表6-4墩形系数及桥墩计算宽度续表续表2.65-1修正式当v≤v0时当v＞v0时式中Kη1——河床颗粒影响系数；——墩前泥沙起冲流速，m/s；n1——指数；其他符号意义同前。......
2023-11-20
桥涵水文学：桥墩局部冲刷成果
【摘要】：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，形成冲刷坑的现象，称为局部冲刷。图6-16桥墩局部冲刷水流结构示意图图6-17桥墩局部冲刷示意图图6-18hb—v曲线根据模型试验和观测资料可知，桥墩局部冲刷深度hb与涌向桥墩的流速v有关。这时冲刷坑外缘与桥墩前端坑底的最大高差，就是最大局部冲刷深度hb。
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，形成冲刷坑的现象，称为局部冲刷。局部冲刷如图6-16和图6-17所示。
图6-16 桥墩局部冲刷水流结构示意图
图6-17 桥墩局部冲刷示意图
图6-18 hb—v曲线(www.chuimin.cn)
根据模型试验和观测资料可知，桥墩局部冲刷深度hb与涌向桥墩的流速v有关。当流速v逐渐增大到一定程度时，桥墩迎水面两侧的泥沙开始被冲走，床面开始产生冲刷，这时涌向桥墩的垂线平均流速称为墩前床沙的起冲流速
。当v继续增大时，河床继续冲刷，冲刷坑逐渐加深和扩大，局部冲刷坑深度hb与涌向桥墩的流速v近似呈直线关系。流速v增大到河床泥沙的起动流速v0时，床面泥沙大量起动，上游泥沙进入冲刷坑，有些将滞留在冲刷坑内。因此，当v＞v0并继续增大时，冲刷坑深度的增长将因来沙的补偿而减缓，冲刷坑深度hb与流速v呈曲线关系。图6-18是根据模型试验资料绘制的hb—v曲线。
局部冲刷过程中，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，冲刷停止。这时冲刷坑外缘与桥墩前端坑底的最大高差，就是最大局部冲刷深度hb。
桥墩的局部冲刷深度与很多因素有关，除冲向桥墩的流速以外，主要还有桥墩宽度、墩形、水深、床沙粒径等。这些因素与冲刷深度之间关系十分复杂。局部冲刷坑的范围主要取决于冲刷坑的深度和床沙的休止角。
局部冲刷深度hb通常是以一般冲刷hp完成后的高程起算，所表示的是桥墩垂线上的冲刷坑深度。目前对桥墩局部冲刷有两类计算公式：①是用于非粘性土河床的65-2公式和65-1的修正式；②是粘性土河床的桥墩局部冲刷公式。
1964年我国公路、铁路部门根据我国各类河段52座桥梁99站年的实桥观测资料和模型试验资料，制定了非粘性土的局部冲刷计算65-1公式和65-2公式。生产实践表明：这两公式结构较为合理，反映了冲刷深度随行近流速的变化关系，并考虑了底沙运动对冲刷深度的影响，计算数值较为稳定可靠。
近年来随着我国经济建设的发展需要，在大江、大河和海湾上修建了一些大跨径的公路特大桥梁，出现了一些新式墩形，在桥位设计时，因无切合实际的墩形系数，致使桥墩局部冲刷计算可靠度得不到保证。为满足生产上的应用，铁道部科学研究院对近年来出现的具有代表性的两种墩形作了水力模型对比试验，补充了“墩形系数表”。《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30—2002）在总结以往使用经验的基础上，提出了采用65-2公式和65-1的修正式。
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2023-11-20
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