《桥梁墩台冲刷》PPT课件

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1、第六章桥墩和桥台冲刷第一节泥沙运动第二节河床演变和河相关系第三节一般冲刷第四节局部冲刷第五节桥台冲刷第六节最低冲刷线高程第一节泥沙运动要研究泥沙运动规律，首先应了解泥沙的基本特性，它包括：1.几何特性：泥沙颗粒的形状、大小及群体泥沙的组合特性2.重力特性：泥沙颗粒的容重与淤积泥沙的干容重3.水力特性：泥沙颗粒的沉降速度泥沙类型悬移质推移质床沙泥沙运动泥沙运动一、泥沙的主要特性1几何特性粒径d粒径级配曲线平均粒径d和中值粒径d用等容粒径表示50粒配曲线：表示天然沙颗粒组成的曲线.绘制过程：取样→烘干

2、→筛分→称重→点线→求各种特征值.曲线坐标：半对数坐标2重力特性用容重表示3水力特性用沉速表示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。费玉清起动流速公式：重力项粘粒项流速换算项张瑞瑾起动流速公式：流速换算项重力项粘粒项当d≥2mm时，该式变为：张瑞瑾公式和费玉清公式在计算起动流速时的差别三沙波运动沙质河床的床面泥沙在

3、水流作用下，泥沙起动后出现推移质运动，形成床面沙波。当Fr很小时，仅出现沙纹；当Fr增大到一定程度，沙纹成长为沙垄；水流强度再增大，则变为沙丘。裸露的黄河河床—沙纹沙波运动是水流强度达到一定强度后，推移质运动的集体形式此时，床面起伏不平的波浪形态，是推移质运动的主要形态。四推移质输沙率沙波运动是推移质运动的主要形式，而推移质输沙率的大小则反映推移质运动的强烈程度。推移质输沙率是单位时间内在过水断面单位河槽宽度上，通过的推移质的质量，用表示，单位是kg/s.m窦国仁德推移质输沙率公式式中---系数，

4、一般取0.01---谢才系数，无量纲，---起动流速---泥沙沉速---水和泥沙的容重五含沙量和挟砂能力六河床的粗化含沙量—单位体积内水流中所含悬移质的质量，kg/m在一定条件和边界条件下，单位体积的水流能够挟带泥沙的最大数量或质量(包括推移质和悬移质)，称为水流的挟砂率。3在冲刷河段内，床沙中的细颗粒被水流冲走，上游来沙中的粗颗粒泥沙慢慢沉下来，这样，河床表面层的泥沙粒径逐渐增大，形成自然铺砌的现象，称为河床的粗化。第二节河床演化和河相关系一副流由于过水断面形状的改变或河槽的影响，伴随着主流，在

5、水流内部形成一种尺度较大的旋转流动，这种从属于主流而存在的旋转流动称为副流。副流立轴副流(回流)平轴副流(滚流)顺轴副流(螺旋流)河相关系：水流与河床长期相互作用使河流朝着平衡的方向发展，当其处于平衡或准平衡状态时，河床形态与流域来水、来沙条件和河床边界条件之间存在着的密切关系。二河床演变的基本概念河床演变是水流与河床不断相互作用的过程，在这一过程中，泥沙运动是纽带。任一河段在特定水流条件下有一定挟沙能力。河床演变是指：河道在天然情况下或受人工因素的影响下所发生的变化。当上游来沙量与水流挟沙能力互

6、相适应时,水流处于输沙平衡状态,河床保持相对稳定；如上游来沙量与水流挟沙能力不适应,水流输沙不平衡,河床就产生相应冲淤变化。河床变化反过来又会改变水流条件，从而引起水流挟沙能力的变化，变化的趋势是尽量使上游来沙量与水流挟沙能力相适应，使河床保持相对平衡。河流存在两个反馈系统：(1)水流挟带泥沙，泥沙的存在又影响水流结构；(2)水流作用于河床，使河床发生变化，河床形态反过来又影响流速分布。它们相互依存，相互影响，又相互制约。水流与河床的相互作用是通过河流中泥沙的冲刷、搬运和堆积而实现的，泥沙在其中起

7、着纽带作用。当流速增加，组成河床的泥沙遭到冲刷，使河床降低或拓宽；当流速减小，水中挟带的泥沙沉积于河床上，使河床抬高或束窄，河床就会发牛相应的变化。河床演变是水流、泥沙与河床相互作用的反映。山区河流河床演变特性1、山区河流常具有宽窄相间的外形，洪水期峡谷进口、悬移质在上游宽阔段内大量落淤。非汛期宽阔段“走沙”时冲刷外移的泥沙，在进入下游峡谷段时，由于水深流缓，大部分在峡谷段淤积。（例：澜沧江）2、弯曲型河流，由于两岸受山崖阶地的钳制，自由活动的余地较小，河床蠕动只能顺着河谷方向平移。3、分汊河流的

8、江心州和心滩位置较固定，以两汊居多。4、河床卵石运动在时间分布上具有明显的不连续性。同时，卵石的输沙率有很大的波动。5、沿程有不少溪沟入汇，在沟口发育形成冲积扇，其伸人干流部分成为溪口滩（例），既影响河床的演变又影响航运。澜沧江阿达箐滩平原河流的河床演变主要表现：多呈现周期性的往复变形、平面上的摆动，冲淤变形速度快、幅度大都天庙凹冲凸淤，且速度均快和畅洲头冲尾淤，江心洲不断下移，但头冲快而尾淤慢主流线不断左移引起凹岸冲刷，下移引起和畅洲头崩坍后退影响河床演化的因素1上游来水条件，即