一种桥位河段导流堤冲刷深度的测控方法

摘要

本发明属于桥梁设计领域，提供了一种桥位河段导流堤冲刷深度的测控方法，分别进行了股流偏斜冲刷试验、多股股流冲刷动床模型试验、投影流量冲刷动床模型试验，并对实验结果进行分析，采用只有洪峰恒定流过程的水力学概化试验和典型洪峰非恒定流过程动床模型试验研究导流堤冲刷深度问题，解决了现有公式在计算桥位河段导流堤冲刷深度时与大比降卵砾石河流实际情况不相符合的问题，保证了在桥位河段布置导流堤的科学性、合理性，改善了桥位处的水流条件，使桥孔通畅排水排沙，保护了桥梁和桥头引道路堤，稳定了桥位，防止河道不利演变威胁桥渡安全。

主权项

一种桥位河段导流堤冲刷深度的测控方法，其特征在于，所述测控方法包括以下步骤：第一步：通过桥位河段钻机在河底钻孔取沙，用不同筛径的筛子分选各级床沙，用电子天平称重，计算小于某一粒径的质量，粒径小于1mm的床沙用粒度分析仪测量确定，绘制级配曲线并确定床沙中值粒径d50；第二步：收集建桥前的桥位河段地形图，在桥位上下游1～2km河道顺直段各选择一个断面作为计算起始点，选取主流河槽附近河底地形高程最低点，沿主流河槽在两断面之间绘制深泓线，测量出两断面间距离，根据绘图比尺得到天然河段两断面间间距，计算床面比降J；第三步：根据大比降卵砾石河流实际调查结果，在1m水槽里进行集中股流偏斜冲刷试验；用变频器自动控制流量，用水准仪测量水位以及冲刷河段地形，局部流速用旋桨流速器测量；第四步：根据集中股流偏斜冲刷试验，模型河床比降J＝0.01、坡脚边坡系数取0和1.5两组、入流角度取90°和60°两个角度、床沙中值粒径取0.054m，0.033m和0.013m三组床沙、控制单宽流量Q为1.74m3/s，2.90m3/s，4.07m3/s和5.81m3/s四组，总计48组次实验，用水准仪测量冲刷深度，并采用最小二乘法进行多参数相关拟合得出导流堤股流冲刷深度hd1计算公式；第五步：布置多股股流冲刷动床模型，导流堤形式采用直曲线封闭形式，按照对称布置，导流堤长度设置70m和50m两个方案，模型河床比降J取0.015、0.01，0.005，0.003和0.001等五种情况，桥位单宽流量控制9种情况，导流堤与洪水主流的交角为30°，桥长概化为1m和3m两种情况，并且在3m布置时，桥孔布置间距为1m的桥墩，用水准仪测量冲刷深度；第六步：对床沙中值粒径d50、河床比降J、导流堤投影流量Q，采用相关分析进行拟合得出多股股流冲刷导流堤床面最大冲刷深度hd2计算公式；第七步：导流堤布置30°导流堤、60°导流堤、90°导流堤三种方案，床沙中 值粒径为0.03315m，模型比降取0.005、0.01和0.015等三种情况，控制多组投影流量进行试验，总计30组次实验，用水准仪测量冲刷深度；第八步：对床沙中值粒径d50、河床比降J、导流堤投影流量Q，导流堤曲线段圆心角β，采用相关分析进行拟合得投影流量冲刷导流堤的深度hd3计算公式。