多級圓柱橋墩局部沖刷試驗研究.pdf

1、橋墩局部沖刷深度是橋渡設(shè)計的重要依據(jù)之一，研究方便適用的橋墩局部沖刷計算方法，對提高橋渡設(shè)計可靠性、保障道路既有線安全運營及新線建設(shè)均具有重要的現(xiàn)實意義?？紤]到正交橋渡的沖刷計算公式已經(jīng)成熟，山區(qū)斜交橋渡的沖刷計算由于其特殊的地域特點，是當(dāng)前研究的重點和難點。 國內(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、野外觀測和數(shù)值計算的研究，提出了諸多沖刷深度計算的經(jīng)驗公式和半經(jīng)驗半理論公式。但由于橋墩沖刷現(xiàn)象十分復(fù)雜，影響因

2、素眾多，至今人們對沖刷的機(jī)理認(rèn)識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)高等級公路順?biāo)畼蛄憾嗉墰_刷對橋梁安全性的影響，總結(jié)出一套切合實際的順?biāo)畼蛄翰煌瘴徊贾玫臎_刷計算方法，為設(shè)計提供參考。本文系統(tǒng)總結(jié)歸納了多年來橋墩沖刷研究的成果，在單墩圓柱繞流試驗研究的基礎(chǔ)上制定了4種雙排順?biāo)簶稑蛭环桨?，在不同水流條件下對橋墩局部沖刷進(jìn)行試驗研究。 試驗采用超聲波流速儀對矩形水槽中圓柱橋墩繞流流速進(jìn)行了測量

3、，得出橋墩繞流縱向、橫向和垂向的三維時均流速。通過繪制平面二維時均流速場分布圖，匯總圓柱繞流流場中的橫向時均流速，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_刷的水槽試驗來研究墩周水流運動和泥沙運動的特點。 試驗通過IH型光纖式液體界面測定儀測定不同橋位下墩前局部沖刷深度隨時間的變化規(guī)律，得出了各橋位下迎水面前排橋墩

4、墩前沖深隨沖刷時間變化的函數(shù)關(guān)系式。同時試驗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觀測資料，運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)過實測數(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