桥墩冲刷
桥涵水文桥墩冲刷的检测、监测和防护
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.桥涵水文第二次研讨会--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：桥涵水文第二次研讨会--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。
为了防治桥墩在冲刷下稳定性受损，研究桥墩冲刷的检测、监测和防护具有重大意义。
本文除了对现在应用的或者理论成熟的冲刷进行介绍以外，也介绍了新兴理论、方法（例如基于结构动力分析的桥梁冲刷分析、水下机器人进行桥墩冲刷检测等等），以期了解更多关于桥墩冲刷检测、监测和防护的前沿知识。
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公式研究复合桥墩的冲刷[6]。
大桥防冲刷施工方案
大桥防冲刷施工方案一、工程背景与目标随着交通运输的发展，大桥在国民经济中扮演着越来越重要的角色。
然而，水流冲刷是威胁大桥安全的重要因素之一。
为了有效防止大桥基础结构受到水流的冲刷破坏，保证大桥的长期安全使用，本施工方案旨在制定一套科学、合理、可行的防冲刷措施。
二、施工前准备工作对大桥周边环境进行详尽的地质勘察，掌握河床、水流速度、水位变化等基础数据。
根据勘察结果，制定具体的防冲刷设计方案，明确防护范围、材料选择及施工方法等。
组建专业的施工队伍，确保施工人员熟悉施工方案，掌握相关操作技能。
准备施工所需的材料、设备和工具，确保施工质量。
三、防冲刷材料选择选择抗冲刷性能强、耐久性好的材料，如高强度混凝土、耐磨橡胶等。
同时，考虑材料的环保性，优先选择环保型材料。
四、施工方法与步骤清理桥墩周边河床，确保施工面平整、无杂物。
在桥墩周边设置防护结构，如安装防护网、浇筑防护混凝土等。
根据设计方案，在桥墩基础部位施加防冲刷材料，确保防护层均匀、密实。
施工完成后，进行质量检查，确保防护效果达到预期要求。
五、质量控制与安全措施制定详细的质量控制标准，对施工过程中的每个环节进行严格把关。
加强施工现场安全管理，确保施工人员遵守安全操作规程，防止安全事故发生。
六、施工进度安排根据工程实际情况，合理安排施工进度，确保施工按计划有序进行。
同时，预留一定的时间用于后期维护与监测。
七、环境保护措施施工过程中产生的废弃物、废水等要妥善处理，避免对环境造成污染。
优先选择环保型材料，减少对环境的影响。
八、后期维护与监测定期对大桥防冲刷结构进行检查，及时发现并处理潜在问题。
建立长期监测机制，对大桥基础的冲刷情况进行实时监测，确保大桥安全。
通过本施工方案的实施，可以有效提高大桥的防冲刷能力，保障大桥的长期安全使用。
同时，施工过程中注重环境保护和安全管理，确保工程质量和人员安全。
后期维护与监测工作的开展，将进一步保障大桥的安全稳定。
桥梁防冲刷隐患排查报告(3篇)
第1篇一、前言桥梁作为交通建设的重要组成部分，承担着连接两岸、跨越障碍的重要功能。
然而，由于自然环境、水文条件等因素的影响，桥梁易受到冲刷危害，给桥梁安全带来严重隐患。
为了确保桥梁安全运行，预防和减少冲刷灾害，本次对某桥梁进行防冲刷隐患排查，现将排查情况报告如下。
二、桥梁概况某桥梁位于我国某省某市，全长1000米，桥梁宽度12米，为双向四车道。
桥梁设计荷载为汽车-超20级，挂车-120。
桥梁始建于上世纪90年代，经过多年运营，桥梁结构基本完好，但受河流冲刷影响，桥梁基础存在一定隐患。
三、排查范围及方法本次排查范围为桥梁基础、桥墩、桥台及引道等部位。
排查方法主要包括以下几种：1. 外观检查：观察桥梁结构是否存在裂缝、剥落、变形等现象。
2. 地质勘察：对桥梁基础附近地质进行勘察，了解地质条件。
3. 水文观测：观测河流流量、流速等水文条件。
4. 内部检测：利用探地雷达、超声波等设备对桥梁内部结构进行检测。
5. 访谈调查：与桥梁管理部门、当地居民等进行访谈，了解桥梁使用情况和周边环境。
四、排查结果1. 桥梁基础（1）外观检查：桥梁基础表面存在一定程度的剥落、裂缝，部分基础存在变形现象。
（2）地质勘察：基础附近地质主要为砂土层，地下水丰富，对桥梁基础稳定性造成一定影响。
（3）水文观测：河流流量较大，流速较快，对桥梁基础冲刷作用明显。
2. 桥墩（1）外观检查：桥墩表面存在一定程度的剥落、裂缝，部分桥墩存在倾斜现象。
（2）地质勘察：桥墩附近地质条件较差，基础稳定性不足。
（3）水文观测：河流流量较大，流速较快，对桥墩冲刷作用明显。
3. 桥台（1）外观检查：桥台表面存在一定程度的剥落、裂缝，部分桥台存在倾斜现象。
（2）地质勘察：桥台附近地质条件较差，基础稳定性不足。
（3）水文观测：河流流量较大，流速较快，对桥台冲刷作用明显。
4. 引道（1）外观检查：引道表面存在一定程度的剥落、裂缝，部分引道存在下沉现象。
（2）地质勘察：引道附近地质条件较差，基础稳定性不足。
桥墩局部冲刷研究
件下， 靠近 自由水面处 的向下水流几乎没有本质 桥 墩 局部 冲刷 一 直 是 冲 积 性 河 流 中 桥 墩 失 的差别。但在床面附近 ， 由于冲刷坑的出现与否，
１概 述
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
工１ Ｉ 程 科 技
科
桥墩局部冲刷研究
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 ６ １ ２ 哈尔滨市水务科学研 究院， ２００ 、 黑龙江 哈 尔滨 １０ ０ ） ５０ １
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、 部冲刷 的发展过 程、 局 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 ， 对 未 来 的 研 究 方 向 进 行 了展 望 。 并 关 键 词 ： 墩 ； 部 冲刷 ； 流 结构 桥 局 水
图 １圆柱 形 桥 墩 附近 的 水 流 结 构
展过程并准确地估计冲刷坑 的深度 ，有必要对桥墩周围 的水流结构进行研究并量化 它 们对 桥 墩周 围床 面的 影 响 。许多研究者通过大量的 室 内实验 对 桥 墩 周 围 引 起 冲 刷的高强度 的紊流场和旋涡 体 系 进行 了深 入 的研 究 。研 究 结 果 表 明 ，水 流 的 ｊ维 边 三 界层分离和多重旋涡体系使
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；
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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。
桥墩河床冲刷方案
桥墩河床冲刷方案河流在自然界中起着重要的作用，为人类社会和自然生态系统提供了丰富的资源。
然而，随着城市化进程的加快和人类活动的增加，一些河流的自然生态系统受到了破坏，河床冲刷成为了一个严峻的问题。
是解决这一问题的关键途径之一。
河流是地球上的重要水系之一，它们给人们生产生活提供了宝贵的水资源。
然而，在城市发展过程中，由于城市排水系统和河道治理不到位，加之气候变化的影响，一些河流的水量剧烈波动，导致了河床冲刷的现象。
河床冲刷不仅破坏了沿岸的生态系统，还给沿岸居民的生产生活带来了极大的困扰。
在这种情况下，研究桥墩河床冲刷方案变得尤为重要。
在桥墩河床冲刷方案中，首先需要对河流的地理和气候条件进行全面的考察。
不同地区的河流特点各不相同，因此在制定桥墩河床冲刷方案时，必须根据当地的具体情况进行调查和研究。
通过对河流的水文、水文、地质和生态等方面进行综合分析，可以更好地了解河流的特点和规律，为后续的河床冲刷方案制定提供科学依据。
其次，在制定桥墩河床冲刷方案时，需要考虑到桥梁的结构和功能。
桥梁是连接城市交通的重要设施，对于桥梁的安全性和稳定性都有着严格的要求。
然而，由于河床冲刷的存在，桥墩的稳定性受到了极大的影响。
因此，在制定桥墩河床冲刷方案时，需要综合考虑桥梁的结构和功能，确保桥梁在河床冲刷的情况下仍能够正常使用。
在桥墩河床冲刷方案中，除了对桥梁和河流进行综合考虑外，还需要考虑到当地的生态环境和社会经济发展。
河床冲刷不仅会破坏当地的生态系统，还会影响当地居民的生产生活。
因此，在制定桥墩河床冲刷方案时，需要综合考虑当地的生态环境和社会经济发展，确保方案的实施不会给当地居民带来更大的困扰。
梳理一下本文的重点，我们可以发现，桥墩河床冲刷方案是解决河流河床冲刷问题的关键途径之一。
在制定桥墩河床冲刷方案时，需要全面考虑河流的地理和气候条件、桥梁的结构和功能、当地的生态环境和社会经济发展等因素，以保障方案的科学性和可行性。
桥梁设计中的抗冲刷措施研究
桥梁设计中的抗冲刷措施研究随着我国交通事业的不断发展，越来越多的桥梁被建造。
而在桥梁建造中，抗冲刷是一个十分重要的环节。
本文将探讨桥梁设计中的抗冲刷措施研究。
一、抗冲刷是什么？抗冲刷是指桥梁在水流作用下所承受的撞击和冲击力，分为撞击力和冲击力两种。
其中，撞击力是指水中的浮体或冰体向桥墩直接冲击产生的一种力量，而冲击力则是指水流在桥梁墩柱下垂直冲击产生的一种力量。
抗冲刷是保证桥梁安全的重要环节。
二、影响桥梁抗冲刷的因素1.桥梁位置：桥梁位置的不同会对桥梁的抗冲刷性能造成影响。
在江河湖泊中的桥梁所承受的冲击力是大于海洋中的桥梁的。
2.水流速度及方向：水流的速度和方向直接决定了桥梁所承受的力量大小，其对桥梁的影响是十分显著的。
3.气候条件：不同的气候条件对桥梁的抗冲刷性能有不同的影响。
例如高温多雨的气候下，水流速度会相对较快，也会加大桥梁的抗冲刷难度。
三、桥梁设计中的抗冲刷措施1.合理设计桥墩：设计桥墩时，应将桥梁的质心和水下重心相对一致，这样可以有效提高桥墩的稳定性和抗冲刷性能。
另外，钢筋混凝土的桥墩比石头或混凝土桥墩抗冲刷能力更强。
2.制定合理的桥梁几何参数：设计桥梁时，应充分考虑桥墩形状、尺寸、桥墩的间距等因素。
这些参数的合理制定可以有效减小桥梁的阻力，从而提高桥梁的抗冲刷性能。
3.采用更加牢固的建材：钢筋混凝土和高强度钢构成的桥梁，具有较高的抗冲刷性能。
而沥青混凝土抗冲刷性能较弱，应谨慎选择。
4.增加桥梁重量：通过增加桥梁的重量，可以在一定程度上提高其稳定性。
同时，也能有效地减小桥梁被水流冲刷的可能性。
5.提高基础的抗冲刷性能：桥梁的基础是整个桥梁的支撑结构，其稳定性和抗冲刷性能的优劣，直接影响着桥梁是否能够长期稳定地存在于水中。
因此，提高基础的抗冲刷性能，十分重要。
结语本文从什么是抗冲刷、影响桥梁抗冲刷的因素和桥梁设计中的抗冲刷措施三方面，对桥梁设计中的抗冲刷措施进行了探讨。
在未来的桥梁建设中，必须充分考虑桥梁的抗冲刷性能，从而保障桥梁的安全稳定。
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)1.3研究内容与意义 (2)2文献综述 (4)2.1局部冲刷及其影响因素 (4)2 .2水下探测方法研究 (7)2.3桥墩冲刷防护研究 (9)3桥墩局部冲刷机理3.1墩周流场的旋涡体系3.2墩前下降水流的冲击作用3.3水流受桥墩的压缩作用4局部冲刷防护措施4.1冲刷防护原理4.2冲刷防护方法5冲刷对桥墩安全性的影响研究 (36)5.1沉降计算理论 (36)5.1.2变换域控制方程..........................，. (38)5.1.3变换域中的解 (41)5.1.4物理域中的解 (42)5.1.5闭合形式的调和函数 (46)5.2横观各向同性条件下的沉降计算 (49)5.2.1计算方法 (49)5.2.2计算过程与结果 (51)5.3冲刷对桥墩安全性的影响分析 (52)5.3.1冲刷对墩顶的弹性水平位移的影响 (52)5.3.2冲刷对桥墩倾覆稳定性的影响 (54)5.3.3冲刷对基底压应力的影响 (55)5.3.4冲刷对合力偏心矩的影响 (56)5.3.5总结 (56)5.4地基参数对桥墩冲刷稳定性的影响分析 (57)5.4.1各向异性比对桥墩冲刷稳定性的影响 (57)5.4.2压缩模量对桥墩冲刷稳定性的影响.......................................，. (58)1 引言1.1研究背景冲刷是引起桥梁墩台失稳破坏的主要因素之一，近年来发生了不少因冲刷而导致的桥梁毁坏事件，造成了巨大的人员和财产损失。
桥梁生命周期内基础冲刷及其对桥梁运
桥梁生命周期内基础冲刷及其对桥梁运摘要：桥梁基础冲刷是指在桥梁生命周期内，由于河床发生局部的较大变化而导致桥梁基础周围土体、沙粒被冲刷，使土体或沙粒失去稳定性而向结构体内部移动，造成结构破坏的现象。
冲刷后的桥墩基础会出现不同程度的变形和位移，破坏了其强度、刚度等结构物固有的基本特性，使得桥墩基础易发生位移、倾斜、开裂等病害，直接影响桥梁的使用寿命和交通安全。
因此，在桥梁建设和运营中必须对基础冲刷现象引起足够的重视。
基于此，本文将从以下几个方面出发，详细分析桥梁生命周期内基础冲刷及其对桥梁运，以期能够为相关从业人员提供一些必要的参考。
关键词：桥梁生命周期；基础冲刷；对桥梁运；系统研究前言：桥梁在基础冲刷时，基础周围的水流将会出现横向移动，从而影响桥墩周围的水流运动状态。
在桥梁上部结构施工、运行、维护和拆除过程中，桥墩基础可能会遭受冲刷破坏，从而影响桥梁安全运营。
因此，在桥梁结构设计时，必须考虑到桥梁基础的冲刷问题。
基础冲刷是指桥墩基础在水流和波浪作用下产生的局部或整体的变形现象。
由于水流冲刷过程是一个持续的、渐进的过程，所以其变形会因河道形态、河流泥沙特性等因素而变化。
冲刷是桥梁结构设计中不可避免的一个问题，根据工程实践和研究结果，相关人员应对其发生机理、变形特征、影响因素和相应的防治措施进行系统的归纳和总结。
一、深水桥梁桩基础局部冲刷理论计算与分析（一）海洋环境下桥墩基础局部冲刷影响因素及其机理分析桥梁基础局部冲刷现象主要发生在浅水区域，当水流流速较小时，冲刷坑的大小与水流的紊动强度、河床糙率、底质类型等因素有关。
在水深较小的情况下，水流紊动强度对冲刷坑的大小具有重要影响，当紊动强度较大时，则对冲刷坑的大小影响不大。
河流底质类型对冲刷坑的大小影响不大，但会显著影响其形状和深度。
如底质为软泥时，则冲刷坑的深度和宽度较大；如底质为粗砂、卵石时，则冲刷坑的深度较小。
在桥墩附近发生局部冲刷时，水流主要是通过对泥沙颗粒的冲击来实现。
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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)1.3研究内容与意义 (2)2文献综述 (4)2.1局部冲刷及其影响因素 (4)2 .2水下探测方法研究 (7)2.3桥墩冲刷防护研究 (9)3桥墩局部冲刷机理3.1墩周流场的旋涡体系3.2墩前下降水流的冲击作用3.3水流受桥墩的压缩作用4局部冲刷防护措施4.1冲刷防护原理4.2冲刷防护方法5冲刷对桥墩安全性的影响研究 (36)5.1沉降计算理论 (36)5.1.2变换域控制方程..........................，. (38)5.1.3变换域中的解 (41)5.1.4物理域中的解 (42)5.1.5闭合形式的调和函数 (46)5.2横观各向同性条件下的沉降计算 (49)5.2.1计算方法 (49)5.2.2计算过程与结果 (51)5.3冲刷对桥墩安全性的影响分析 (52)5.3.1冲刷对墩顶的弹性水平位移的影响 (52)5.3.2冲刷对桥墩倾覆稳定性的影响 (54)5.3.3冲刷对基底压应力的影响 (55)5.3.4冲刷对合力偏心矩的影响 (56)5.3.5总结 (56)5.4地基参数对桥墩冲刷稳定性的影响分析 (57)5.4.1各向异性比对桥墩冲刷稳定性的影响 (57)5.4.2压缩模量对桥墩冲刷稳定性的影响.......................................，. (58)1 引言1.1研究背景冲刷是引起桥梁墩台失稳破坏的主要因素之一，近年来发生了不少因冲刷而导致的桥梁毁坏事件，造成了巨大的人员和财产损失。
例如，1987年纽约SehoharieCreek桥的倒塌，1989年4月田纳西州Hatehie河桥的倒塌，1989年6月俄亥俄州Miamstown便桥的倒塌，1990年佐治亚州Altamaha河编号1一95桥的关闭，都全部或部分与冲刷有关。
就在2008年9月份，“森拉克”台风过境亦造成台湾多座桥梁被大水冲毁，台湾南横公路高雄县甲仙乡甲仙大桥被湍急的旗山溪水冲击，桥墩倾陷、松动，桥面陷落，无法通行而封桥(图1一1); “森拉克”台风为嘉义县山区带来超大暴雨，阿里山公路八掌溪五虎寮桥，因不堪洪水冲击，十五日清晨呈“V”字型断裂，造成阿里山公路交通中断(图1一2)。
因此，就冲刷对桥梁墩台安全性和稳定性的影响进行研究具有重要的工程意义1.2研究必要性近年以来超长跨海湾桥梁不断兴建，这些桥梁不同程度地受到水流冲刷的影响。
通过受冲刷墩台安全性研究成果的推广应用，可以有效地避免冲刷引起的桥毁人亡事故的发生，有助于对桥梁加固和防护方案进行设计，具有广泛的应用前景。
1.3研究内容与意义为冲刷对桥墩安全性的影响研究，本章作为本文的研究重点，通过建立横观各向同性弹性半空间地基条件下的荷载作用模型，就冲刷对桥墩安全性和稳定性的影响进行了深入探讨，同时还通过控制变量法对各主要地基参数对桥墩冲刷稳定性的影响进行了研究。
刷对桥梁墩台安全性和稳定性的影响进行研究具有重要的工程意义.2文献综述桥墩局部冲刷是一个很古老和复杂的课题，对冲刷机理、影响因素、计算方法、水下探测、稳定性分析及桥墩防护处理的研究一直在不断的取得新的进展，本文总结了近几年来国内外研究者对有关桥墩冲刷问题所做的研究工作，汇总了改领域最新的研究成果、指出了存在的问题并涉及到一些研究者们做的新探索，为后续的研究奠定了基础。
2.1局部冲刷及其影响因素水下冲刷尤其是由桥墩引起的局部河床冲刷一直是国内外学者关注的研究课题，其影响因素甚为复杂，总的说来，包括以下几方面:流体特征因素、流动特征因素、河床质特征因素和桥墩特征因素I’间。
这些因素实在包含了太多的参数，研究者们考虑其中的主要参数建立了很多预测冲刷深度的公式，大都采用了半理论半经验的方法。
据不完全的统计，国内外学者从不同途径、设想撰写发表的桥墩局部冲刷深度计算公式约有50个l7]。
从美国、俄国等现行的公式来看，都是经验性的或半经验性的，目前尚未发现纯理论的推导公式。
他们大多采用试验资料来建立局部冲刷深度的关系式，然后用野外实桥观测资料来修正系数和指数得到冲刷深度计算公式l8]。
六十年代由铁道部科学研究院研究的桥墩局部冲刷公式就是采用了这种方法，公式中的经验系数包括墩型系数是借助大量的实验室实验资料和天然资料的分析得到的。
下面将综合近些年的一些研究成果，对比不同情况下的不同方法所主要考虑的冲刷因素、数据处理方法和他们对冲刷机理的理解，重点探讨影响冲刷的参数和对数据进行处理的方法。
2.2水下探测方法研究水下探测是准确提供墩台稳定性分析所需冲刷数据为唯一手段。
在该领域中，欧美等发达国家处于领先地位，他们开发和应用了包括潜水员跟踪摄影探测、彩色浮标探测、声纳探测、放射源探测、雷达探测等在内的多种冲刷探测与观察方法123一26]。
其中，潜水员跟踪摄影探测、声纳探测和雷达探测是在实际应用中广泛使用的方法。
Fenne:[24l总结了有关桥墩水下探测的方法，指出了不同方法的优缺点和使用条件。
M.c.Forde等125]应用雷达探测方法，对桥墩的水下冲刷情况进行了探测，但探测获得的数据对掌握冲刷尺度并无参考意义。
FemandoDeFalco等123]应用声纳探测技术进行了桥墩的冲刷状况监测试验，研究了河床演变的过程，并验证了声纳探测技术在桥墩水下探测中应用的可行性。
近年来，使用遥控潜水器搭载光学设备或声学设备进行水下探测，已成为国内外研究的热点。
caccia[271采用遥控潜水器在水下作业时运动的稳定控制和精度分析，对水下结构物进行了视频观察，Fang等人[28】和Hoang等人[29l考虑了水力学和附带电缆线路等附加外力影响下，临近建筑物的遥控潜水器的运动控制与摄影测量方法。
随着潜水器在水下探测中的广泛应用，作为探测仪器的搭载平台，其水下可操作性受到了研究人员的关注。
GuoI30】通过模拟鱼在水中运动的方式，研究了仿生潜水器目标追踪的最佳测量方案。
这些研究为遥控潜水器搭载光学设备在水下探测的应用奠定了基础。
此外，付传宝131]等人率先应用遥控潜水器搭载扫描声纳和定位声纳的方法，进行了桥墩水下探测研究，这些工作为本研究开阔了思路。
同时还有一个值得关注的相关研究是传统的摄影测量在水下调查中的用途。
Green等132]采用数码相机形成有参照物的立体像对，并应用Photomedeler、MDEMS软件进行了海底文物调查与三维重构研究。
研究者们不断的创新和尝试，还出现了很多新的水下探测方法值得我们注意，如:立体视觉法、cT探测法、地震勘察法、结构光法和GPR法等133一37]，相信这些研究为后来的研究者会奠定基础并带来启发。
不停车、不限速的要求，因而此加固方法在铁路运营条件下桥梁墩台基础加固中得到了广泛应用。
丘伟[58l则介绍了应用于流溪河大桥的钢板护筒明挖方式进行桩基加固的方法，桩基补强加固后，形成变截面，受力更合理，可以提高桩基的稳定性和承载力，防止水流对桩基的进一步冲刷、侵蚀，保护桩基。
做类似处理取得成功的例子还有很多，研究者们通过实地探测和经验估算，加大安全系数，对病害桥梁墩台的整治取得了不错的结果。
但这些终归是一种“硬碰硬”的刚性防护设计，对疏导水流减少其冲刷能力这方面做的比较少，由方奕所译“桥墩冲刷的防护”一文[59】在这一方面做了尝试，文章采用在桥墩中开缝或在桥墩周围设护圈作为控制冲刷深度的措施，研究了开缝、护圈、或二者结合对桥墩冲刷的影响。
清水试验表明，他们对减少冲刷深度是极为有效的。
在靠近水面或者河床处设置缝宽为桥墩直径1/4的开缝，可降低清水冲刷深度达20%;在靠近水面处设置宽度为桥墩直径1/2的开缝时，则能降低冲刷深度多达30%。
当在河床处使用开缝与护圈的组合时，则可以完全消除冲刷。
由于单一的桥墩局部冲刷防护工程措施都不同程度存在这样那样的缺点，有一定的使用局限性和适用范围，有研究人员又提出了结合实体抗冲和减速不冲防护特性于一体防护方法163]，该法的应用效果比较理想，为后来更好的防护方法的提出提供了思路。
2.3桥墩冲刷防护研究随着对冲刷机理的深入了解，研究者们在不断改良传统冲刷防护和加固处理方法的基础上，尝试着新的处理方法。
在冲积河床中，桥墩周围局部冲刷的形成几乎是不可避免的。
工程师们必须在设计中采取预防措施，通常桥墩基础防护有两种基本方法:口、提高河床推移质的抗冲刷能力，一般采用在桥墩底部铺设粗颗粒料或抛石防护层;b、减少冲刷介质的能力作用，亦即减少向下水流和马蹄形漩涡对推移质的冲刷，采用在河床中铺设延伸底板或护圈的方法。
基于这样的出发点，人们发明了很多桥墩局部冲刷防护措施，这些传统的桥墩局部冲刷防护工程措施按防护机理又可分为两类，一类是实体抗冲防护措施，指在桥墩周围的床面上放置一些实体材料，以提高其抗冲刷能力，从而使桥墩免于被其附近的下降水流及旋涡体系掏底失稳的工程措施;另一类是减速不冲防护措施，通过在桥墩前方或周围设置非完全固定式结构物或者通过改变桥墩自身结构，来改变桥墩周围的水流，使水流经过这些防护工程后，直接降低水流速度及动能，从而改变流场及水流剪力，以削弱或抑制水流冲刷能力的工程措施。
近年来研究过的实体抗冲防护工程措施，主要包括抛石防护、扩大桥墩基础防护、混凝土铰链排防护、填充混凝土模袋防护、四脚混凝土块防护和A一JACKS 结构单元防护等;减速不冲防护工程措施，主要包括护圈防护、桥墩的部分或整体开缝防护、墩前排桩防护、墩前淹没翼墙防护、墩前淹没底槛防护和墩前淹没角槛防护等。
每种防护方法都有其优点和局限性，对不同桥墩要根据具体情况选择不同的冲刷防护措施，有些措施使用不当不仅浪费人力、物力更会加剧桥墩的冲刷破坏。