多級(jí)圓柱橋墩局部沖刷試驗(yàn)研究.pdf

1、橋墩局部沖刷深度是橋渡設(shè)計(jì)的重要依據(jù)之一，研究方便適用的橋墩局部沖刷計(jì)算方法，對(duì)提高橋渡設(shè)計(jì)可靠性、保障道路既有線安全運(yùn)營(yíng)及新線建設(shè)均具有重要的現(xiàn)實(shí)意義?？紤]到正交橋渡的沖刷計(jì)算公式已經(jīng)成熟，山區(qū)斜交橋渡的沖刷計(jì)算由于其特殊的地域特點(diǎn)，是當(dāng)前研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。 國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者和科技工作者進(jìn)行了大量橋墩沖刷室內(nèi)模型試驗(yàn)、野外觀測(cè)和數(shù)值計(jì)算的研究，提出了諸多沖刷深度計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式和半經(jīng)驗(yàn)半理論公式。但由于橋墩沖刷現(xiàn)象十分復(fù)雜，影響因

2、素眾多，至今人們對(duì)沖刷的機(jī)理認(rèn)識(shí)和在理論上的研究還很有限，仍需繼續(xù)進(jìn)行這方面的研究。 為研究山區(qū)高等級(jí)公路順?biāo)畼蛄憾嗉?jí)沖刷對(duì)橋梁安全性的影響，總結(jié)出一套切合實(shí)際的順?biāo)畼蛄翰煌瘴徊贾玫臎_刷計(jì)算方法，為設(shè)計(jì)提供參考。本文系統(tǒng)總結(jié)歸納了多年來橋墩沖刷研究的成果，在單墩?qǐng)A柱繞流試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上制定了4種雙排順?biāo)簶稑蛭环桨福诓煌鳁l件下對(duì)橋墩局部沖刷進(jìn)行試驗(yàn)研究。 試驗(yàn)采用超聲波流速儀對(duì)矩形水槽中圓柱橋墩繞流流速進(jìn)行了測(cè)量

3、，得出橋墩繞流縱向、橫向和垂向的三維時(shí)均流速。通過繪制平面二維時(shí)均流速場(chǎng)分布圖，匯總圓柱繞流流場(chǎng)中的橫向時(shí)均流速，分析典型斷面垂向流速的變化規(guī)律，從而確立了圓柱繞流流態(tài)與圓柱橋墩周圍沖刷的關(guān)系問題。在此基礎(chǔ)上，本文重點(diǎn)以天然沙河床組成的橋墩沖刷為原型，通過雙排順?biāo)簶抖諞_刷的水槽試驗(yàn)來研究墩周水流運(yùn)動(dòng)和泥沙運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。 試驗(yàn)通過IH型光纖式液體界面測(cè)定儀測(cè)定不同橋位下墩前局部沖刷深度隨時(shí)間的變化規(guī)律，得出了各橋位下迎水面前排橋墩

4、墩前沖深隨沖刷時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系式。同時(shí)試驗(yàn)還得到雙排群樁墩在不同水流條件下后排墩最大沖深與前排迎流墩的最大沖深有很強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系。并推導(dǎo)出了墩軸線與水流方向成90度橋位下前后排最大沖深的相關(guān)關(guān)系式。為工程設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。 最后，本文結(jié)合理論分析和模型試驗(yàn)觀測(cè)資料，運(yùn)用能量平衡理論和量綱分析的方法進(jìn)行了新的理論公式的推導(dǎo)，經(jīng)過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定參數(shù)后得出了適用于具體橋位布置下的新的橋墩局部沖刷公式。并用已有的沖刷公式65-2修正公式