本发明具体地涉及一种桥墩下游不同距离处水流流速的计算方法。
背景技术：
：随着社会经济的快速发展，跨江河桥梁不断涌现，桥梁规模也越来越大，这些大桥日益成为联系各地区经济社会发展的重要纽带。而桥梁的兴建必然会使桥墩周围的水流情况发生很大的变化，致使其周围形成冲刷。桥墩冲刷是桥墩附近普遍存在的一种现象，也是造成桥墩失稳和桥梁失稳的主要原因，其中影响桥墩冲刷最重要的也是最直接的因素便是其流速值。随着社会的快速进步，对桥梁基础的要求也越来越高，合理评估桥梁桥墩下游流速变化，已经成为提高桥墩基础安全度、确保工程可靠的关键性技术问题之一。技术实现要素：本发明的目的在于针对现有技术的缺陷或问题，提供一种桥墩下游不同距离处水流流速的计算方法。本发明的技术方案如下：一种桥墩下游不同距离处水流流速的计算方法包括如下步骤：一、采集桥墩所在河道的河道宽度、水深和流量，并测量桥墩宽度；二、将桥墩下游流场划分为主槽水流和桥墩掩护区域水流两部分，计算桥墩上游平均流速和桥墩下游主槽流速；三、根据所述桥墩上游平均流速和桥墩下游主槽流速计算桥墩下游掩护区的流速。优选地，在步骤二中，对桥墩上游平均流速的计算包括如下内容：根据流量连续原理，通过下式计算桥墩上游平均流速U0：其中，Q为流量，B为河道宽度，H为水深。优选地，在步骤二中，对桥墩下游主槽流速的计算包括如下内容：采用流体分割方法，通过下式可计算桥墩下游不同距离处主槽流速U(x)：式中：x为与桥墩的距离值，U(x)为桥墩下游距离桥墩x处的主槽的平均流速；为桥墩上游平均流速，Q为流量，B为水槽宽度，H为水深；b为桥墩宽度；为桥墩断面x＝0处的主槽平均流速；x1为桥位断面到收缩断面的距离。优选地，在步骤三中，依据通量守恒原理，由下式计算出桥墩下游不同距离处掩护区的流速V(x)：本发明提供的技术方案具有如下有益效果：所述桥墩下游不同距离处水流流速的计算方法中，基于简单的桥墩所在河道的河道宽度、水深和流量及桥墩宽度的采集和测量就可以有效地计算出桥墩下游不同距离处的水流流速，计算方法简单实用，且可为桥墩冲刷的研究及防护措施的提出提供技术支撑。附图说明图1是本发明实施例提供的桥墩下游不同距离处水流流速的计算方法所涉及的桥墩下游流场划分示意图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。除非上下文另有特定清楚的描述，本发明中的元件和组件，数量既可以单个的形式存在，也可以多个的形式存在，本发明并不对此进行限定。本发明中的步骤虽然用标号进行了排列，但并不用于限定步骤的先后次序，除非明确说明了步骤的次序或者某步骤的执行需要其他步骤作为基础，否则步骤的相对次序是可以调整的。可以理解，本文中所使用的术语“和/或”涉及且涵盖相关联的所列项目中的一者或一者以上的任何和所有可能的组合。一种桥墩下游不同距离处水流流速的计算方法，包括以下步骤：一、采集桥墩所在河道的河道宽度、水深和流量，并测量桥墩宽度。具体地，在步骤一中，收集需计算桥墩所在河道附近的河道宽度、水深、流量以及桥墩宽度等基础资料，以便于进行桥墩下游水流流速的计算。二、将桥墩下游流场划分为主槽水流和桥墩掩护区域水流两部分，计算桥墩上游平均流速和桥墩下游主槽流速。具体地，在步骤二中，对桥墩上游平均流速的计算包括如下内容：根据流量连续原理，通过下式计算桥墩上游平均流速U0：其中，Q为流量，B为河道宽度，H为水深。而且，对桥墩下游主槽流速的计算包括如下内容：如图1所示，将桥墩下游流场划分为主槽水流和桥墩掩护区域水流两部分，而且，桥墩掩护区域水流流速较小，主槽水流流速较大，这两股以不同流速平行流动的水流在交界面上相互掺混、相互作用，形成两股水流间的质量和动量的交换。在对水面纵比降、主槽和墩区交界面紊动切应力、槽底切应力等进行分析的基础上，通过下式可计算桥墩下游不同距离处主槽流速U(x)：式中：x为与桥墩的距离值，U(x)为桥墩下游距离桥墩x处的主槽(桥墩投影响面积以外)的平均流速；为桥墩上游平均流速，Q为流量，B为水槽宽度，H为水深；b为桥墩宽度；为桥墩断面x＝0处的主槽平均流速；x1为桥位断面到收缩断面的距离。三、根据所述桥墩上游平均流速和桥墩下游主槽流速计算桥墩下游不同位置处掩护区的流速。具体地，在步骤三中，依据通量守恒原理，即上下游过流量守恒，由下式计算出桥墩下游不同距离掩护区域的流速V(x)：接下来以具体的实施例进一步地说明本发明的具体过程。1、收集测量了某座桥梁附近的河道宽度为144m，桥墩宽度为11.59m，水深为2m，流量为734.4m3/s；2、计算桥墩上游平均流速U0：式中：Q为流量，B为河道宽度，H为水深；3、计算桥墩下游主槽流速：通过下式可计算桥墩下游不同距离x处的主槽流速U(x)：式中：U(x)为桥墩下游距离桥墩x处的主槽(桥墩投影响面积以外)的平均流速；为桥墩上游平均流速，Q为流量，B为水槽宽度，H为水深；b为桥墩宽度；为桥墩断面x＝0处的主槽平均流速；x1为桥位断面到收缩断面的距离。而且，桥墩下游不同距离处主槽流速值计算结果如表1所示：表1桥墩下游不同位置主槽流速计算(U0＝2.55m/s)距离x/m间距B/m墩宽b/m上游平均流速U0/(m/s)主槽流速U/(m/s)014411.592.552.774014411.592.552.8015014411.592.552.7022014411.592.552.6327014411.592.552.594、计算桥墩下游掩护区流速：依据通量守恒原理，即上下游过流量守恒，则由下式即可计算出桥墩下游的桥墩掩护区域水流的流速V(x)：桥墩下游不同距离处流速计算结果见表2所示。表2桥墩下游不同位置流速计算(U0＝2.55m/s)对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。当前第1页1 2 3