[发明专利]一种双墩柱局部冲刷特性的确定方法

权利要求书

1.一种双墩柱局部冲刷特性的确定方法，其特征在于：在可变坡循环玻璃水槽中进行简化模型试验，通过改变上下游墩柱间距及水流条件设置试验工况，以上下游墩柱局部冲刷坑深度为特征参量，分析不同间距条件下冲坑深度～水流强度的关系与单墩柱条件下的区别，进而具体分析上下游墩柱冲刷特性。

2.根据权利要求1所述的一种双墩柱局部冲刷特性的确定方法，其特征在于：将不同墩间距条件下冲坑相对深度与相对流速的试验数据绘制于同一图中，根据试验点与单墩柱冲刷规律偏离程度间的不同进行分区：

1)床面平整区：整个床面均无冲坑形成；

2)同步冲刷区：上下游墩柱同时开始形成冲坑，且符合单一墩柱冲刷特性，这时上下游墩柱的冲刷特性均可由下式描述：

dsD=2.865UUC-1.332]]>

式中，d_s为冲刷坑深度，D为桥墩墩径，U为来流垂线平均流速，U_c为泥沙起动流速；

3)偏离过渡区：下游墩柱冲坑深度小于相同水流条件下单墩柱冲坑的深度；

4)完全偏离区：下游墩柱冲刷特性重新回归到线性规律，且其点据分布与公式(1)的直线呈平行关系，这时下游墩柱的冲刷特性可由下式表示：

dsD=2.865UUC-A]]>

其中常数A与墩间距相关。

3.根据权利要求1所述的一种双墩柱局部冲刷特性的确定方法，其特征在于：采用外贴刻度纸的光滑透明圆柱形有机玻璃管模拟桥墩墩柱，将粒径均匀的石英砂平铺形成床面，铺砂段的两端分别设置水流渐变导板和床沙挡板，通过水泵、闸门及底坡的调节在水槽内获得恒定均匀流，用超声波流量计测量流量Q，用声学多普勒流速仪测量垂线平均流速U，通过桥墩处床面对应刻度的变化测量冲刷坑的深度。

4.根据权利要求3所述的一种双墩柱局部冲刷特性的确定方法，其特征在于：所述变坡循环玻璃水槽长12m，宽0.42m，高0.7m，其试验段长6m设置在水槽中部；所述有机玻璃管高70cm，外径6cm，外贴刻度纸最小刻度为1mm；所述床面的石英砂粒径为0.70mm，密度为ρ_s＝2.64g/cm³，铺沙厚度为15cm，每次试验前床面均重新铺平；试验水深h选择12cm和15cm两种，桥墩间距d选取0～15倍墩径，共进行试验141组。

5.根据权利要求3所述的一种双墩柱局部冲刷特性的确定方法，其特征在于：所述每组试验开始前通过水泵预先小流量注入水体，以润湿泥沙并保护床面初始形态，然后通过水泵、闸门及底坡的调节获得恒定均匀流；每组试验持续冲刷至少5个小时，认为冲刷达到平衡。

6.根据权利要求3所述的一种双墩柱局部冲刷特性的确定方法，其特征在于：所述超声波流量计测量误差小于5％，所述声学多普勒流速仪在距离水面0.63h处测量平均流速。