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桥梁设计之桥下河床冲刷过程预计算

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第六章 桥下河床冲刷计算

第六章 桥下河床冲刷计算
0.90
3
4
h1
Qcp h p 1.04 A Q c
WUHEE
Bc 1 B 2
0.66
hmax
二、粘性土河床的桥下一般冲刷 平均粒径小于0.05mm的泥沙，称为粘性土。 土力学中反映粘土粘结力大小的指标为液性 指数IL和孔隙率e。 IL和e越小，粘土的粘结力越 大，抗冲能力越强，冲止流速也就越大。
Z jd Z s hp hb h c
WUHEE
第三节 小桥涵进出口沟床加固
小桥涵修建后造成水流集中，流速增加，为防止冲刷， 危及桥涵基础和路基安全，在小桥涵进出口均应作铺 砌加固。 从实际工程遭破坏的情况来看，小桥涵进出口加固不当 常是导致破坏的主要原因，并且出水口引起的问题又 较进水口多。 对于小桥，其孔径是根据河床铺砌类型的允许流速值决 定的，其进出口沟床要采用同类铺砌规格。小桥进出 口的铺砌范围以及深度等的计算可参照涵洞进出口的 计算方法进行。
1 23 Vs 0.23 h p I L
Qp h max L j h hp 1.3 1 0.23 I L
WUHEE
53 35
1.3
1 Vs 0.22 I e L
冲刷停止时桥下的垂线水深表示该垂线处 的一般冲刷深度。一般冲刷停止时桥下的垂线 平均流速，称为冲止流速。 《公路桥位勘测设计规范》（JTJ062-91)： 64-1修正公式，64-2简化公式
WUHEE
1. 64-1修正公式 根据谢才公式，得桥下冲刷前最大单宽流量与平 均单宽流量的关系：
h qm q m ax h
n
三、粘性土河床的局部冲刷计算

桥梁设计之桥下河床冲刷过程预计算

桥梁设计之桥下河床冲刷过程预计算

桥梁设计之桥下河床冲刷过程预计算桥梁设计中，桥下河床冲刷是一个重要的考虑因素。

河床冲刷是指水流对河床表面的侵蚀和搬运作用，导致河床深度增加或者流速加剧，从而对桥梁结构的稳定性和安全性造成潜在威胁。

为了预计算桥下河床冲刷过程，需要考虑以下几个方面：1.水动力条件：水的流速是决定河床冲刷程度的关键因素之一、因此，需要测定或估算桥北河段的流速，并将其作为输入条件用于模拟计算。

2.河床形态：河床的形态特征对于决定河床冲刷的程度和机理有着重要影响。

河床形态包括河床横断面形状、纵向坡度、河床材料等。

需要进行对河床的调查测量，并将其作为模拟计算的输入条件。

3.底床材料：底床材料的物质性质，如粒径分布、比重等，对河床冲刷的程度和速率有着显著的影响。

需要对底床材料选择进行粒度分析和物理性质测试，并将其作为模拟计算的输入条件。

4.侵蚀机理分析：根据水动力条件、河床形态和底床材料特征，可以通过数学模型对河床冲刷机理进行分析和预测。

常用的数学模型包括稳态均衡模型、非稳态均衡模型、非稳态水沙模型等。

通过选择合适的模型，可以模拟桥下河床冲刷过程，预计算河床冲刷的程度和速率。

5.设计桥台和桥墩：根据预计算结果，需要合理设计桥台和桥墩的结构和布置。

桥梁设计中，通常会采用防冲刷措施，如设置防冲刷装置、铺设防冲砾石、加固岸坡等方式来减轻河床冲刷的影响。

根据预计算结果进行桥梁设计，可以提高桥梁的稳定性和安全性。

总之，预计算桥下河床冲刷过程需要综合考虑水动力条件、河床形态、底床材料和侵蚀机理等因素。

通过合理选择数学模型，预计算河床冲刷的程度和速率，并根据结果进行桥梁设计，可以提高桥梁的稳定性和安全性。

在实际工程中，需要结合具体情况综合考虑，确保桥梁的设计符合工程要求。

冲刷计算

冲刷计算

4.3 冲刷与淤积分析计算建桥后，由于桥墩的束水作用，桥位处河床底部将发生下切冲刷。

根据工程地质勘探报告，该桥桥址处，河床冲刷层为亚粘土。

河床的冲刷计算按粘性土河床处理。

4.3.1一般冲刷计算采用《公路桥位勘测设计规范》中8.5.4-1式85135'233.0⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫⎝⎛=L c mc c p I h h B Q A h μ（4-3式）式中, h p --桥下一般冲刷后的最大水深(m);Q 2--河槽部分通过的设计流量（m 3/s ）； μ—桥墩水流侧向压缩系数，查《公路桥位勘测设计规范》中表8.5.3-1；h mc--桥下河槽最大水深（m ）； c h --桥下河槽平均水深（m ）；A —单宽流量集中系数，5.0⎪⎪⎭⎫⎝⎛=H B A ,B 、H 为平滩水位时河槽宽度和河槽平均水深。

A=1.0～1.2'c B --桥下河槽部分桥孔过水净宽（m ） ,当桥下河槽扩宽至全桥时'c B 即为全桥桥下过水净宽；I L --冲刷坑范围内粘性土液性指数，在本公式中I L 的范围为0.16～1.19。

根据工程地质勘探报告，牧野桥I L =0.67。

经计算得：现状河道条件下，该桥100年一遇设计洪水位为72.73m 时，一般冲刷完成后，主槽最大水深h p 为9.19m ，最大冲坑深3.58m 。

按规划整治后的河道条件下，该桥100年一遇设计洪水位为71.30m 时，一般冲刷完成后，主槽最大水深h p 为6.42m ，最大冲坑深1.26m 。

4.3.2 局部冲刷计算牧野路卫河桥设计墩宽b=2.40m ，桥墩的走向与水流方向一致，墩形计算宽度B 1=2.40m ，查《公路桥位勘测设计规范》附录16，K ξ =0.98。

一、现状河道条件下，该桥100年一遇设计洪水位为72.73m 时，一般冲刷完成后，主槽最大水深h p 为9.19m ，H p /B 1=3.83>2.5，根据《公路桥位勘测设计规范》采用该规范中的8.5.4-3式V I B K h L b 25.16.0183.0ξ= （4-4式）式中，h b --桥墩局部冲刷深度(m);K ξ--墩形系数；B 1--桥墩计算宽度（m ）； hp--一般冲刷后最大水深 (m);d -- 河床泥沙平均粒径, d =0.0145（mm ）；V-- 一般冲刷后墩前行进流速(m/s)3261ph d E V = =1.43E —与汛期含沙量有关的系数，查《公路桥位勘测设计规范》中表8.5.3-２，E=0.66。

Chapter06-桥梁墩台冲刷计算

Chapter06-桥梁墩台冲刷计算

4
g s1 11
4
1
Q1 B1 h 1
1－上游天然河道河槽流速，m / s；
B1－上游天然河道河槽河宽，m ；
h 1－上游天然河道河槽平均水深，m ；
故
Q 1 G1 1 Bh 1 1
B 1
4
64－2公式
桥下断面的排沙量
G2 g s 2 Q 2 4 B2 j＝ 2 2 B2 j＝ 2 B h 2j 2 Q 2 B B 2 2j 2j B2 j h 2
3 5
hm ax h
Qcp L j hp 1 0.22 I L e
1 z 0.22 I L 3e
1.3
5

1.15
hP
2 3
hm ax h
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。
4
(1 ) B 2
4
2 hP 1

1 4
Q 2 Q 1
B1 (1 ) B 2
h 1
3 4
考虑单宽流量分布不均匀和集中趋势的影响。
Q 2 hP K Q 1

冲刷计算

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。

第六章冲刷计算

第六章冲刷计算
在实际工作中，一般可根据桥位河段的类型， 通过选择“计算断面”的方法来确定自然冲刷深度。
计算断面选择：
平原顺直型河段：桥位上游附近最大水深断面
最大水 深断面
:.· :.·
:.·:.·
:.·:.· ::..·· :.·:.·
hmax
h
平原弯曲型河段：桥位上游附近河湾半径最小的河 湾顶点断面
hmax h
E为经验系数，与历年汛期最大月平均含沙量的 平均值Spj有关。当Spj <1.0kg/m3，E=0.46；
当Spj=1.0~10.0kg/m3，E=0.66；
当Spj > 10.0kg/m3，E=0.86。
将式（6-3）（6-5）代入（6-1）：
3
3
hP
AQP
1
Lj Ed 6
( hmax h
)53
i ,Ci , hi 为冲刷前桥下各部分（包括河槽、河滩部 分）的过水面积、谢才系数、平均水深。
③ 当桥孔压缩部分河滩，桥下河槽会扩宽至全桥， 则认为桥下全部为河槽，Lcj = Lj = L-nd，QcP=QP，
hc 不变。
④ hmax 值的确定：通常按桥位上游附近枯水位或中 hc
低水位实测过水断面图求得；也可利用设计水位时的 实测桥位断面图求得。
Q2 QP B2 L
6.1.1 粘性土河床一般冲刷计算 （cohesive soil river bed general scour calculation）
平均粒径小于0.05mm的泥沙称为粘性土。粘性土 颗粒很细，在其表面形成很薄且结合紧密的薄膜水， 使颗粒之间具有一定的粘性力。土力学中，用液性指 数IL表示粘性土粘结力大小的指标。
游荡型和变迁型河段：在桥位断面上、下游桥位河 段内取若干河床断面重叠后的外包线。

第六章 冲刷计算及导治建筑物的布设


第六章 冲刷计算及导治建筑物的布设
1940年，美国华盛顿州的塔科玛峡谷上花费640万美 元，建造了一座主跨度853.4米的悬索桥。建成4个月后，于 同年11月7日碰到了一场风速为19米/秒的风。虽风不算大， 但桥却发生了剧烈的扭曲振动，且振幅越来越大（接近9 米），直到桥面倾斜到45度左右，使吊杆逐根拉断导致桥 面钢梁折断而塌毁，坠落到峡谷之中。人们在调查这一事 故收集历史资料时，惊异地发现：从1818年到19世纪末， 由风引起的桥梁振动己至少毁坏了11座悬索桥。
局部冲刷坑的组成：
下部是河底向下反向旋涡淘刷形成的，边坡比较陡，坑的范围 也不大；
上部是当下部冲刷坑形成后，床沙下塌形成的，其边坡接近于 土壤水中的安息角α，其范围随着下部冲刷坑的下降而加大；
在墩后一对竖轴漩涡，使得墩后的泥沙发生淤积。
滞 流 区 C) ( 回 流 区 B) ( 主 流 区 A) (
平均水深。
第六章 冲刷计算及导治建筑物的布设
（2）河滩及人工渠道部分
桥下河滩冲刷后，只有当流速降低到土壤容许不冲
刷流速时，才逐渐停止，其冲止流速为河滩土壤容许不
冲刷流速。桥下河滩部分的一般冲刷深度为：
5
hp
At
Q t ( hmt Bt ht
v H1
5
)3
6
B t — 桥下河滩部分桥孔过水净宽； v H 1 — 水深1m时非黏性土的不冲刷流速；
桥下河槽的一般冲刷主要是通过推移质的运 动来完成的。可以根据河槽断面推移质输沙量的 平衡条件，导出一般冲刷计算公式。
第六章 冲刷计算及导治建筑物的布设
推移质输沙率：
单位时间内，在河槽单位宽度过水断面上通过的推移 质数量，称为推移质输沙率(kg/s.m)。

桥墩和桥台一般及局部冲刷原理及计算公式


四. 行近流速和行近水深 假定局部冲刷是在一般冲刷完成后进行的，应取一般冲刷后最 大水深作为行近水深和一般冲刷后垂线平均流速作为行近流速。 按输沙平衡原理计算一般冲刷时，行近流速的计算可近似采用 下式：
第五节 桥台冲刷
一 桥台绕流的水流结构
桥台附近水流构成： 主流区A； 下游回流区； 上游滞留区。
2 上游来沙条件，即上游来沙量及其粒径的变化
流量大，挟砂能力强，泥沙颗粒也大，对河床冲刷严重， 变形快。
3 河床地质、土质条件、河床比降为河床演变提供边界条 件。
三 河相关系
造床流量—河床形态是在无数次洪水过程中、水沙相互作用下 连续演变的结果。为研究河相关系，人们引入“一个与多年连续 造床作用相当的某个流量数值”。 在桥梁工程中，取与河滩水位齐平时的河槽流量作为造床流量。
单颗粒泥沙在静止的无限大的清水水体中匀速下沉的速度(cm/s)。
二、 泥沙的运动 泥沙的起动—在水流推动下，床面泥沙颗粒由静止开始运动。 起动流速---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上的平均流速 。
0
0
张瑞瑾起动流速公式：
0
(h d
)0.14 (29d
10 h 0.000000605 d 0.72
起冲流速
起动流速
1964年，桥渡冲刷学术会议为了制定桥渡局部冲刷公式，假定：
清水冲刷
冲刷深度hb 随行近流速 直线增加；动床冲刷
冲刷深度h b随行近流速 呈下凹曲线形式增大；在
处这两种状态是连续的。
二. 65-2公式和65-2修正公式 1.65-2公式
---墩形系数，见表6-4-1
---计算墩宽
泥沙类型
悬移质 推移质 床沙

浅析桥梁一般冲刷计算

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。

自己的冲刷公式

1、河滩部分一般冲刷注:非粘性土河床的一般冲刷(就一个公式)h p=[(h tm/h tq)5/3Q1/(μB tj)/(V H1)]5/6 Q1= Q P Q t1/(Q C +Q t1)h tm—桥下河滩最大水深；123.45－116.75=6.70mh tq—桥下河滩平均水深； 6.0mB tj—河滩部分桥孔净长；1240－362－38=840mV H1—河滩水深1m时非粘性土不冲刷流速；0.38m/s2、河槽部分一般冲刷计算注:64-2简化式 非粘性土河床的一般冲刷h p = 1.04(A d Q2/ Q C)0.90{B C/[(1－λ)μB cg ]}0.66h cm A d—单宽流量集中系A =(√B C/H C)0.15B C—天然状态下河槽宽度；362mH C—平滩水位时河槽平均水深；4.04mQ2—桥下河槽部分通过的设计流量；Q2= Q P Q C/(Q C +Q t1)3、河滩局部冲刷注:65-1按65-1式计算V=Ed1/6 h p2/3式中：V— 一般冲刷后墩前行进流速；V0=0.0246(h p/d)0.14√(332d+(10+ h p)/d0.72)E-含砂率，见P28式中：V0—河床泥沙起动流速；0.081748∵V > V0∴h b=KξKη1B10.6(V－V0’)/ [(V－V0’)/(V0－V0’)]n1式中：Kξ — 墩形系数； Kξ=1.10B1 — 桥墩计算宽度； B1=L－b=6－4=2mKη1 — 河床颗粒影响系数；Kη1 =0.8(1/d0.45+1/d0.15)V0’ — 墩前泥沙始冲流速；V0’=0.462(d/B1)0.06V0式中：d —河床泥沙平均粒径; 0.5mm (由地质资料可知)n1 —指数n1= (V0/V)**（0.25d-0.19）4、河槽桥墩局部冲刷按65—2式计算V0=0.28(d+0.7)0.5式中：V0—河床泥沙起动流速；V=(A d0.1/1.04)(Q2/ Q C)0.1{B C/[(1－λ)μB cg)]}0.34(h cm/h c)2/3V C式中：V— 一般冲刷后墩前行进流速；H C—平滩水位时河槽平均水深；4.04mQ2—桥下河槽部分通过的设计流量；Q2= Q P Q C/(Q C +Q t1)Q C—天然状态下河槽流量；6700 m3/sQ p —设计流量；13960 m3/s式中：V— 一般冲刷后墩前行进流速；V0’ — 墩前泥∵V > V0V0’=0.12(∴h b=KξKη2B10.6 h p0.15 [ (V－V0’)/V0]n2n2 —指式中：Kξ — 墩形系数； Kξ=1.10n2= (V0/V B1 — 桥墩计算宽度； B1=L－b=6－4=2mh p = 1.04(A d Q2/ Q C)0.90{B C/[(1－λ)μB cg)]}0.66h cmKη2 — 河床颗粒影响系数； Kη2 =0.375d0.24+0.0023/d2.2按6.2.1—1式计算,L j=K q(Q P/Q C)n3B c按6.2.1—2式计算, Lj=Q P/(βq C),β=1.19(Q c/Q t)0.10β—水流压缩系数q c —河槽平均单宽流量,q c=Q c/B c需要填充的数据床的一般冲刷—单宽流量集中系数d=(√B/H)0.15dA d—单宽流量集中系数A =(√B/H)0.15V0’ — 墩前泥沙始冲流速；V0’=0.12(d+0.5)0.55n2 —指数；n2= (V0/V)0.23+0.19lgd。

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在实际工作中，一般可根据桥位河段的类型， 通过选择“计算断面”的方法来确定自然冲刷深度。
计算断面选择：
平原顺直型河段：桥位上游附近最大水深断面
最大水 深断面
:.· :.·
:.·:.·
:.·:.· ::..·· :.·:.·
hmax
h
平原弯曲型河段：桥位上游附近河湾半径最小的河 湾顶点断面
hmax h
建桥后，除了河床的自然演变外，还有桥梁墩台 对水流和泥沙运动的干扰而引起河床的冲刷，它们交 织在一起，同时进行，所以桥下冲刷过程十分复杂。
桥梁墩台周围河床的最大冲刷深度，是设计桥 梁墩台基础埋置深度的依据。
最大冲刷深度是各种因素综合作用的结果，十分 复杂。为了便于研究和计算，桥涵水文中把这一复杂 的冲刷过程简化为独立的三部分——自然冲刷、一般 冲刷、局部冲刷，并假定它们相继发生，可以分别计 算，然后叠加，作为墩台的最大冲刷深度，并据以确 定墩台基础的埋置深度。
(6 6)
QcP为桥下河槽部分通过的设计流量； Lcj为桥下河槽部分的桥孔净长。 应用说明：
① 当桥下断面全为河槽，Lcj = Lj = L- nd，QcP = QP。
垂线 ZS
深表示该垂线处的一 般冲刷深度，以hP表 示。桥下一般冲刷停
hP Vs
止时的垂线平均流速，
称为冲止流速，以Vs表示，m/s。
6.1.1 非粘性土河床一般冲刷计算
（non-cohesive soil river bed general scour calculation） 1、64-1修正式（按冲止流速建立的公式）
游荡型和变迁型河段：在桥位断面上、下游桥位河 段内取若干河床断面重叠后的外包线。
桥位
hmax
h
山区河段： 桥位断面
在河床演变不甚激烈的桥位河段，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 深可能下移，实际工作中常采用桥位上游附近实测 或调查的最大水深作为计算断面的最大水深。
qs Aqmax
(6 3)
A称为单宽流量集中系数。
A 0.15 ( B )0.15
H
(6 4)
稳定河段：A=1.0~1.2；次稳定河段：A=1.3~1.4；不稳
定河段：A=1.5~1.7，最大不超过1.8。
冲止流速：
Vs
E d h 1 6
2 3
P
(6 5)
式中，d 为河槽泥沙平均粒径，mm；
称为一般冲刷。
随着一般冲刷的发
ZS
展，河床不断刷深，桥
下断面逐渐扩大，过水
断面面积不断增大。
随着桥下断面的扩大，流速相应降低，水流挟沙 能力也随之降低。当流速降低到不能继续冲刷河床时， 冲刷即趋于停止了。此时，桥下过水断面最大，一般 冲刷的深度也达到最大。
表示方法：
பைடு நூலகம்
通常用一般冲刷 停止时桥下的垂线水
建立的概念：
垂线
任一垂线，在一般冲
刷的过程中，当断面扩大 使垂线的平均流速降到该 垂线的冲止流速时，冲刷 就停止了，一般冲刷深度
hP Vs
达到最大，并且桥下所有垂线的冲刷都停止时，整个 桥下断面的一般冲刷就停止了。
取桥下断面为计算断面： 按水力学的连续方程，单宽流量：
Q V q hV
h q V
桥梁墩台冲刷计算中 如何简化复杂的冲刷
过程？
§6.1 桥下一般冲刷计算
（general scour of bridge pier）
建桥以后，桥孔压缩水流，桥下流速增大，引起 整个桥下断面河床的冲刷，称为一般冲刷。
建桥以后，桥孔压缩水流，桥下流速增大，水流 挟沙能力随之增大，引起整个桥下断面河床的冲刷，
5
AQP
1
Lj Ed 6
5
hmax h
(6 6)
QP为设计流量； Lj为桥孔净长。 适用条件：桥下全部为河槽（单式断面）或桥下河 槽部分（复式断面）。
桥下河槽部分，故可改为：
3
3
hP
AQcP
Lcj Ed
1 6
( hmax hc
)5 3
5
AQcP
1
Lcj Ed 6
5
hmax hc
对任一条垂线：
h q V
取最大水深垂线：当V=Vs时，h=hP， q=qs。
hP
qs Vs
(6 1)
qs为一般冲刷停止时桥下最大单宽流量。
求刚建桥，冲刷前的最大单宽流量 qmax。先求平均 单宽流量：
q QP
Lj
式中，Lj为桥孔净长；μ为侧收缩系数（压缩系数）。
由谢才-曼宁公式：
QP
21
R J3 2 n
E为经验系数，与历年汛期最大月平均含沙量的 平均值Spj有关。当Spj <1.0kg/m3，E=0.46；
当Spj=1.0~10.0kg/m3，E=0.66；
当Spj > 10.0kg/m3，E=0.86。
将式（6-3）（6-5）代入（6-1）：
3
3
hP
AQP
1
Lj Ed 6
( hmax h
)53
Bh
2
h3
J
1 2
n
5
B h J3
1 2
n
q
5
1 h J3
1 2
n
qmax
15
1
3
2
n h J max
qmax
( hmax
)5 3
q
h
qmax
q( hmax )53 h
将q
QP
Lj
代入qmax，得：
qmax
QP
(
hmax
)5 3
Lj h
（1）河槽部分
(6 2)
冲刷停止后最大单宽流量与冲刷前最大单宽流量 的关系：
桥梁设计之桥下河床冲刷过程 预计算
（Bridge Pier Scour Calculation）
为了保证桥梁的安全和顺利宣泄洪水，桥梁不但 要有足够的桥孔长度和桥梁高度，而且，墩台基础还 要有足够的埋置深度，以免遭受洪水冲刷破坏。因此， 设计桥梁时，还必须合理的预计桥梁使用期内河床的 演变和墩台的冲刷，为确定墩台基础的埋置深度提供 依据。
天然河床由泥、土、沙、石等组成，统称为河流 泥沙（river sediment）。
河道中的水流和泥沙总是在不停的运动着，床面 上的泥沙被水流冲起带走，使床面下切，形成河床的 冲刷；水流所挟带的泥沙沉积下来，使床面淤高，形 成河床淤积。在水流和泥沙的相互作用下，河床总是 在不停地冲淤变化，构成了河床的自然演变。
hs h hP hb
自然冲刷、一般冲刷、局部冲刷形成的原因各 不相同。
自然冲刷地确定方法： 由于影响河床演变的因素非常多，而且错综复杂，
难以得到可靠的计算结果。目前在实际工作中，主要 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，估计建桥以后可能发生的河床演 变，作为设计桥梁墩台的自然冲刷深度。