在不断增大，但发展趋势较起始阶段有所减缓；③平衡阶段，冲刷坑发展极其缓慢，可认为冲刷坑几乎不再发展，达到平衡状态。