臺灣博碩士論文加值系統

摘 要

橋墩基礎毀壞之影響因素眾多，而橋墩周圍的局部沖刷為其主因之一。本研究於橋墩上設置多種不同型式之導流及消能裝置，期能藉由各裝置對墩前向下射流產生阻擋、引導及擾流之效用，降低向下射流對河床面直接衝擊之強度，進而縮減局部沖刷之規模，提高橋樑之安全及穩定性。
本試驗參酌Kumar等學者在橋墩上加設裝置之研究理念，設計九種不同裝置，於固定渠床坡度( )、河床質( )之條件下，改變五種水流條件，進行清水流沖刷試驗。結果顯示，各裝置確實能有效地減小沖刷深度及沖刷坑體積，其中以隔版8加潛孔型式有最佳之減緩成效。

Abstract

There are many factors that cause the destruction of bridge pier foundation. Among them the local scour is regarded as one of the most important. In this study, several new types of devices are affixed to the bridge pier to incur blockage, diversion and turbulence, and in turn, to lessen the impact of the downflow and the scale of the local scour. Thus better stability and safety of bridges can be ensured.

In this study Kumar’s concept on affixation to the bridge pier is used. There are nine kinds of devices that are hydraulically tested under five different clear water flow conditions with a constant channel slope ( ) and same bed material ( ). The results indicate that each kind of the devices can mitigate both scour depth and scour hole volume effectively. Especially Diaphragm 8 Plus Hole shows the best efficiency of mitigation.

目 錄
頁次
符號說明………………………………………………………………I
摘要……………………………………………………………………VIII
英文摘要………………………………………………………………IX
表目錄…………………………………………………………………X
圖目錄…………………………………………………………………XI
附圖目錄………………………………………………………………XIV

第一章 緒論…………………………………………………….…...01
1.1 前言…………………………………………………………...01
1.2 相關文獻回顧………………………………………………...01
1.3 研究動機……………………………………………………...09
第二章 橋墩周圍沖刷原理…………………………………………10
2.1 橋墩周圍沖刷之特性………………………………………...10
2.2 局部沖刷原理………………………………………………...11
2.3 流經圓柱型橋墩周圍水流形態之探討……………………...13
2.4 橋墩周圍局部沖刷進程……………………………….……..16
第三章 理論分析……………………………………………………20
3.1 沿壁沖射流理論……………………………………………...20
3.2 渦流理論……………………………………………………...27
3.3 因次分析……………………………………………………...30
第四章 水工試驗……………………………………………………37
4.1 試驗目的……………………………………………………...37
4.2 試驗設備與佈置……………………………………………...37
4.2.1 試驗渠槽…………………………………………………37
4.2.2 試驗佈置…………………………………………………38
4.2.3 試驗儀器…………………………………………………39
4.3 試驗河床質與流量之選定…………………………………...39
4.3.1 試驗河床質………………………………………………39
4.3.2 試驗流量…………………………………………………40
4.4 試驗橋墩之設計……………………………………………...41
4.5 水工試驗條件………………………………………………...44
4.6 試驗步驟……………………………………………………...45
4.6.1 試驗用橋墩之安置及試驗河床質之鋪設………………47
4.6.2 試驗流量水位之控制……………………………………47
4.6.3 平衡狀態之判定…………………………………………48
4.6.4 沖淤剖面之量測與繪製…………………………………48
第五章 結果分析……………………………………………………49
5.1 橋墩周圍局部沖刷之最大平衡沖刷深度( )………………49
5.2 沖刷坑體積…………………………………………………...52
5.2.1 總沖刷坑體積……………………………………………53
5.2.2 局部沖刷坑體積…………………………………………55
5.2.3 墩前局部沖刷坑體積……………………………………57
5.3 迴歸分析之結果……………………………………………...60
5.3.1 隔版間角度α之定義……………………………………60
5.3.2 通透率(Permeability) P之定義………………………….61
5.3.3 向下射流路徑長 之定義………………………………61
5.3.4 迴歸分析…………………………………………………62
5.4 各型裝置對沖刷之減緩效果………………………………...63
5.4.1 最大平衡沖刷深度減緩效率……………………………64
5.4.2 總沖刷坑體積減緩效率…………………………………68
5.4.3 局部沖刷坑體積減緩效率………………………………72
5.4.4 墩前局部沖刷坑體積減緩效率…………………………76
5.5 橋墩周圍局部沖刷分佈之觀察……………………………...80
5.6 試驗結果與前人研究之比較………………………………...87
第六章 結論與建議…………………………………………………90
6.1 結論…………………………………………………………...90
6.2 建議…………………………………………………………...92
參考文獻………………………………………………………………93

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