臺灣博碩士論文加值系統

橋梁的損害主要是由於基礎遭沖刷裸露所致，而主要的原因來自於橋墩周圍的局部沖刷，為了減少橋墩的局部沖刷，本研究採用上鉤式套環來進行橋墩局部沖刷模擬。並在動床渠道中比較套環的有無與設置不同高度對局部沖刷的影響。實驗過程中利用ADV流速儀測量橋墩周圍的流場分布情形，並使用雷射測距儀得到沖刷坑的三維斷面資料，探討上鉤式套環的設置影響橋墩周圍的流場與底床局部沖刷發展情形，藉以瞭解上鉤式套環對於向下射流的導引效果與機制。
結果顯示，上鉤式套環確實可以減少橋墩周圍的局部沖刷，在套環置於底床時發揮最佳的效果，套環能完全防止墩前沖刷的產生，並將最大刷深處引導至墩後兩側，能避免橋基裸露維護橋樑安全。將套環置於底床上1公分處也能減少32%的最大沖刷深度，沖刷坑的直徑也大幅減少45%，後方堆積丘也向橋墩靠近，顯示套環能夠阻擋墩前向下射流並破壞馬蹄形渦流的結構使泥砂在較近的地方落淤。另外，從墩前的垂向流速剖面可看出無套環組之向下射流較套環置於底床時減少約76%，顯示套環有效阻擋墩前向下射流並利用其上鉤式設計使水流向上抵消向下射流。

To prevent the local scouring, collar is adopted to protect piers. Therefore, this study designed a mobile experiment flume with different heights of hooked-collar to understand that how the position of hooked-collar effected the local scouring around piers. The velocity fields around piers were measured with ADV (Acoustic Doppler Velocimeter). Furthermore, we also measured the topography of scour holes by laser range finder.
The hooked-collar can reduce scour depth and the range of scour hole. When the hooked-collar was on the best position, it can completely reduce scour depth in front of the pier. When the hooked-collar set on 1cm from the bed, it can reduce 32% maximum scour depth. Scour hole diameter also reduced 45%. And the sediment deposition is also close to the pier. In addition, the hooked-collar reduce about 76% down flow. The horseshoe vortex is guided to the downstream successfully far away from the bridge pier. The hooked-collar can accelerate the sediment deposition behind the piers.

摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 VII
符號表 VIII
一、 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究方法 2
1.3 本文組織 3
二、 文獻回顧 4
2.1 橋墩沖刷 4
2.2 橋墩附近之流場 5
2.3 清水沖刷 6
2.4 濁水沖刷 6
2.5 沖刷過程 7
2.6 影響沖刷之因子 7
2.7 沖刷時間 8
2.8 橋墩保護工法 8
三、 實驗渠槽設計與實驗流程 10
3.1 實驗目的 10
3.2 實驗渠槽 10
3.3 實驗材料與配置 13
3.4 實驗儀器 13
3.5 底床鋪砂配置 15
3.6 床面高程量測 15
3.7 流速量測點位 16
3.8 實驗流程 17
3.9 實驗基本假設 19
3.10 實驗條件 19
四、 實驗結果與分析 21
4.1 實驗結果展示 22
4.2 實驗現象 25
4.2.1 無套環之底床沖刷過程 25
4.2.2 套環置於底床之底床沖刷過程 27
4.2.3 套環置於底床上1cm之底床沖刷過程 29
4.3 床面型態分析 31
4.3.1 刷深歷程 31
4.3.2 沖刷坑中心線高程與最大刷深 35
4.3.3 沖刷坑型態與沖淤體積分析 38
4.4 水理分析 43
4.4.1 中心線流速向量分佈圖 43
4.4.2 中心線U方向流速剖面 45
4.4.3 中心線W方向流速剖面 47
4.4.4 中心線紊流動能分佈圖 49
4.4.5 橋墩周圍U方向流速剖面 51
4.4.6 橋墩周圍V方向流速剖面 55
4.4.7 橋墩周圍W方向流速剖面 59
4.4.8 墩前向下射流之比較 63
五、 結論與建議 64
六、 參考文獻 66

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