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 c
c 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,
1
0,00,
'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。
由公式计算一般冲刷后床面起算局部冲刷深度,桥址处局部冲刷深度为2.07m,各项参数见表4.4—2。
表4.4-2 XX大桥局部冲刷计算成果表
4.4.4冲刷总水深
根据一般冲刷与局部冲刷计算结果,确定桥下冲刷总水深,见表4.4—3。
表4.4—3 冲刷总水深计算成果表
经复核计算,桥位处按现状河底高程122.05m,100年一遇设计洪水总冲刷深度为6.80m,最大冲刷位置高程114.39m。
建议设计单位按冲刷计算高程进一步复核桩长。
XX大桥桥位处,X河现状河底高程为122.05m。
桥梁承台顶部设计高程为121.674~123.678m,承台高3m,根据《公路工程水文勘测
设计规范》(JTJ062—2002),表7.6—2基底埋深安全值确定,建议桥墩承台设计高程在总冲刷深度以下采用122.05—6.8—
2.7m=112.55m。