冲刷深度计算2017.9.3

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

参考资料
《城市防洪工程设计规范》（CJJ50-92）《防洪标准》（GB50201-94）
《堤防工程设计规范》（GB50286-98）1、护岸冲刷深度计算
依据《堤防工程设计规范》（GB50286—98）①顺坝及平顺护岸冲刷深度计算：
式中：h S
H p —冲刷处的水深（ｍ）；
U cp —近岸垂线平均流速（ｍ／ｓ）；
U C —泥沙的启动流速（ｍ／ｓ）；粘性与沙质河床采用张瑞瑾公式计算，卵石
ｎ—与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取ｎ＝1/4-1/6.河床采用长江科学院公式计算；
d
50—河床的中值粒径（ｍ）；H 0—行进水流水深（ｍ）；
r s ,r分别为泥沙与水的重度（KN/m 3),g为重力加速度（m/s 2).U cp 的计算应符合下列规定：
式中：
U—行近流速（ｍ／ｓ）；
η—水流流速分配不均匀系数，根据水流流向与岸坡交角α角查表采用。

② 结论:防洪堤基础冲刷深度平顺段及凸岸段设计值取1.5m,凹岸斜冲段设计值取2m.
白龙江杜坝段河道冲刷深度计算书。

Vz
0.33(
1 IL
)hp3
/
5
④对于粘性土河滩，按式（7.26)计算一般冲刷深度hp时：
Vz
0.33(
1 IL
)hp1/
6
• 3.桥台冲刷计算 （1）桥台的冲刷机理
桥台附近的水流由于主流区（无旋流动），下游回流区（有旋 流动）和上游滞流区（有旋流动）三部分组成。被束窄的主流导 致上游壅水和河道的一般冲刷。急速绕过桥台的水流，在桥台上 游边缘与壁面边界层分离，形成强烈的竖轴旋涡体系，并不断地 向下游扩散，形成回流区。旋涡中心形成负压，吸起床面泥沙， 卷向下游回流区沉淀下来，形成桥台冲刷和回流区淤积，如下两图 所示。桥台前缘上游侧，水流与桥台壁面分离处，不断生成旋涡。 涡心床面泥沙压强较无旋涡处的压强减小。这里流速最大，床面压 强最小，冲刷最深。
hp
qm ax Vz
Ad
Qp ( hmax )5/3
Lj h
Ed
1/
6
h2/3 p
hp
Ad [
Qp ( hmax
Lj h
Ed 1/ 6
)5 / 3 ]3 / 5
•
•
hp
Ad [
Qc ( hcm
Bcj hc
Ed 1/ 6
)5 / 3 ]3/ 5
（64-1修正式）
• ② 64-2简化式 （自己看P147的推导）
(V
V0) V0
hb
K
K
2
B0.6 1
h0.15 p
(V
V0 V0
)n2
K 2
0.0023 d 2.2
0.375d 0.24
V0 0.28(d 0.7)0.5
V0 0.12(d 0.5)0.55

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。