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研究生:陳紀諭
研究生(外文):Chi-Yu Chen
論文名稱:弧形保護工對減少橋墩局部沖刷水工模型試驗
論文名稱(外文):Experiments of Curved Pier Footing on Bridge Scour Reduction
指導教授:郭振銘
指導教授(外文):Chen-Ming Kuo
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:土木工程學系專班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:54
中文關鍵詞:弧形局部沖刷保護工法
外文關鍵詞:scour reductioncurvedlocal scourprotection
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為探討弧形保護工法運用於河川橋梁結構以保護橋墩基礎之功效,本文以水工模型試驗進行模擬,根據各項保護工尺寸之沖刷深度,研究其橋墩局部沖刷特性。
研究結果顯示,低流量時有弧形保護工與無保護工之比對,其保護工發揮完成功效,即無沖刷之情形;高流量時有弧形保護工與無保護工之比對,其有保護工抗沖刷效能至少提高15%以上。因此,弧形保護工法成功地抵擋向下射流及馬蹄形渦流,而減少橋墩局部沖刷。
To know the effect of curved pier footing on local scour reduction at bridge foundation, experimental models were used to simulate the local scour condition on site in this study. The effect of curved pier footing on scour reduction is discussed in terms of scour depth and the size of the footing.
According to the results of experiments, the curved pier footing has the best efficacy of almost no scour under low flow rate condition. When under high flow rate condition, curved pier footing also provides more than 15% resistant ability to local scour. As the result, curved pier footing is proved that it can successfully reduce the local scour at pier foundation due to its resistant ability to down flow and horseshoe vortex.
摘要.................................................. Ⅰ
Abstract ..............................................Ⅱ
誌謝.................................................. Ⅲ
目錄.................................................. Ⅳ
表目錄................................................ Ⅶ
圖目錄................................................ Ⅷ
符號表................................................ Ⅹ

第一章 緒論 ............................................1
1-1 研究動機與目的......................................1
1-2 研究方法........................................... 3
1-3 論文架構........................................... 5

第二章 橋墩沖刷理論.....................................7
2-1 橋基沖刷型式........................................7
2-2橋墩周圍流況.........................................9
2-3 橋墩局部沖刷原理.................................. 11
2-3-1 沖刷型態........................................ 11
2-3-2 沖刷過程........................................ 12
2-3-3 沖刷因子........................................ 13
2-3-4 沖刷機制.........................................16

第三章 橋墩保護工法....................................19
3-1 保護工設計原則.....................................19
3-2 目前常用保護工法...................................20
3-3 橋基保護工沖刷災害之調查與統計分析.................22
3-4 目前常用橋基保護工型式及其優缺點比較 ..............23
3-5 弧形保護工法.......................................28

第四章 試驗設備及步驟..................................30
4-1 試驗設備...........................................30
4-2 試驗規劃...........................................33
4-2-1 試驗條件.........................................33
4-2-2 保護工尺寸.......................................34
4-3 試驗步驟...........................................35

第五章 試驗結果與討論..................................37
5-1 試驗數值之分析.....................................37
5-1-1不同倍數保護工之沖刷深度比較......................37
5-1-2不同流量下之橋墩沖刷比較..........................39
5-2理論沖刷公式之模擬數值與試驗沖刷值之比對............42
5-2-1理論沖刷公式模擬數值之分析步驟....................42
5-2-2流速效應..........................................44
5-2-3不均勻橋墩之理論考量..............................45
5-3模擬數值與試驗沖刷值之比對..........................47
第六章 結論與建議..................................... 50
6-1 結論.............................................. 50
6-2 建議.............................................. 51
參考文獻.............................................. 52
【1】 毛壽彭,「水工模型試驗」,中國土木水利工程學會,台灣,1999
【2】 程仕帆,「套環保護工法對減少橋墩局部沖刷之研究」,國立中央大學土木工程研究所碩士論文,民國92年
【3】 陳建宇,「環圈堆保護橋墩之試驗及其三維流場之數值模擬」,國立成功大學水利及海洋工程研究所碩士論文,民國96年
【4】 Laursen, E. M.,”Analysis of Relief Bridge Scour”, Journal of Hydraulic Division, Vol.89, No.3, p.93-118, 1963
【5】 Dargahi, B., ”Controlling mechanism of local scouring”, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol.116, No.10, p.1197-1214, 1990
【6】 Dey, S.,“Time-variation of scour in the vicinity of circular piers”, Proc. Instn Civ. Engrs Wat., Marit. & Energy, Vol.136, p.67-75, 1999
【7】 陳志弘,「圓型渠道之單柱與雙柱之沖刷試驗」,國立成功大學水利及海洋工程研究所碩士論文,民國92年
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【9】 Ettema, R., “Scour at Bridge Pier”, School of Engineering, No.216, p.527, 1980
【10】 Raudkivi, A. J., Ettema, R., “Effect of sediment gradation on clear water scour”, Journal of Hydraulic Division, ASCE, Vol.103, No.NY10, p.1209-1213, 1977
【11】 Melville, B. W. and Sutherland, A. J., “Design method for Local Scour at Bridge Pier”, Journal of Hydraulic Engineering, Vol.114, No.10, p.1210-1226, 1988
【12】 Raudkivi, A. J. and Ettema, R., “Clear-water Scour at Cylindrical Piers”, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol.109, No.3, p.338-349, 1983
【13】 吳虹邑,「筐網結構物對橋墩沖刷保護之研究」,國立成功大學水利及海洋工程研究所碩士論文,民國94年
【14】 張荻薇、王炤烈、林曜滄、游明益,「換底工法於沖刷水害橋梁之應用-以台一線溪州大橋橋基加固工程為例」,中華技術,第71期,p.110-121, 2006
【15】 http://www.cber.ncu.edu.tw/
【16】 王傳益,「歷線型流況下同心圓橋墩局部沖刷之研究」,逢甲大學水利工程學系碩士班碩士論文,民國94年
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【18】交通部台灣區國道新建工程局委托研究計,「跨河橋水文水理考量準則及注意事」,民國92年
【19】張婉儀,「錐形保護工對減少橋墩局部沖刷之水工模型試驗」國立成功大學土木工程研究所碩士論文,民國97年
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