专利名称：一种桥位河段导流堤冲刷深度的测控方法
技术领域：
本发明属于桥梁设计领域，尤其涉及一种桥位河段导流堤冲刷深度的测控方法。
背景技术：
根据多年经验，目前在大比降卵砾石河流使用的调治构造物主要是导流堤。导流堤分为封闭式导流堤、曲线型导流堤和梨形堤三种平面型式，其中采用封闭式导流堤较多。现行规范主要采用交通部公路科学研究所王迪容等在《规范》(JTJ062-91)(1990年)中建议采用如下公式
权利要求
1.一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 第一歩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Imm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d5(l ； 第二步收集建桥前的桥位河段地形图，在桥位上下游I 2km河道顺直段各选择ー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，測量出两断面间距离，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Im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測量； 第四步根据集中股流偏斜冲刷试验，模型河床比降J = O. 01、坡脚边坡系数取0和I.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I. 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，并采用最小二乗法进行多參数相关拟合得出导流堤股流冲刷深度hdl计算公式； 第五歩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Im和3m两种情况，并且在3m布置时，桥孔布置间距为Im的桥墩，用水准仪测量冲刷深度； 第六步对床沙中值粒径‘、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； 第七歩导流堤布置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‘、河床比降J、导流堤投影流量Q，导流堤曲线段圆心角3，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。
2.如权利要求I所述的测控方法，其特征在于，在布置投影流量冲刷动床模型试验吋，导流堤也可布置30°梨形堤、60°梨形堤、90°梨形堤三种方案。
3.如权利要求I所述的测控方法，其特征在于，所述测控方法中集中股流偏斜冲刷试验布置在宽Im的水槽里进行，导流堤迎水坡面在两种坡度下共进行了 48组次试验。
4.如权利要求I所述的测控方法，其特征在于，所述测控方法中根据大比降卵砾石河流水沙运动规律以及试验现象分析可知，股流对导流堤冲刷深度受如下因素影响 股流大小，主要是指股流流量的大小，仍用单宽流量来表示，试验表明，股流越大，集中冲刷深度越深； 股流入流角，股流与导流堤夹角越大，则冲刷越深，当股流垂直冲刷导流堤时冲刷深度最大;河床粒径，河床粒径越细，泥沙越易被股流冲走，导流堤冲刷越深； 导流堤迎水面边坡，边坡坡度越缓，则股流冲刷也越小。当导流堤采用直壁式边坡时，冲刷深度最大。
5.如权利要求I所述的测控方法，其特征在于，所述测控方法中对各因素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计算公式
6.如权利要求I所述的测控方法，其特征在于，所述测控方法中布置多股股流冲刷动床模型时，导流堤形式采用直曲线封闭形式，按照对称布置，导流堤与洪水主流的交角为30°，桥长概化为Im和3m两种情况，并且在3m布置时，桥孔布置间距为Im的桥墩。
7.如权利要求I所述的测控方法，其特征在于，所述测控方法中对冲刷统计的结果采用相关分析进行拟合，建立导流堤冲刷深度与单宽流量Q、比降J、粒径相关性
8.如权利要求I所述的测控方法，其特征在于，所述测控方法中在典型洪峰流量过程中，股流偏斜冲刷导流堤的位置和时间都具有很大的随机性，相关系数较差，股流的形成与来流条件和河床边界条件有关，多股股流联合冲刷导流堤的时间、位置和深度具有很强的随机性，也可用以下关系来表达
9.如权利要求I所述的测控方法，其特征在于，所述测控方法中对冲刷统计结果采用相关分析进行拟合，建立导流堤冲刷深度与单宽流量Q、比降J、粒径d5(l相关性
全文摘要
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。
文档编号E02B1/00GK102864754SQ20121033066
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月10日 优先权日2012年9月10日
发明者杨胜发, 兰艳萍, 张艾文, 付旭辉, 李文杰, 胡江, 张鹏 申请人:重庆交通大学