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研究生: 蔡得正
Tsau, De-jeng
論文名稱: 橋墩動床沖刷之現地實驗與探討
Field experimental study of scour at bridge pier
指導教授: 黃進坤
Huang, Jin-kun
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 水利及海洋工程學系碩士在職專班
Department of Hydraulic & Ocean Engineering (on the job class)
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 74
中文關鍵詞: 橋墩動床沖刷
外文關鍵詞: bridge pier
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  • 橋墩位於天然河道中,由於局部沖刷導致周圍沖刷坑產生,致使橋樑本身安全受到危害。因此如果能正確地瞭解沖刷之發展歷程及沖刷深度,當能採取有效保護措施。
    對於橋墩沖刷的研究上,前人多以實驗室之實驗渠道進形試驗研究,鮮少於實際河道中做橋墩沖刷試驗。本研究致力於實際河道中設置Pvc管做的橋墩,取得河流流速、水深、床底土壤物理性質及橋墩沖刷深度之發展歷程和橋墩前端沖刷坑坡度之量測。本實驗針對水深對橋墩沖刷之影響進行分析。
    根據實驗結果得知,當流速與臨界起動流速比值V/Vc惟定值時,水深為水深與橋墩直徑比值H/D<3-4淺水的情況下,會影響橋墩沖刷深度,當水深與橋墩直徑比值H/D>3-4時,水深將不再影響橋墩沖刷的深度。
    橋墩在水深為定值及流速幾乎相同沖刷下,我們可以知道橋墩沖刷深度隨著橋墩直徑越大沖刷深度越深,但是橋墩最大沖刷深度與橋墩直徑比值dsmax/D卻成反比。在上述相同條件下,我們可以知道橋墩的直徑越大,橋墩前方沖刷坑坡度越小坡度越平緩,沖刷範圍越大。

    The bridge piers are subject to damage in natural channels ,the narrowing due to piers results the scour-holearound piers under the action of local scouring .For this reason,if we are able to predict the process of the development of scour and scour depth effectively,we can provide suitable measures to protect the bridge.

    The pier scour of the study that more than their predecessors to the experimental laboratory-testing research into the channel, rarely do the actual pier scour in the river test. The river is committed to an actual set of Pvc pipe to get the river flow, depth, physical properties of soil erosion and depth of the pier development of the piers and scour pit slope of the front-end measurement. This study on the pier for water depth analysis of the impact of erosion.

    The results of an experimental investigation, which were obtained for an effect of the scour depth , when the velocity of flow were divided into critical velocity of incipient motion(V/Vc) was constant and the ratio of depth to cylinder diameter was less than 3~4 in the shallows.Besides , the ratio of depth to cylinder diameter was greater than 3~4 , the flow depth would be no longer affected the scour depth of cylinder.

    We could find that more cylinder diameter increased more scour depth observed under the situation for the same flow depth and the velocity of flow,but a maximum scour depth divided by diameter was an inverse ratio.As mentioned above, the information we obtained was that the more scour hollow gradient in front of the pier decreased the more gradient of bed smoothed gradually only on condition that the pier diameter kept increasing and thereby resulted in a broadened scour area broadened .

    目錄 摘要 Ⅰ ABSTRACT Ⅱ 謝誌 III 目錄 Ⅵ 表目錄 VII 圖目錄 VIII 照片目錄 X 符號說明 XI 第一章 前言 1 1-1研究背景與動機 1 1-2前人研究 3 1-3本文架構 7 第二章 橋墩沖刷之原因 8 2-1橋墩沖刷之特性 8 2-2橋墩周圍之局部沖刷機制 13 第三章 現地實驗設備、內容與步驟 17 3-1實驗場地背景 17 3-2實驗設備 17 3-3實驗內容 19 3-3-1 流速量測方式 20 3-3-2 平均流速、單寬流量、平均單寬流量計算公式 21 3-3-3 橋墩的沖刷深度量測方式 22 3-3-4最終沖刷坑上游之終點與柱體前壁之距離B量測方式 23 3-4現地實驗條件 24 3-4-1 如何判定實驗段河川為濁水沖刷 24 3-4-2 如何判定實驗段河川為淺水沖刷 26 3-4-3現地河川採集土樣之一般物理性試驗 26 3-5實驗步驟 29 3-5-1 實驗準備 29 3-5-2 實驗過程 30 第四章 結果分析與討論 32 4-1沖刷過程之觀察 32 4-1-1 橋墩前端沖刷坑範圍描述 32 4-1-2 沖刷深度描述 34 4-2水深對橋墩沖刷深度之影響沖刷過程之觀察 37 4-2-1 V/VC值為相近條件下水深對橋墩沖刷深度之影響 37 4-2-2在相近水深不同直徑橋墩對橋墩沖刷深度之影響 39 4-2-3在相同水深不同直徑橋墩對沖刷坑坡度的影響 40 4-3 綜合討論 42 第五章 結論與建議 65 5-1 結論 65 5-2 建議 68 參考文獻 69 自述 74 表目錄 表3-1 不同試驗條件之量測斷面之平均流速與臨界起動流速值 25 表4-1 各項實驗數據之總表 58 表4-2 各項實驗數據之總表 59 表4-3 橋墩圓周各點位沖刷深度紀錄表 60 表4-4 橋墩前沖刷歷程紀錄表 61 表4-5 V/Vc為相近值條件下H/D對dsmax/D之關係表 62 表4-6 V/Vc為相近條件下H/D對dsmax/D之關係表SHEPPARD和WILLER JR(2006) 62 表4-7 V/Vc為相近條件下H/D對dsmax/D之關係表MD. FARUQUE MIA AND HIROSHI NAGO(2003) 62 表4-8水深為相近條件下橋墩直徑對沖刷深度與dsmax/D之關係表63 表4-9水深為定值條件下橋墩直徑對沖刷深度與dsmax/D之關係表63 表4-10 水深為定值條件下橋墩直徑對沖刷深度與dsmax/D之關係表D. MAX SHEPPARD;MUFEED ODEH;AND TOM GLASSER (2004) 64 表4-11水深為定值條件下橋墩直徑對橋墩沖刷坑坡度角度表 64 表4-12水深為定值條件下橋墩直徑對橋墩沖刷坑坡度角度表 64 圖 目 錄 圖2-1 橋墩沖刷型態分類 10 圖2-2 橋墩局部沖刷深度、流速與時間關係圖 13 圖2-3 橋墩局部沖刷示意圖 16 圖3-1 為流速量測之點位位置與單寬流量計算範圍示意圖 20 圖3-2 圓管圓周八分點位置圖 22 圖3-3 為量測最終沖刷坑上游之終點與柱體前壁之距離B示意圖 23圖3-2 圓管圓周八分點位置圖 28 圖4-1 橋墩前端沖刷坑過程示意圖 44 圖4-2 (A)橋墩沖刷深度隨時間變化圖 45 圖4-2 (B)橋墩沖刷深度隨時間變化圖 46 圖4-2 (C)橋墩沖刷深度隨時間變化圖 47 圖4-2 (D)橋墩沖刷深度隨時間變化圖 48 圖4-3 (A)橋墩沖刷深度歷線圖 49 圖4-3 (B)橋墩沖刷深度歷線圖 50 圖4-3 (C)橋墩沖刷深度歷線圖 51 圖4-4 V/Vc為相近值條件下H/D對dsmax/D之關係圖 52 圖4-5 V/Vc為相近條件下H/D對dsmax/D之關係圖SHEPPARD和WILLER JR(2006) 53 圖4-6 V/Vc為相近值條件下H/D對dsmax/D之關係圖MD. FARUQUE MIA AND HIROSHI NAGO(2003) 54 圖4-7 水深為相近值條件下橋墩直徑對dsmax/D之關係圖 55 圖4-8 水深為定值條件下橋墩直徑對dsmax/D之關係圖D. MAX SHEPPARD MUFEED ODEH AND TOM GLASSER (2004) 56 圖4-9 沖刷坡度近似求法示意圖 57 照片目錄 照片3-1 電子式流速儀 19 照片3-2 流速、水深量測情況 30 照片4-1 直徑30.5公分橋墩設置情況 44

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    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2009-07-06公開
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