工程地质与桥涵水文教学作者盛海洋14.pptx

机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材一、学习目标：1.了解调治构造物的类型和作用了解调治构造物的类型和作用;2.熟悉桥下一般冲刷计算；熟悉桥下一般冲刷计算；3.熟悉桥墩局部冲刷计算；熟悉桥墩局部冲刷计算；4.掌握墩台基底最浅埋置深度的确定掌握墩台基底最浅埋置深度的确定。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材二.本章重点和难点二二.本章重点本章重点1.桥下一般冲刷计算；桥下一般冲刷计算；2.桥墩局部冲刷计算；桥墩局部冲刷计算；3.墩台基底最浅埋置深度的确定。墩台基底最浅埋置深度的确定。三本章难点三本章难点1.桥下一般冲刷计算；桥下一般冲刷计算；2.桥墩局部冲刷计算；桥墩局部冲刷计算；3.墩台基底最浅埋置深度的确定。墩台基底最浅埋置深度的确定。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材冲刷的类型n桥梁墩台冲刷是一个综合冲刷过程，可分为桥梁墩台冲刷是一个综合冲刷过程，可分为三部三部分分：桥位河段因河床自然演变而引起河床的：桥位河段因河床自然演变而引起河床的自然自然演变冲刷演变冲刷；因建桥压缩水流而引起桥下整个河床；因建桥压缩水流而引起桥下整个河床断面普遍存在的断面普遍存在的一般冲刷一般冲刷；由于桥墩台阻水而引；由于桥墩台阻水而引起的河床起的河床局部冲刷局部冲刷。其实桥梁墩台冲刷是受多种。其实桥梁墩台冲刷是受多种因素同时交叉影响产生的，但是为了便于研究和因素同时交叉影响产生的，但是为了便于研究和计算，我们把墩台周围总的冲刷深度，假定为这计算，我们把墩台周围总的冲刷深度，假定为这三种冲刷先后进行，分别计算，然后叠加。三种冲刷先后进行，分别计算，然后叠加。n 机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材自然演变冲刷n对于河床的自然演变冲刷，目前尚无可靠的计对于河床的自然演变冲刷，目前尚无可靠的计算方法。一般可通过利用桥位上下游水文站实算方法。一般可通过利用桥位上下游水文站实测断面资料分析确定；也可通过对桥位河段的测断面资料分析确定；也可通过对桥位河段的实地调查，了解河道特性和历史演变情况，据实地调查，了解河道特性和历史演变情况，据以推算在桥梁使用年限内河床可能下降或上升以推算在桥梁使用年限内河床可能下降或上升的幅度，合理地加减墩台基础的埋置深度。的幅度，合理地加减墩台基础的埋置深度。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材第一节 桥下一般冲刷n基本概念：n一般冲刷一般冲刷：由于建桥后压缩水流而在桥下河床：由于建桥后压缩水流而在桥下河床全断面内发生的普遍冲刷，称为一般冲刷。全断面内发生的普遍冲刷，称为一般冲刷。n一般冲刷深度一般冲刷深度hP hP：系指桥下河床在一般冲刷系指桥下河床在一般冲刷完成后从设计水位算起的某一垂线水深。完成后从设计水位算起的某一垂线水深。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材一.河槽一般冲刷n河槽一般冲刷河槽一般冲刷h hP P的计算公式有以下三类：第一的计算公式有以下三类：第一类是按桥下河槽输沙平衡原理建立的类是按桥下河槽输沙平衡原理建立的64642 2简简化公式化公式和按垂线冲止流速建立的和按垂线冲止流速建立的64-164-1修正公式修正公式，此类公式用于此类公式用于非粘性土河床的一般冲刷计算非粘性土河床的一般冲刷计算；第二类是第二类是粘性土河槽一般冲刷公式粘性土河槽一般冲刷公式；第三类是；第三类是桥台偏斜冲刷计算包尔达可夫公式桥台偏斜冲刷计算包尔达可夫公式。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算1.64-2简化公式n1.64-21.64-2简化公式简化公式机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算1.64-2简化公式n式中：式中：Q Q2 2建桥后桥下河槽部分通过的设建桥后桥下河槽部分通过的设计流量（计流量（m m3 3/s/s），当桥下河槽能扩宽至全桥时），当桥下河槽能扩宽至全桥时（桥孔压缩水流很大，且河滩土质易冲），（桥孔压缩水流很大，且河滩土质易冲），Q Q2 2=Q=QP P；当桥下河槽不能扩宽时；当桥下河槽不能扩宽时,按式（按式（14-b14-b）计算；计算；n Q Qc c天然状态下河槽流量（天然状态下河槽流量（m m3 3/s/s）nQ Qt t天天然然状状态态下下桥桥下下河河滩滩部部分分设设计计流流量量（m m3 3/s/s）机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算1.64-2简化公式n式中：式中：nB B2 2建建桥桥后后桥桥下下断断面面河河槽槽宽宽度度（m m），一一般般情情况况下下B B2 2 =L=L（两两台台前前缘缘间间的的桥桥孔孔长长度度）；只只有有当当桥桥孔孔压压缩缩部部分分河河滩滩，而而桥桥下下河河槽槽又又不不扩扩宽宽时，时，B B2 2=B=Bc c（天然河槽宽度）；（天然河槽宽度）；n设设计计水水位位下下，在在B B2 2宽宽度度范范围围内内，桥桥墩墩阻阻水总面积水总面积A AD D，与桥下过水面积，与桥下过水面积A AOMOM的比值；的比值；n桥墩水流侧向压缩系数，见表桥墩水流侧向压缩系数，见表14-114-1；机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算1.64-2简化公式nh hmcmc桥下河槽最大水深（桥下河槽最大水深（m m）nA Ad d单单宽宽流流量量集集中中系系数数，可可按按式式（14-1C14-1C）计计算算，山山前前变变迁迁、游游荡荡、宽宽滩滩河河段段当当A Ad d 1.81.8时时,A Ad d值值可可采采用用1.81.8；nB BZ Z造造床床流流量量下下的的河河槽槽宽宽度度（m m），对对复复式式河河床床可可取取平滩水位时河槽宽度，见图平滩水位时河槽宽度，见图14-114-1；nH HZ Z造造床床流流量量下下的的河河槽槽平平均均水水深深（m m），对对复复式式河河床床可取平滩水位时河槽平均水深，见图可取平滩水位时河槽平均水深，见图14-114-1。n其他符号意义同前其他符号意义同前机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材桥墩水流侧向压缩系数值表机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材桥墩水流侧向压缩系数值表注n注注：1.1.桥桥墩墩水水流流侧侧向向压压缩缩系系数数是是指指桥桥墩墩台台侧侧面面因因漩漩涡涡形形成成滞滞流流区区而而减减小小过过水水面面积积的的折折减减系系数；数；n2.2.当单孔净跨径当单孔净跨径L LO O45m45m时，可按时，可按=1-=1-0.375V0.375VP P/L/L0 0计算计算,对不等跨的桥孔可采用各孔对不等跨的桥孔可采用各孔值的平均值。单孔净跨径值的平均值。单孔净跨径200m200m的桥梁，取的桥梁，取 1.0 1.0。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算 2.64-1修正公式机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算 2.64-1修正公式机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算 2.64-1修正公式n式式中中 ：BBc c桥桥下下河河槽槽部部分分桥桥孔孔过过水水净净宽宽（m m），BBc c =B=Bo oB BD D(B(BD D为为河河槽槽中中桥桥墩墩总总宽宽)，当当桥桥下下河河槽槽能能扩扩宽至全桥时，宽至全桥时，B Bc c=L=Lj j （L Lj j为全桥桥孔过水净宽）；为全桥桥孔过水净宽）；n 桥下冲刷前河槽的平均水深（桥下冲刷前河槽的平均水深（m m）；）；n一一般般冲冲刷刷计计算算层层的的河河槽槽泥泥沙沙平平均均粒粒径径（mmmm），当当多多层土计算时，与层土计算时，与h hp p应为同层，否则重新计算；应为同层，否则重新计算；nE E与汛期含沙量有关的系数，按表与汛期含沙量有关的系数，按表14-214-2查用；查用；n其他符号意义同前。其他符号意义同前。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算 2.64-1修正公式 E值表机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材（二）.粘性土河槽一般冲刷公式n式中：式中：A Ad d单宽流量集中系数，单宽流量集中系数，A Ad d =1.0 =1.0 1.21.2；nI IL L冲冲刷刷坑坑范范围围内内粘粘性性土土液液性性指指数数，在在本本公公式式中中的的范范围围为为0.160.161.19;1.19;n其他符号意义同前。其他符号意义同前。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材（三）.桥台偏斜冲刷公式n式中：式中：hphp桥台偏斜冲刷后的水深（桥台偏斜冲刷后的水深（m m）；）；nP P冲冲刷刷系系数数，P=A/AP=A/Aj j，即即桥桥下下需需要要的的过过水水面面积积与与净净过水面积之比；过水面积之比；nh h冲冲刷刷前前桥桥台台处处水水深深（m m），通通常常左左右右桥桥台台各各以以前前缘水深计；缘水深计；n其他符号意义同前。其他符号意义同前。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材二、河滩一般冲刷(一）.非粘性土河滩一般冲刷公式机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材二、河滩一般冲刷(一）.非粘性土河滩一般冲刷公式式中：式中：QtQt桥下河滩部分通过的设计流量，桥下河滩部分通过的设计流量，按式（按式（14-5a14-5a）计算；）计算；nh hmtmt桥下河滩最大水深（桥下河滩最大水深（m m）；）；n 桥下河滩平均水深（桥下河滩平均水深（m m）；）；nBBt t河滩部分桥孔净长（河滩部分桥孔净长（m m）；）；nV VH1H1河河滩滩水水深深1m1m时时非非粘粘性性土土不不冲冲刷刷流流速速(m/s)(m/s)，按表，按表14-314-3查用；查用；n其他符号意义同前。其他符号意义同前。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材(一）.非粘性土河滩一般冲刷公式水深水深1m1m时非粘性土不冲刷流速时非粘性土不冲刷流速VH1 表表14-3机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材二、河滩一般冲刷（二）.粘性土河滩一般冲刷公式n式中符号意义同前。式中符号意义同前。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材第二节 桥墩局部冲刷n流向桥墩的水流受到桥墩阻挡，桥墩周围的水流向桥墩的水流受到桥墩阻挡，桥墩周围的水流结构发生急剧变化，水流的绕流使流线严重流结构发生急剧变化，水流的绕流使流线严重弯曲，床面附近形成螺旋形水流，剧烈淘刷桥弯曲，床面附近形成螺旋形水流，剧烈淘刷桥墩周围，特别是迎水面的河床泥沙，形成冲刷墩周围，特别是迎水面的河床泥沙，形成冲刷坑的现象，称为坑的现象，称为局部冲刷局部冲刷。引起局部冲刷的水。引起局部冲刷的水流结构如图流结构如图14-214-2所示。所示。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材图14-2 桥墩局部冲刷示意图机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材图14-2 桥墩局部冲刷示意图机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材第二节 桥墩局部冲刷n根据模型试验和观测资料可知，根据模型试验和观测资料可知，桥墩局部冲刷深度与桥墩局部冲刷深度与涌向桥墩的流速涌向桥墩的流速V V有关有关。当流速。当流速V V逐渐增大到一定数值逐渐增大到一定数值时，桥墩迎水面两侧的泥沙开始被冲走，产生冲刷，时，桥墩迎水面两侧的泥沙开始被冲走，产生冲刷，这时涌向桥墩的垂线平均流速称为墩前床沙的始冲流这时涌向桥墩的垂线平均流速称为墩前床沙的始冲流速速V V0 0。当。当V V继续增大时，冲刷坑逐渐加深和扩大，冲继续增大时，冲刷坑逐渐加深和扩大，冲刷坑深度刷坑深度h hb b与涌向桥墩的流速与涌向桥墩的流速V V近似呈直线关系。流速近似呈直线关系。流速V V增大到河床泥沙的起动流速增大到河床泥沙的起动流速V Vo o时，床面泥沙大量起动，时，床面泥沙大量起动，上游来的泥沙有些将滞留在冲刷坑内，因此，当上游来的泥沙有些将滞留在冲刷坑内，因此，当VVVV。时，冲刷坑的发展因有大量泥沙补给而减缓，冲刷坑时，冲刷坑的发展因有大量泥沙补给而减缓，冲刷坑的深度的深度h hb b与流速呈曲线关系（图与流速呈曲线关系（图14-314-3）。）。n 机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材图14-3 hbV试验曲线机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材第二节 桥墩局部冲刷n与此同时，冲刷坑内发生了土壤粗化现象，留与此同时，冲刷坑内发生了土壤粗化现象，留下粗粒泥沙，覆盖在冲刷坑表面上，增大了抗下粗粒泥沙，覆盖在冲刷坑表面上，增大了抗冲能力和粗糙度，一直到水流对河床泥沙的冲冲能力和粗糙度，一直到水流对河床泥沙的冲刷作用与河床泥沙抗冲作用达到平衡时，冲刷刷作用与河床泥沙抗冲作用达到平衡时，冲刷就停止了。这时冲刷坑外缘与坑底的最大高差，就停止了。这时冲刷坑外缘与坑底的最大高差，就是这一次水流最大局部冲刷深度。就是这一次水流最大局部冲刷深度。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材第二节 桥墩局部冲刷n影响局部冲刷的主要因素影响局部冲刷的主要因素有流速、墩形、墩宽、有流速、墩形、墩宽、水深和床沙粒径等。水深和床沙粒径等。局部冲刷深度局部冲刷深度h hb b通常是以通常是以一般冲刷一般冲刷h hp p完成后的标高起算，所表示的是桥完成后的标高起算，所表示的是桥墩垂线上的冲刷坑深度。现规范对桥墩局部冲墩垂线上的冲刷坑深度。现规范对桥墩局部冲刷计算有刷计算有两类计算公式两类计算公式：一类是用于：一类是用于非粘土河非粘土河床床的的65-265-2修正式和修正式和65-165-1修正式修正式；另一类是；另一类是粘性粘性土河床土河床的桥墩局部冲刷公式的桥墩局部冲刷公式。n 机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材一、非粘性土河床的桥墩局部冲刷非粘性土河床的桥墩局部冲刷（一）、65-2式(147a)机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材一、非粘性土河床的桥墩局部冲刷非粘性土河床的桥墩局部冲刷（一）、65-2式机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材一、非粘性土河床的桥墩局部冲刷非粘性土河床的桥墩局部冲刷（一）、65-2式n式中式中 ：h hb b桥墩局部冲刷深度（桥墩局部冲刷深度（m m）；）；K K墩形系数，见表墩形系数，见表14-414-4；B B1 1桥桥墩墩计计算算宽宽度度（m m），同同见见表表14-414-4，表表中中 h h应为应为h hp p；h hp p一般冲刷后的最大水深（一般冲刷后的最大水深（m m）；）；d d河床计算层泥沙的平均粒径河床计算层泥沙的平均粒径(mm)(mm)；V V一一般般冲冲刷刷后后墩墩前前行行近近流流速速(m/s)(m/s)，具具体体计计算算见后述内容；见后述内容；机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材一、非粘性土河床的桥墩局部冲刷非粘性土河床的桥墩局部冲刷（一）、65-2式nV Vo o河床泥沙起动流速，按式（河床泥沙起动流速，按式（14-7C14-7C）计）计算算 ；V V0 0墩前泥沙始冲流速（墩前泥沙始冲流速（m/sm/s），按式），按式（14-7d14-7d）计算）计算 ；n n2 2指数，按式（指数，按式（14-7e14-7e）计算）计算 ；K K22河床颗粒影响系数，按式（河床颗粒影响系数，按式（14-7f14-7f）计）计算算 机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材一、粘性土河床的桥墩局部冲刷粘性土河床的桥墩局部冲刷（二）、651修正式（14-8a）机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材一、非粘性土河床的桥墩局部冲刷非粘性土河床的桥墩局部冲刷（二）、651修正式（14-8b）机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材一、非粘性土河床的桥墩局部冲刷非粘性土河床的桥墩局部冲刷（二）、651修正式14-8c14-8d14-8e14-8f机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材一、非粘性土河床的桥墩局部冲刷（二）、651修正式式中：Vo河床泥沙起动流速，按式（14-8c）计算；K1河床颗粒的影响系数，按式（14-8d）计算；Vo墩前泥沙始冲流速(m/s),按式（14-8e）计算；n1指数,按式（14-8f）计算；河床计算层泥沙的平均粒径（mm）；其他符号意义同前。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材二.粘性土河床的桥墩局部冲刷n粘性土河床局部冲刷可参照下式计算：粘性土河床局部冲刷可参照下式计算：（14-9a）机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材二.粘性土河床的桥墩局部冲刷（14-9b）式中：IL冲刷坑范围内粘性土液性指数，在本公式中IL的范围为0.161.48；其他符号意义同前。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材三.特殊情况的冲刷计算n三三.特殊情况的冲刷计算特殊情况的冲刷计算n（一一）、桥桥下下河河床床由由多多层层成成分分不不同同的的土土质质组组成成，分层土河床的冲刷可采用分层土河床的冲刷可采用逐层渐近计算法进行。逐层渐近计算法进行。n（二）、软岩冲刷可根据岩石类别按（二）、软岩冲刷可根据岩石类别按公路工公路工程水文勘测设计规范程水文勘测设计规范附录附录C的规定进行。的规定进行。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下列公式计算：列公式计算：1当当采采用用式式（14-1）（64-2简简化化式式）计计算算一一般冲刷深度时：则有般冲刷深度时：则有14-1014-10公式如下公式如下机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下列公式计算：列公式计算：n2 2当采用式（当采用式（14-214-2）（即）（即64-164-1修正式）计算修正式）计算一般冲刷深度时：一般冲刷深度时：有公式（有公式（14-1114-11）如下）如下机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下列公式计算：列公式计算：n3 3当采用式（当采用式（14-514-5）式计算一般冲刷深度时：）式计算一般冲刷深度时：n有式（有式（14-1214-12）如下）如下机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下列公式计算：列公式计算：n4 4当采用式（当采用式（14-314-3）式计算一般冲刷深度时）式计算一般冲刷深度时 有式（有式（14-1314-13）如下）如下机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下列公式计算：列公式计算：n5 5当采用式（当采用式（14-614-6）式计算一般冲刷深度时：）式计算一般冲刷深度时：有式（有式（14-1414-14）如下）如下机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材第三节确定墩台基底最浅埋置深度n一冲刷值的组合一冲刷值的组合 n二、绘制最大冲刷线二、绘制最大冲刷线 n三三.确定墩台基底最浅埋置标高确定墩台基底最浅埋置标高 n四四.岩性河床墩台基础的埋置深度岩性河床墩台基础的埋置深度n 机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材一冲刷值的组合n（一）（一）.河槽中的各桥墩河槽中的各桥墩n1 1非非粘粘性性土土河河床床可可用用64-264-2简简化化式式与与65-265-2式式进进行行（h hp p+h+hb b）的的组组合合，此此种种组组合合公公式式计计算算值值精精确确些些；也也可可以以用用64-164-1修修正正式式与与65-165-1修修正正式式进进行行组合；并从两组组合中取定（组合；并从两组组合中取定（h hp p+h+hb b）值；）值；n2 2粘性土河床时可用铁道部公式（粘性土河床时可用铁道部公式（14-314-3）与）与式（式（14-914-9）进行组合。）进行组合。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材一冲刷值的组合n（二）（二）.河滩中的各桥墩河滩中的各桥墩n1 1非非粘粘性性土土河河床床时时可可用用 式式（14-514-5）与与65-265-2式式即即式式（14-714-7）或或65-165-1修修正正式式即即式式（14-814-8）择择一一进行组合。进行组合。n2 2粘性土河床时可用式（粘性土河床时可用式（14-614-6）与式（）与式（14-914-9）进行组合。进行组合。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材一冲刷值的组合n（三）（三）.桥台桥台n桥桥台台最最大大冲冲刷刷深深度度，应应结结合合桥桥位位河河床床特特征征，压压缩程度等情况，分析、计算比较后确定。缩程度等情况，分析、计算比较后确定。n1 1位位于于河河槽槽中中，（h hp p+h+hb b）取取与与河河槽槽各各桥桥墩墩同同值。值。n2 2位于河滩中，对河槽摆动的不稳定河流上，位于河滩中，对河槽摆动的不稳定河流上，先比较偏斜冲刷先比较偏斜冲刷h hp p与河槽与河槽h hp p值，取其大者再值，取其大者再与河槽与河槽h hb b组合；而对稳定河流上，则先比较组合；而对稳定河流上，则先比较h hp p与河滩与河滩h hp p值，取其大者再与河滩值，取其大者再与河滩h hb b组合。组合。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材二、绘制最大冲刷线n1 1、全全部部冲冲刷刷完完成成后后，最最大大冲冲刷刷水水深深包包括括三三个个部分：部分：h hs s=h=hp p+h+hb b+h (14-15)+h (14-15)式中：式中：h hs s最大冲刷水深（最大冲刷水深（m m）;h h自然演变冲刷深度（自然演变冲刷深度（m m）；可通）；可通过现场观测和调查确定。过现场观测和调查确定。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材二、绘制最大冲刷线2 2、同同时时，可可用用下下式式推推算算各各墩墩台台最最大大冲冲刷刷时时的的标标高：高：H HCMCM=H=HP P-h-hs s(m)(14-16)(m)(14-16)式中：式中：H HP P桥位断面的设计水位（桥位断面的设计水位（m m）；）；H HCMCM墩台最大冲刷时的标高（墩台最大冲刷时的标高（m m）。）。3 3、依据各墩台、依据各墩台H Hcmcm的值可在桥轴纵断面图上绘的值可在桥轴纵断面图上绘制出最大冲刷线。制出最大冲刷线。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材三.确定墩台基底最浅埋置标高1 1、非非岩岩石石河河床床墩墩台台基基底底埋埋深深应应在在最最大大冲冲刷刷线线以以下不小于表下不小于表14-514-5的规定。的规定。2 2、桥梁各墩台基底最浅埋置标高、桥梁各墩台基底最浅埋置标高 H HJMJM=H=HCMCM-(m)(14-17)-(m)(14-17)式中：式中：H HJMJM墩台基底最浅埋置标高（墩台基底最浅埋置标高（m m）；）；H HCMCM墩台最大冲刷时的标高（墩台最大冲刷时的标高（m m）；）；基底埋深安全值（基底埋深安全值（m m）。）。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材n另另外外，位位于于河河槽槽的的桥桥台台，当当其其最最大大冲冲刷刷深深度度小小于于桥桥墩墩总总冲冲刷刷深深度度时时，桥桥台台基基底底的的埋埋深深应应与与桥桥墩墩基基底底高高程程相相同同；当当桥桥台台位位于于河河滩滩时时，对对河河槽槽摆摆动动的的不不稳稳定定河河流流，桥桥台台基基底底高高程程应应与与桥桥墩墩相相同同；在在稳稳定定河河流流上上，桥桥台台基基底高程可按照桥台冲刷计算结果确定。底高程可按照桥台冲刷计算结果确定。n桥台锥体护坡基脚埋置深度桥台锥体护坡基脚埋置深度应考虑冲刷的影响，当位应考虑冲刷的影响，当位于稳定、次稳定河段的河滩上，基脚底面应在一般冲于稳定、次稳定河段的河滩上，基脚底面应在一般冲刷线以下至少刷线以下至少0.50m0.50m；当桥台位于不稳定河流的河滩；当桥台位于不稳定河流的河滩上，基脚底面应在一般冲刷线以下至少上，基脚底面应在一般冲刷线以下至少1m1m。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材基底埋深安全值基底埋深安全值 表表14-5机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材基底埋深安全值基底埋深安全值 表表14-5n表表14-514-5注注：1.1.总总冲冲刷刷深深度度为为自自河河床床面面算算起起的的冲冲刷刷总总深深度度，即即河河床床自自然然演演变变冲冲刷刷、一一般般冲冲刷刷与与局局部部冲冲刷刷深深度度之和，用最大冲刷深度之和，用最大冲刷深度h hs s再减去天然水深再减去天然水深h h。n2.2.表表列列数数字字为为墩墩台台基基底底埋埋入入总总冲冲刷刷深深度度以以下下的的最最小小限限值值，若若计计算算流流量量、水水位位和和原原始始断断面面资资料料无无十十分分把把握握或或河河床床演演变变尚尚不不能能获获得得准准确确资资料料时时，安安全全值值可可适适当当加加大。大。n3.3.若桥址上下游有已建桥梁或属旧桥改建若桥址上下游有已建桥梁或属旧桥改建，应调查旧，应调查旧桥的特大洪水冲刷情况，新桥墩台基础埋深应在旧桥桥的特大洪水冲刷情况，新桥墩台基础埋深应在旧桥最大冲刷深度上酌加必要的安全值。最大冲刷深度上酌加必要的安全值。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材四.岩性河床墩台基础的埋置深度n若桥梁墩台基础建于岩石河床上，由于一方面若桥梁墩台基础建于岩石河床上，由于一方面长期的水流侵蚀冲刷；另一方面墩台施工（如长期的水流侵蚀冲刷；另一方面墩台施工（如打板桩围堰等临时工程）对岩石结构造成破坏，打板桩围堰等临时工程）对岩石结构造成破坏，往往会产生严重冲刷。此时除应清除风化层外，往往会产生严重冲刷。此时除应清除风化层外，还应根据基岩强度，将基础嵌入岩层一定深度，还应根据基岩强度，将基础嵌入岩层一定深度，或采用其他锚固措施使基础与岩石连成整体。或采用其他锚固措施使基础与岩石连成整体。可参考表可参考表14-614-6（见教材（见教材280280页），选用岩石上页），选用岩石上桥墩基础冲刷及基底埋置深度数值。桥墩基础冲刷及基底埋置深度数值。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材例14-1n例例14-114-1 接上例接上例13-313-3，根据钻探资料，河滩表，根据钻探资料，河滩表面土为粗砂层，平均粒径面土为粗砂层，平均粒径=1.5mm=1.5mm，河槽及标高，河槽及标高129.00m129.00m以下为小颗粒的砾石层，以下为小颗粒的砾石层，=3.0mm=3.0mm。桥。桥位河段历年汛期洪水平均含沙量位河段历年汛期洪水平均含沙量=0.8kg/m=0.8kg/m3 3。据分析桥下河槽能扩宽至全桥，但自然演变冲据分析桥下河槽能扩宽至全桥，但自然演变冲刷刷h=0h=0。本桥为一般性桥梁，试确定最大冲。本桥为一般性桥梁，试确定最大冲刷线标高和桥梁墩台最浅埋置标高。刷线标高和桥梁墩台最浅埋置标高。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材第四节 调治构造物n调调治治构构造造物物的的主主要要作作用用是是使使桥桥孔孔均均匀匀顺顺畅畅地地排排水水输输沙沙，减减小小桥桥位位附附近近河河床床和和河河岸岸的的不不利利变变形形，抵抵抗抗水水流流对对路路基基边边坡坡的的冲冲刷刷，保保护护桥桥梁梁和和引引道道路路堤堤的的正正常常使使用用以以及及桥桥位位附附近近农农田田、城城镇镇免免遭遭洪水危害。洪水危害。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材第四节 调治构造物n调治构造物按其对水流的作用可分为三类调治构造物按其对水流的作用可分为三类。导流导流构造物构造物，主要有导流堤、梨形堤和锥坡体等。具，主要有导流堤、梨形堤和锥坡体等。具体选用见表体选用见表14-714-7。挑流构造物挑流构造物，为各种形式的坝，为各种形式的坝，主要有丁坝、顺坝和格坝等。主要有丁坝、顺坝和格坝等。防护构造物防护构造物主要有主要有各种护岸、护坡和护基等工程。各类调治构造物各种护岸、护坡和护基等工程。各类调治构造物既可单独设置，也可以联合设置。在河流的滩地既可单独设置，也可以联合设置。在河流的滩地上，还可采用植树造林等生物措施来配合或替代上，还可采用植树造林等生物措施来配合或替代工程调治构造物。工程调治构造物。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材第四节 调治构造物n导流构造物的作用导流构造物的作用是：以不同的程度扩散和均是：以不同的程度扩散和均匀分布桥下河床冲刷，减少对桥台和引道路堤匀分布桥下河床冲刷，减少对桥台和引道路堤的威胁。的威胁。各种坝的作用各种坝的作用是：将水流方向跳离桥是：将水流方向跳离桥头引道或河岸，达到保护路基或本河岸的目的。头引道或河岸，达到保护路基或本河岸的目的。防护构造物的作用和设计要点见防护构造物的作用和设计要点见路基路面工路基路面工程程有关内容。有关内容。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材第四节 调治构造物n导流堤的导流堤的设计洪水频率设计洪水频率一般应与桥梁的设计洪一般应与桥梁的设计洪水频率相同，其他类型调治构造物的设计洪水水频率相同，其他类型调治构造物的设计洪水频率标准，视工程重要性而定。频率标准，视工程重要性而定。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材第四节 调治构造物n调治构造物基础埋深的安全值调治构造物基础埋深的安全值K K由下确定由下确定 n1.1.位于河槽内的调治构造物位于河槽内的调治构造物n河河床床土土质质为为细细颗颗粒粒的的次次稳稳定定和和不不稳稳定定河河段段时时，K=1K=12(m)2(m)；稳定河段时，；稳定河段时，K=1(m)K=1(m)。n2.2.位于河滩内的调治构造物，位于河滩内的调治构造物，K=0.5K=0.5（m m）。）。n3 3、当不能达到要求的深度时，应设置平面防、当不能达到要求的深度时，应设置平面防护措施。护措施。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材第四节 调治构造物n各种调治构造物的布置形式、设计尺寸，均应各种调治构造物的布置形式、设计尺寸，均应结合河流特性、水文、地形、工程地质、通航结合河流特性、水文、地形、工程地质、通航要求和地方水利设施等综合考虑。情况复杂时要求和地方水利设施等综合考虑。情况复杂时应进行水工模型试验加以论证确定。本节仅介应进行水工模型试验加以论证确定。本节仅介绍常见调治构造物布设的基本知识，具体设计绍常见调治构造物布设的基本知识，具体设计要求可见要求可见公路工程水文勘测设计规范公路工程水文勘测设计规范和有和有关书籍资料。关书籍资料。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材第四节 调治构造物导流构造物的选用 表14-7机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材第四节 调治构造物一、导流堤n导导流流堤堤的的平平面面形形状状一一般般为为曲曲线线形形，如如图图14-5；有有时时也也采采用用直直线线形形（两两端端带带有有曲曲线线）。曲曲线线形形导导流流堤堤水水流流绕绕堤堤流流动动，对对过过桥桥水水流流的的压压缩缩较较大大；直直线线形形导导流流堤堤堤堤旁旁水水流流与与堤堤分分离离，对对过过桥桥水水流流的的压压缩缩最最大大，在在堤堤旁旁形形成成回回流流区区，回回流流区区内内可可产产生生泥泥沙沙淤淤积积。堤堤形形应应根根据据调调整整桥桥下下滩滩流流、河河床床冲冲淤淤分分布布以以及及水水流流流流向向的的实实际际需需要要加加以选择。以选择。n一一般般当当正正交交桥桥位位，两两侧侧有有滩滩且且对对称称分分布布时时，可可两两侧侧布布置置对对称称性性曲曲线线形形导导流流堤堤。当当河河流流两两侧侧河河滩滩大大小小不不一一，则则可可在在河河滩滩较较大大的的一一侧侧设设置置曲曲线线形形导导流流堤堤，而而在在河河滩滩较较小小的的一一侧侧（或或河河弯弯凹凹岸岸）设设置置直直线线形形导导流流堤堤，如如图图14-4。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材14-4调治构造物示意图机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材图14-5曲线形导流堤的平面形状a)适用于不通航河流机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材图14-5曲线形导流堤的平面形状b)适用于通航河流机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材第四节 调治构造物一、导流堤一、导流堤n导流堤由上游堤段和下游堤段组成。上游堤段导流堤由上游堤段和下游堤段组成。上游堤段的头部称为的头部称为堤端堤端，与桥梁连接处称为，与桥梁连接处称为堤根堤根。当。当堤端直接遭受水流的冲击时，堤端则是保证导堤端直接遭受水流的冲击时，堤端则是保证导流堤稳定的关键部位，必须特殊加固。其局部流堤稳定的关键部位，必须特殊加固。其局部冲刷深度的计算见规范所述。冲刷深度的计算见规范所述。n 机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材第四节 调治构造物一、导流堤一、导流堤n根根据据导导流流堤堤的的长长短短、上上游游堤堤端端的的不不同同设设置置位位置置，可可分分封封闭闭式式和和非非封封闭闭式式两两种种。对对于于河河槽槽摆摆动动很很大大的的变变迁迁性性和和冲冲积积漫漫流流性性河河段段，为为了了逐逐渐渐缩缩窄窄河河槽槽的的摆摆动动幅幅度度，使使水水流流和和泥泥沙沙平平稳稳地地通通过过桥桥孔孔，并并能能保保证证堤堤后后农农田田和和村村镇镇的的安安全全，往往往往设设置置较较长长的的导导流流堤堤，而而且且将将上上游游堤堤端端伸伸出出泛泛滥滥边边界界之之外外，这这种种导导流流堤堤称称为为封封闭闭式式导导流流堤堤，如如图图14-6。一一般般情情况况下下设设置置的的导导流流堤堤不不长长，而而且且上上游游堤堤端端在在泛泛滥滥边边界界之之内内，这这种种导导流流堤堤称称为为非非封封闭式导流堤，仍如图闭式导流堤，仍如图14-4。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材图14-6封闭式导流堤机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材第四节 调治构造物二、梨形堤n梨梨形形堤堤的的作作用用与与导导流流堤堤相相似似，但但导导引引河河滩滩水水流流的的作作用用较较小小。当当桥桥位位河河段段较较小小，流流速速又又不不大大时时；或或者者当当河河滩滩引引道道路路堤堤凹凹向向上上游游，为为防防止止其其路路基基遭遭受受淘淘刷刷与与改改善善桥桥梁梁边边孔孔的的过过水水条条件件，可可设设置置梨形堤，如图梨形堤，如图14-7所示。所示。n梨形堤的平面尺寸梨形堤的平面尺寸，临近桥孔部分可按导流堤，临近桥孔部分可按导流堤的尺寸设计；在河滩部分，梨形堤末端与路堤的尺寸设计；在河滩部分，梨形堤末端与路堤设置两个反向圆弧连接，如图设置两个反向圆弧连接，如图14-8。机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材图14-7梨形堤与丁坝配合设置机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材图14-8梨形堤平面示意图机机械械工工业业出出版版社社高高职职规规划划教教材材第四节 调治构造物三三、丁、丁 坝坝n丁坝常设置于桥头引道路堤的上游一侧或河岸边上，丁坝常设置于桥头引道路堤的上游一侧或河岸边上，如图如图14-7及图及图14-9。丁坝（又称挑水坝）有。丁坝（又称挑水坝）有淹没式淹没式和和非淹没式非淹没式两种。两种。淹没式丁坝淹没式丁坝的坝顶略高于常水位，洪的坝顶略高于常水位，洪水期被淹水期被淹 没，它的挑流能力不大，主要起加速各丁坝没，它的挑流能力不大，主要起加速各丁坝间的泥沙淤积的作用，逐渐形成趋于导治线的新的水间的泥沙淤积的作用，逐渐形成趋于导治线的新的水边线，常用于中水调治，对长年流水的河槽能起整治边线，常用于中水调治，对长年流水的河槽能起整治和稳定河