桥梁墩台冲刷计算

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。

年河桥梁计算书（含水文、荷载、桩长、挡墙的计算）**本计算书中包括桥涵水文的计算、恒荷载计算、活荷载计算桩长、以及挡墙的计算。

荷载标准：公路Ⅱ级乘0.8的系数桥面宽度：净4.5+2×0.5m跨度：13孔×13m1、工程存在问题年河桥位于长江下游1000m处，建于1982年，为钢筋砼双排架式桥墩，预制拼装型板梁桥面，17孔，每跨8.85m。

总长150.45m，宽5.3m。

该桥运行20多年，根据***省水利建设工程质量监测站检验测试报告检测结果如下：（1）桥墩A．桥墩基础桥墩基础为抛石砼，设计强度等级为150＃，钻芯法检测砼现有强度代表值为16.4MPa。

B．排架立柱及联系梁立柱设计强度等级为200＃，超声回弹综合法检测砼现有强度代表值为14.0～18.3MPa。

联系梁设计强度等级为200＃，超声回弹综合法检测砼现有强度代表值为14.7MPa。

立柱外观质量总体较差，局部区域麻面较重。

立柱砼碳化深度最大值为31mm，最小值为5mm，平均值为14mm。

立柱钢筋保护层实测厚度为20mm，钢筋目前未锈，但碳化深度平均值已接近钢筋保护层厚度。

通过普查，全桥64根立柱中有12根35处箍筋锈胀外露，有6处联系梁主筋外露。

C．盖梁盖梁设计强度等级为200＃，超声回弹综合法检测砼现有强度代表值为17.4～21.5MPa。

盖梁外观质量一般，梁体砼总体感觉较疏松。

盖梁砼碳化深度最大值为24mm，最小值为9mm，平均值为18mm。

，盖梁主筋侧保护层实测厚度为9～13mm，底保护层实测厚度29～42mm，砼碳化深度已超过钢筋侧保护层厚度，盖梁主筋已开始锈蚀。

通过普查，全桥32根盖梁中共有14根15处主筋锈蚀膨胀，表层砼脱落，主筋外露，长度15～70cm；有28处箍筋锈胀外露。

（2）T型梁T型梁设计强度等级为200＃，每跨中间两根T型外观较好，两边T型梁外观较差。

T型梁砼碳化深度最大值为20mm，最小值为7mm，平均值为14mm。

松潘县镇江关中桥建设项目水文计算一、桥梁设计高程1、桥梁设计洪水位根据所指定的设计洪水标准及相应的设计洪峰流量，利用各评价河段横断面计算出相应的水位流量关系曲线，然后在相应的水位流量关系曲线上查出现实河道相应频率的设计洪水位。

再根据河道在建桥后相应断面过水面积有所减小以及综合分析桥梁的雍水高度，从而计算出建桥后的各桥梁设计洪水位。

2、桥梁设计高程桥梁设计高程应为桥梁设计洪水位、桥下净空安全值、桥梁上部构造建造高度、壅水、浪高等之和，见下式：H min=H s+∑Δh+Δh j式中：H min—桥梁底最低高程（m）；H s—设计水位（m）；∑Δh—考虑壅水、浪高、波浪雍高、河湾超高、水拱、局部股流雍高、床面淤高、漂浮物高度等诸因素的总和（m）；Δh j—桥下净空安全值；桥下净空安全值根据《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30- 2002）规定梁底以下应有0.5m的安全值。

∑Δh的值本报告采用桥前最大壅水高度（0.09m）加浪高及波浪雍高（经计算取0.2m）加其他因素（取0.1m）。

超高取值表表2-1桥梁名称桥前最大壅水高度（m）0.15 浪高及波浪雍高及其他因素（m）0.30桥下净空安全值(m)0.50镇江关中桥镇江关中桥的设计桥梁高程见下表：桥梁设计高程计算表表2-2超高（m）0.95 论证桥梁底最低高程（m）设计桥梁梁底最低高程（m）桥梁名称设计洪水位（m）2347.7镇江关中桥2348.65 2349.82镇江关中桥右岸的桥面设计高程2351.432m，左岸岸的桥面设计高程2351.140m，通过上表计算可以看出，镇江关中桥的桥梁设计高程大于桥面最低设计高程，完全满足五十年一遇洪水位行洪的要求。

二、桥梁冲刷计算及分析1、桥梁墩台冲刷计算及分析桥梁墩台冲刷，除河床自然演变冲刷外，还有桥孔压缩水流和墩台阻水所引起的冲刷变形。

桥长、壅水和桥下冲刷是相互影响的整体。

自然界一切物质运动都不是孤立进行的，洪水现象更是如此，对整体问题采用整体解央，无疑是更为合理的，也是发展的方向。

一般冲刷深度名词解释
“冲刷深度是指对于大流量和高流速对河床造成的侵蚀，即冲刷深度的调查，对墩台设计埋深值的确定有很大关系。

因此，在最高洪水位下河床的冲刷范围应根据设计来确定。

桥渡的一般冲刷是在天然河床上修建桥梁后,因桥墩台压缩过水断面,致使单宽流量增加,流速增大引起桥下河床普遍刷深而造成的。

桥渡一般冲刷深度的计算主要依据如下原理: 1.垂线上水流连续性原理(或称单宽流量-—冲刷停止流速原理), 2.断面(包括纵向、横向)上输沙平衡原理。

桥涵⽔⽂复习题问题详解桥涵⽔⽂复习题1.桥梁环境概念，P3⼈类活动对桥梁环境有哪些影响？P4-5桥梁环境分为⾃然环境和社会环境。

影响：1河床采砂导致桥梁破坏及河床的抗洪能⼒下降；2⼭岭隧道的弃渣和⽣活区改河对⾃然环境的影响；3⼭区的纵向桥或⾼架桥对⼭区急流河槽⽔流的影响2.河流、流域概念，及其相互关系P17河流：地⾯径流长期侵蚀地⾯，冲成沟壑，形成溪流，最后汇集⽽成河流；流域：降落到地⾯的⽔，被⾼地、⼭岭分隔⽽汇集到不同的河流中，这些汇集⽔流的区域，称为，某河流的流域。

相互关系：流域是河⽔补给的源地，流域的特征直接影响河床径流的形成和变化过程；3.河段如何划分？P16各有什么特点？P16⼀般的天然河流，从到河⼝可以按照河段的不同特性，划分为上游、中游和下游三个部分。

特点：上游是河流的最上段，紧接，多处于深⼭峡⾕中，坡陡流急，河⾕下切强烈，流量⼩⽽⽔位变化⼤，常有急滩和瀑布，河底纵断⾯多呈梯形。

中游是河流的中间段，两岸多为丘陵，河床⽐降较平缓，两岸常有滩地，冲淤变化不明显，河床较稳定。

下游是河流的最下段，⼀般多处于平原区，河槽宽阔，流量较⼤，；流速和底坡都较⼩，淤积作⽤明显，浅滩和河湾较多。

4.河流基本特征包括哪些，熟悉河流断⾯形状及组成部分。

P16基本特征：河流断⾯、河流长度及河流⽐降断⾯形状（横断⾯和纵断⾯）由于⽔流和河床的相互作⽤，断⾯形状将时刻不停的发展变化着。

组成部分：河滩、河槽（主槽和边滩）。

5.流域有哪些特征？各个特征对径流形成有什么影响？P17特征:⼏何特征，主要是流域⾯积和流域形状。

流域⾯积的⼤⼩，直接影响汇集的⽔量多少和径流的形成过程。

流域形状主要影响流域径流汇集的时间长短，也影响径流的形成过程。

⾃然特征，主要指流域的地理位置和地形。

⼀切⽔⽂特征都与地理位置有密切联系，流域的地形⼀般以流域平均⾼程和流域平均坡度来表⽰,流域平均⾼程对降⾬和蒸发都有影响，流域平均坡度是确定径流汇流速度和汇流时间的重要因素，坡度陡则汇流快，⼟壤⼊渗减少，使径流量增⼤。