專利名稱：一種橋位河段導流堤沖刷深度的測控方法
技術領域：
本發(fā)明屬于橋梁設計領域，尤其涉及一種橋位河段導流堤沖刷深度的測控方法。
背景技術：
根據(jù)多年經(jīng)驗，目前在大比降卵礫石河流使用的調(diào)治構造物主要是導流堤。導流堤分為封閉式導流堤、曲線型導流堤和梨形堤三種平面型式，其中采用封閉式導流堤較多?，F(xiàn)行規(guī)范主要采用交通部公路科學研究所王迪容等在《規(guī)范》(JTJ062-91)(1990年)中建議采用如下公式
權利要求
1.一種橋位河段導流堤沖刷深度的測控方法，其特征在于，所述測控方法包括以下步驟 第一歩通過橋位河段鉆機在河底鉆孔取沙，用不同篩徑的篩子分選各級床沙，用電子天平稱重，計算小于某一粒徑的質(zhì)量，粒徑小于Imm的床沙用粒度分析儀測量確定，繪制級配曲線并確定床沙中值粒徑d5(l ； 第二步收集建橋前的橋位河段地形圖，在橋位上下游I 2km河道順直段各選擇ー個斷面作為計算起始點，選取主流河槽附近河底地形高程最低點，沿主流河槽在兩斷面之間繪制深泓線，測量出兩斷面間距離，根據(jù)繪圖比尺得到天然河段兩斷面間間距，計算床面比降J ; 第三步根據(jù)大比降卵礫石河流實際調(diào)查結果，在Im水槽里進行集中股流偏斜沖刷試驗；用變頻器自動控制流量，用水準儀測量水位以及沖刷河段地形，局部流速用旋槳流速器測量； 第四步根據(jù)集中股流偏斜沖刷試驗，模型河床比降J = O. 01、坡腳邊坡系數(shù)取0和I.5兩組、入流角度取90°和60°兩個角度、床沙中值粒徑取0.054m，0.033m和0.013m三組床沙、控制單寬流量Q為I. 74m3/s，2. 90m3/s，4. 07m3/s和5. 81m3/s四組，總計48組次實驗，用水準儀測量沖刷深度，并采用最小二乗法進行多參數(shù)相關擬合得出導流堤股流沖刷深度hdl計算公式； 第五歩布置多股股流沖刷動床模型，導流堤形式采用直曲線封閉形式，按照對稱布置，導流堤長度設置70m和50m兩個方案，模型河床比降J取0. 015、0. 01，0. 005，0. 003和0.001等五種情況，橋位單寬流量控制9種情況，導流堤與洪水主流的交角為30°，橋長概化為Im和3m兩種情況，并且在3m布置時，橋孔布置間距為Im的橋墩，用水準儀測量沖刷深度； 第六步對床沙中值粒徑‘、河床比降J、導流堤投影流量Q，采用相關分析進行擬合得出多股股流沖刷導流堤床面最大沖刷深度hd2計算公式； 第七歩導流堤布置30°導流堤、60°導流堤、90°導流堤三種方案，床沙中值粒徑為0.03315m，模型比降取0. 005,0. 01和0. 015等三種情況，控制多組投影流量進行試驗，總計30組次實驗，用水準儀測量沖刷深度； 第八步對床沙中值粒徑‘、河床比降J、導流堤投影流量Q，導流堤曲線段圓心角3，采用相關分析進行擬合得投影流量沖刷導流堤的深度hd3計算公式。
2.如權利要求I所述的測控方法，其特征在于，在布置投影流量沖刷動床模型試驗吋，導流堤也可布置30°梨形堤、60°梨形堤、90°梨形堤三種方案。
3.如權利要求I所述的測控方法，其特征在于，所述測控方法中集中股流偏斜沖刷試驗布置在寬Im的水槽里進行，導流堤迎水坡面在兩種坡度下共進行了 48組次試驗。
4.如權利要求I所述的測控方法，其特征在于，所述測控方法中根據(jù)大比降卵礫石河流水沙運動規(guī)律以及試驗現(xiàn)象分析可知，股流對導流堤沖刷深度受如下因素影響 股流大小，主要是指股流流量的大小，仍用單寬流量來表示，試驗表明，股流越大，集中沖刷深度越深； 股流入流角，股流與導流堤夾角越大，則沖刷越深，當股流垂直沖刷導流堤時沖刷深度最大;河床粒徑，河床粒徑越細，泥沙越易被股流沖走，導流堤沖刷越深； 導流堤迎水面邊坡，邊坡坡度越緩，則股流沖刷也越小。當導流堤采用直壁式邊坡時，沖刷深度最大。
5.如權利要求I所述的測控方法，其特征在于，所述測控方法中對各因素采用最小二乘法進行多參數(shù)相關擬合，得出導流堤股流沖刷深度計算公式
6.如權利要求I所述的測控方法，其特征在于，所述測控方法中布置多股股流沖刷動床模型時，導流堤形式采用直曲線封閉形式，按照對稱布置，導流堤與洪水主流的交角為30°，橋長概化為Im和3m兩種情況，并且在3m布置時，橋孔布置間距為Im的橋墩。
7.如權利要求I所述的測控方法，其特征在于，所述測控方法中對沖刷統(tǒng)計的結果采用相關分析進行擬合，建立導流堤沖刷深度與單寬流量Q、比降J、粒徑相關性
8.如權利要求I所述的測控方法，其特征在于，所述測控方法中在典型洪峰流量過程中，股流偏斜沖刷導流堤的位置和時間都具有很大的隨機性，相關系數(shù)較差，股流的形成與來流條件和河床邊界條件有關，多股股流聯(lián)合沖刷導流堤的時間、位置和深度具有很強的隨機性，也可用以下關系來表達
9.如權利要求I所述的測控方法，其特征在于，所述測控方法中對沖刷統(tǒng)計結果采用相關分析進行擬合，建立導流堤沖刷深度與單寬流量Q、比降J、粒徑d5(l相關性
全文摘要
本發(fā)明屬于橋梁設計領域，提供了一種橋位河段導流堤沖刷深度的測控方法，分別進行了股流偏斜沖刷試驗、多股股流沖刷動床模型試驗、投影流量沖刷動床模型試驗，并對實驗結果進行分析，采用只有洪峰恒定流過程的水力學概化試驗和典型洪峰非恒定流過程動床模型試驗研究導流堤沖刷深度問題，解決了現(xiàn)有公式在計算橋位河段導流堤沖刷深度時與大比降卵礫石河流實際情況不相符合的問題，保證了在橋位河段布置導流堤的科學性、合理性，改善了橋位處的水流條件，使橋孔通暢排水排沙，保護了橋梁和橋頭引道路堤，穩(wěn)定了橋位，防止河道不利演變威脅橋渡安全。
文檔編號E02B1/00GK102864754SQ20121033066
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月10日 優(yōu)先權日2012年9月10日
發(fā)明者楊勝發(fā), 蘭艷萍, 張艾文, 付旭輝, 李文杰, 胡江, 張鵬 申請人:重慶交通大學