一般冲刷计算公式
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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。
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。
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。
一般冲刷计算公式:cm cg cc d p h B B Q Q A h 66.090.02)1(04.1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫⎝⎛=μλ12t c cQ Q Q Q +=15.0⎪⎪⎭⎫⎝⎛=z z d H B A式中:h p ——桥下一般冲刷后的最大水深(m); Q p ——频率为P %的设计流量(m 3/s);Q 2——桥下河槽部分通过的设计流量(m 3/s),当河槽能扩宽至全桥时取用Q p ; Q c ——天然状态下河槽部分设计流量(m 3/s); Q t1——天然状态下桥下河滩部分设计流量(m 3/s);B cg ——桥长范围内的河槽宽度(m),当河槽能扩宽至全桥时取用桥孔总长度; B z ——造床流量下的河槽宽度(m),对复式河床可取平滩水位时河槽宽度; λ——设计水位下,在B cg 宽度范围内,桥墩阻水总面积与过水面积的比值; μ——桥墩水流侧向压缩系数; h cm ——河槽最大水深(m);A d ——单宽流量集中系数,山前变迁、游荡、宽滩河段当A d >1.8时,A d 值可采用1. 8;H z ——造床流量下的河槽平均水深(m),对复式河床可取平滩水位时河槽平均水深。
②非粘性土河床桥墩局部冲刷计算桥渡冲刷的产生是由于桥墩阻碍了水流,使水流形态发生变化,一般在墩前两侧发生集中现象,引起动能增加;另一方面水流受阻后部分动能转化为位能,由于水流形态变化,桥墩附近水流冲刷能力加大,在桥墩处产生冲刷坑。
局部冲刷计算公式当V ≤V 0时,⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=0015.06.012'V V V h B K K h pb ηε当V >V 0时,20015.06.012'n pb V V V h B K K h ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ηε24.02.22375.00023.0d dK +=η5.00)7.0(28.0+=d V 55.00)5.0(12.0'+=d Vd V Vn lg 19.023.002)(+=式中:h b ——桥墩局部冲刷深度(m): K ξ——墩形系数; B1——桥墩计算宽度(m); h p ——一般冲刷后的最大水深(m); d ——河床泥沙平均粒径(mm); K η2——河床颗粒影响系数;V ——一般冲刷后墩前行近流速(m/s), V o ——河床泥沙起动流速(m/s); V ,0——墩前泥沙起冲流速(m/s); n 2 ——指数。
一般冲刷计算公式:cm cg cc d p h B B Q Q A h 66.090.02)1(04.1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫⎝⎛=μλ12t c cQ Q Q Q +=15.0⎪⎪⎭⎫⎝⎛=z z d H B A式中:h p ——桥下一般冲刷后的最大水深(m); Q p ——频率为P %的设计流量(m 3/s);Q 2——桥下河槽部分通过的设计流量(m 3/s),当河槽能扩宽至全桥时取用Q p ; Q c ——天然状态下河槽部分设计流量(m 3/s); Q t1——天然状态下桥下河滩部分设计流量(m 3/s);B cg ——桥长范围内的河槽宽度(m),当河槽能扩宽至全桥时取用桥孔总长度; B z ——造床流量下的河槽宽度(m),对复式河床可取平滩水位时河槽宽度; λ——设计水位下,在B cg 宽度范围内,桥墩阻水总面积与过水面积的比值; μ——桥墩水流侧向压缩系数; h cm ——河槽最大水深(m);A d ——单宽流量集中系数,山前变迁、游荡、宽滩河段当A d >1.8时,A d 值可采用1. 8;H z ——造床流量下的河槽平均水深(m),对复式河床可取平滩水位时河槽平均水深。
②非粘性土河床桥墩局部冲刷计算桥渡冲刷的产生是由于桥墩阻碍了水流,使水流形态发生变化,一般在墩前两侧发生集中现象,引起动能增加;另一方面水流受阻后部分动能转化为位能,由于水流形态变化,桥墩附近水流冲刷能力加大,在桥墩处产生冲刷坑。
局部冲刷计算公式当V ≤V 0时,⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=0015.06.012'V V V h B K K h pb ηε当V >V 0时,20015.06.012'n pb V V V h B K K h ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ηε24.02.22375.00023.0d dK +=η5.00)7.0(28.0+=d V 55.00)5.0(12.0'+=d Vd V Vn lg 19.023.002)(+=式中:h b ——桥墩局部冲刷深度(m): K ξ——墩形系数; B1——桥墩计算宽度(m); h p ——一般冲刷后的最大水深(m); d ——河床泥沙平均粒径(mm); K η2——河床颗粒影响系数;V ——一般冲刷后墩前行近流速(m/s), V o ——河床泥沙起动流速(m/s); V ,0——墩前泥沙起冲流速(m/s); n 2 ——指数。
桥涵水文Hydrology of Bridge and Culvert桥梁墩台冲刷计算及基础埋深第六章(桥涵水力计算)第一节桥下一般冲刷计算第二节桥墩局部冲刷计算第三节桥台冲刷计算第四节基础埋深计算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。
桥下冲刷直接影响着桥墩台的基础埋置深度,要保证桥梁安全,就必须将墩台基础放置在可靠的地基上。
进行冲刷计算的目的是要找最大冲刷深度,决定不被冲走的地基面的标高。
一、桥下冲刷的组成1.自然演变冲刷z定义:河床在水力作用及泥沙运动等因素的影响下,自然发育过程造成的冲刷现象,称为河床自然冲刷。
z常见自然演变冲刷现象:河床逐年下切、淤积、边滩下移、河湾发展变形及截弯取直、河段深泓线摆动及一个水文周期内,河床随水位、流量变化而发生的周期性变形,以及人类活动(如河道整治、兴修水利等)都会引起河床的显著变形,桥位设计时都应予考虑。
z计算方法:关于河床自然演变冲刷深度,目前尚无成熟的计算方法,一般多通过调查或利用桥位上、下游水文站历年实测断面资料统计分析确定。
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,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,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《公路工程桥涵水文勘测设计规范》。
2.一般冲刷建桥后,由于桥孔压缩河床,桥下过水面积减小,从而引起桥下流速的增大,水流携沙能力也随之增大,造成整个桥下断面的河床冲刷。
这一冲刷过程,称为桥下断面的一般冲刷。
3.局部冲刷水流因受墩台阻挡,在墩台附近发生的冲刷现象叫局部冲刷。
在桥墩的前缘与两侧形成冲刷坑。
三种冲刷交织在一起,同时进行。
计算时假定它们独立地相继进行,可分别计算,最后叠加。
一般冲刷计算公式:cm cg cc d p h B B Q Q A h 66.090.02)1(04.1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫⎝⎛=μλ12t c cQ Q Q Q +=15.0⎪⎪⎭⎫⎝⎛=z z d H B A式中:h p ——桥下一般冲刷后的最大水深(m); Q p ——频率为P %的设计流量(m 3/s);Q 2——桥下河槽部分通过的设计流量(m 3/s),当河槽能扩宽至全桥时取用Q p ; Q c ——天然状态下河槽部分设计流量(m 3/s); Q t1——天然状态下桥下河滩部分设计流量(m 3/s);B cg ——桥长范围内的河槽宽度(m),当河槽能扩宽至全桥时取用桥孔总长度; B z ——造床流量下的河槽宽度(m),对复式河床可取平滩水位时河槽宽度; λ——设计水位下,在B cg 宽度范围内,桥墩阻水总面积与过水面积的比值; μ——桥墩水流侧向压缩系数; h cm ——河槽最大水深(m);A d ——单宽流量集中系数,山前变迁、游荡、宽滩河段当A d >时,A d 值可采用1. 8;H z ——造床流量下的河槽平均水深(m),对复式河床可取平滩水位时河槽平均水深。
②非粘性土河床桥墩局部冲刷计算桥渡冲刷的产生是由于桥墩阻碍了水流,使水流形态发生变化,一般在墩前两侧发生集中现象,引起动能增加;另一方面水流受阻后部分动能转化为位能,由于水流形态变化,桥墩附近水流冲刷能力加大,在桥墩处产生冲刷坑。
局部冲刷计算公式当V ≤V 0时,⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=0015.06.012'V V V h B K K h pb ηε当V >V 0时,20015.06.012'n p b V V V h B K K h ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ηε 24.02.22375.00023.0d dK +=η 5.00)7.0(28.0+=d V 55.00)5.0(12.0'+=d VdVV n lg 19.023.002)(+= 式中:h b ——桥墩局部冲刷深度(m): K ξ——墩形系数; B1——桥墩计算宽度(m); h p ——一般冲刷后的最大水深(m); d ——河床泥沙平均粒径(mm); K η2——河床颗粒影响系数;V ——一般冲刷后墩前行近流速(m/s), V o ——河床泥沙起动流速(m/s); V ,0——墩前泥沙起冲流速(m/s); n 2 ——指数。
4.4.4 护岸冲刷深度计算蹦河河床多为砂砾石,建堤后,改变了原河槽流态,其流速超过了河床的允许流速,将对堤脚产生冲刷。
需设置护脚防止堤冲刷破坏。
护脚埋深的计算,选择不同的代表断面,计算10年一遇冲刷深度。
采用《水力计算手册》所列公式计算。
⑴水流平行于岸坡产生的冲刷可按下式计算:h B=h P×[(V cp/V允)n-1]式中:h B ——局部冲刷深度(m);h P ——冲刷处的水深(m),以近似设计水位最大深度代替;V cp——平均流速(m/s)V=Q/A=2.25 m/s;V允——河床面上允许不冲流速(m/s),按地质条件确定V允=1.05;n ——与防护岸坡在平面上的形状有关,一般取n=1/4;计算结果h B=0.11m。
t ——护脚在冲刷线以下超深t=0.5m。
(2)水流斜冲防护岸坡生产的冲刷按下式计算:△h p={(23tan(α/2)V j2)/(1+m2)0.5*g}-30d式中:△h p——从河底算起的局部刷深度(m);α——水流流向与岸坡交角,α=60°;m——护岸迎水坡边坡系数;d——坡脚处土壤计算粒径,取d=3cm;V j——水流偏斜时,水流局部冲刷流速,V j=Q1/B1H1*[ (2β/(1+β) ]。
Q1——通过河滩部分的设计流量;B1——河滩宽度,从河槽边缘至坡脚距离;B1=70mH1——河滩水深;取H1=6mβ——水流流速分配不均匀系数,与α有关,通过查表查得。
通过计算右岸顺坝的冲刷深度△h p=0.8m,t=0.5m见表4-2。
表4-2 护脚冲刷深度计算表(单位:米)为解决冻胀问题,根据已确定的水利坡度和计算的冲刷深度确定:浆砌石坝基础埋深1.5米,0+000断面~0+800断面总坝高为2.5 m,地面以上1.0 m,地面以下1.5m。
通过计算和现场踏勘,确定在桩号0+200~0+500段浆砌石坝脚设置石笼水平铺盖,长300米,宽4米,深0.6米。
5.1 设计计算
5.1.1 防冲计算
5.1.1.1 计算公式
墙基冲刷有纵向冲刷和斜向冲刷两种情况,根据《堤防工程设计规范》(GB50286—2013),平顺护岸冲刷深度公式如下:
0[()1]cp n s c
U h H U =⨯- 21cp U U ηη
=+
050()c H U d = 其中:
h s —局部冲刷深度(m);
H 0—冲刷处的水深(m);
U cp —近岸垂直平均流速(m/s);
U —行近流速(m/s),根据水文计算成果,取最大流速1.20m/s
n —与防护岸坡在平面上的形状有关,取n=1/4。
η—水流流速不均匀系数,根据水流流向与岸坡交角α 查表D.2.2 采用。
; d 50—床沙的中值粒径(m);
γs ,—泥沙的容重(kN/m 3)
γ—水的容重(kN/m 3)
5.1.1.2 计算结果
经计算,
顺向冲刷深度为0.6~1.0m,故顺向冲刷埋深取1.0m;
斜向冲刷深度30°以内,冲刷深度为0.9~1.18m,故30°以内的斜冲基础埋深取1.2m;
斜向冲刷深度30°以上,冲刷深度为1.2~1.46m,30°以上的斜冲基础埋深取1.5m。
表5.6.1防冲计算结果表。
涵洞冲刷计算一、涵洞冲刷计算的重要性涵洞作为桥梁、道路、隧道等工程的重要组成部分,其稳定性直接影响到整个工程的安全。
而在涵洞的施工和运营过程中,冲刷现象是一个不容忽视的问题。
涵洞冲刷计算就是为了预测和评估涵洞在不同条件下遭受冲刷的影响,从而采取相应的措施确保涵洞的稳定性和安全性。
二、涵洞冲刷计算方法1.冲刷公式涵洞冲刷计算主要依据冲刷公式进行,冲刷公式为:Q = K × I × A,其中Q表示冲刷量,K表示冲刷系数,I表示水流速度,A表示冲刷面积。
2.冲刷系数的确定冲刷系数K是衡量冲刷作用的一个重要参数,其值与土壤类型、水流速度、涵洞结构等因素密切相关。
通常需要通过现场试验或经验公式来确定。
3.土壤类型的影响不同的土壤类型对涵洞冲刷的影响程度不同。
一般来说,砂质土壤和砾质土壤的冲刷作用较强,粘性土壤的冲刷作用较弱。
在实际计算中,需要根据土壤类型调整冲刷系数。
三、涵洞冲刷计算实例以某高速公路涵洞为例,首先获取涵洞所在地的土壤类型、水流速度等基本参数,然后根据冲刷公式和经验公式确定冲刷系数K。
接着,将相关数据代入公式,计算出涵洞在不同水位、不同降雨强度下的冲刷量,从而评估涵洞的稳定性。
四、提高涵洞冲刷计算精度的措施1.完善现场观测数据:增加观测次数,提高观测数据的精度和可靠性。
2.优化计算模型:结合工程实际情况,不断调整和完善冲刷计算模型,使之更符合实际工况。
3.引入先进技术:利用现代化监测手段,如遥感技术、数值模拟等,提高冲刷计算的准确性。
五、结论涵洞冲刷计算是评估涵洞稳定性的一项重要工作。
通过合理的计算方法和措施,可以有效预测和预防涵洞冲刷现象,确保工程的安全和稳定。
二.顺坝及平顺护岸冲刷深度计算
1.水流平行于岸坡产生的冲刷深度计算计算公式
式中:
h B -局部冲刷深度(m),从水面算起;
h p -冲刷处的水深(m),以近似设计水位最大深度代替;V cp -平均流速(m/s);
V 允-河床面上允许不冲流速(m/s);
n-与防护岸坡在平面上的形状有关,一般取n=1/4;
2.水流斜冲防护岸坡长生的冲刷深度计算公式
式中:
Δh p
-从河底算起的局部冲深(m);α-水流流向与岸坡交角(度);m-防护建筑物迎水面边坡系数;
d-坡脚处土壤计算粒径(cm)。
对非粘性土,取大于15%(按重量计)的筛孔直径;对粘性土,取表D.22-1的当量V j -水流的局部冲刷流速(m/s);
V j 的计算
计算公式
式中:
B 1-河滩宽度(m),从河槽边缘至坡脚距离;Q 1-通过河滩部分的设计流量(m 3/s);H 1-河滩水深(m);
堤岸冲刷深度计算
η-水流流速分配不均匀系数,根据α角查表D.2.2-2;
计算公式
式中:
Q-设计流量(m 3/s);
W -原河道过水断面面积(m 2);W p -河道缩窄部分的断面面积(m 2);
土,取表D.22-1的当量粒径值;
V jαd△H P
(m/S)(º)(m)(m)
平直堤
段1.7642679950.50.0060.105278455
转湾堤
段1.76426799100.50.0060.391646627
桩号m 要求堤基埋深(m)。
4.4.4 护岸冲刷深度计算蹦河河床多为砂砾石,建堤后,改变了原河槽流态,其流速超过了河床的允许流速,将对堤脚产生冲刷。
需设置护脚防止堤冲刷破坏。
护脚埋深的计算,选择不同的代表断面,计算10年一遇冲刷深度。
采用《水力计算手册》所列公式计算。
⑴水流平行于岸坡产生的冲刷可按下式计算:h B=h P×[(V cp/V允)n-1]式中:h B ——局部冲刷深度(m);h P ——冲刷处的水深(m),以近似设计水位最大深度代替;V cp——平均流速(m/s)V=Q/A=2.25 m/s;V允——河床面上允许不冲流速(m/s),按地质条件确定V允=1.05;n ——与防护岸坡在平面上的形状有关,一般取n=1/4;计算结果h B=0.11m。
t ——护脚在冲刷线以下超深t=0.5m。
(2)水流斜冲防护岸坡生产的冲刷按下式计算:△h p={(23tan(α/2)V j2)/(1+m2)0.5*g}-30d式中:△h p——从河底算起的局部刷深度(m);α——水流流向与岸坡交角,α=60°;m——护岸迎水坡边坡系数;d——坡脚处土壤计算粒径,取d=3cm;V j——水流偏斜时,水流局部冲刷流速,V j=Q1/B1H1*[ (2β/(1+β) ]。
Q1——通过河滩部分的设计流量;B1——河滩宽度,从河槽边缘至坡脚距离;B1=70mH1——河滩水深;取H1=6mβ——水流流速分配不均匀系数,与α有关,通过查表查得。
通过计算右岸顺坝的冲刷深度△h p=0.8m,t=0.5m见表4-2。
表4-2 护脚冲刷深度计算表(单位:米)为解决冻胀问题,根据已确定的水利坡度和计算的冲刷深度确定:浆砌石坝基础埋深1.5米,0+000断面~0+800断面总坝高为2.5m,地面以上1.0 m,地面以下1.5m。
通过计算和现场踏勘,确定在桩号0+200~0+500段浆砌石坝脚设置石笼水平铺盖,长300米,宽4米,深0.6米。
cm cg c
c d p h B B Q Q A h 66
.090
.02)1(04.1⎪
⎪⎭⎫ ⎝
⎛-⎪
⎪⎭⎫
⎝⎛=μλ
12t c c
Q Q Q Q +=
15
.0⎪⎪⎭⎫
⎝⎛=z z d H B A
式中:
h p ——桥下一般冲刷后的最大水深(m); Q p ——频率为P %的设计流量(m 3/s);
Q 2——桥下河槽部分通过的设计流量(m 3/s),当河槽能扩宽至全桥时取用Q p ; Q c ——天然状态下河槽部分设计流量(m 3/s); Q t1——天然状态下桥下河滩部分设计流量(m 3/s);
B cg ——桥长范围内的河槽宽度(m),当河槽能扩宽至全桥时取用桥孔总长度; B z ——造床流量下的河槽宽度(m),对复式河床可取平滩水位时河槽宽度; λ——设计水位下,在B cg 宽度范围内,桥墩阻水总面积与过水面积的比值; μ——桥墩水流侧向压缩系数; h cm ——河槽最大水深(m);
A d ——单宽流量集中系数,山前变迁、游荡、宽滩河段当A d >时,A d 值可采用1. 8;
H z ——造床流量下的河槽平均水深(m),对复式河床可取平滩水位时河槽平均水深。
②非粘性土河床桥墩局部冲刷计算
桥渡冲刷的产生是由于桥墩阻碍了水流,使水流形态发生变化,一般在墩前两侧发生集中现象,引起动能增加;另一方面水流受阻后部分动能转化为位能,由于水流形态变化,桥墩附近水流冲刷能力加大,在桥墩处产生冲刷坑。
局部冲刷计算公式
当V ≤V 0时,⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=0015.06.012'V V V h B K K h p
b ηε
当V >V 0时,2
0015.06.012'n p
b V V V h B K K h ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=ηε
24.02
.22375.00023
.0d d
K +=η 5.00)7.0(28.0+=d V
55.00)5.0(12.0'+=d V
d V V
n lg 19.023.002)(+=
式中:
h b ——桥墩局部冲刷深度(m): K ξ——墩形系数; B1——桥墩计算宽度(m); h p ——一般冲刷后的最大水深(m); d ——河床泥沙平均粒径(mm); K η2——河床颗粒影响系数;
V ——一般冲刷后墩前行近流速(m/s), V o ——河床泥沙起动流速(m/s); V ,0——墩前泥沙起冲流速(m/s); n 2 ——指数。
冲刷深度计算数据及结果详见表1。
表 1 桥梁冲刷数据及结果表
冲刷深度计算结果详见表4-18。
表 4-18桥梁冲刷深度计算表。