[发明专利]一种多参数桥墩绕流阻力等效糙率经验概化方法

权利要求书

1.一种多参数桥墩绕流阻力等效糙率经验概化方法，其特征在于：所述经验概化方法包括以下步骤：

步骤一，引入流速比例系数β，基于走航式多普勒流速剖面仪，获取不同河道横断面流速分布，统计分析河道主河槽或滩地流速u与河道断面平均流速的比例，

步骤二，确定汛期不受遮蔽或干扰影响的单柱体绕流阻力系数C_d，根据《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2015取值；

步骤三，引入阻水面积折减系数δ，设主桥墩迎水面宽度为D，河槽水深为H_河槽，令A_H＝DH_河槽，所有桥墩的水下部分迎水面面积A按A_H的不同比例进行折算，δ＝A/A_H；

步骤四，引入桥墩群的纵向遮蔽影响倍数α₁和横向干扰影响倍数α₂，基于单排圆桩顺水流纵向布置和单排圆桩横向水流布置下的紊流数学模型，分析顺水流方向纵向桩体的遮蔽影响倍数α₁以及垂直水流方向横向桩体的干扰影响倍数α₂；

步骤五，引入斜交系数λ，部分桥墩与水流斜交增大其阻水效应，当夹角0°～15°时：对于圆形桥墩，λ取1.0～1.4；方形桥墩，λ取1.0～0.8；长/宽≥1.5的矩形桥墩，λ取1.0～1.5；圆端形桥墩，λ取1.0～2.0；

步骤六，引入单柱绕流阻力系数C_d，单柱纵向遮蔽影响倍数α₁、横向干扰影响倍数α₂、流速比例系数β、阻水面积折减系数δ以及水流与桥墩斜交系数λ若干参数，获取桥墩群总绕流阻力F_总以及对应的总阻力系数∑C′_id；

步骤七，将桥墩群总绕流阻力F_总用河床切应力计算公式表达，获得对应的桥墩绕流阻力等效糙率。

2.根据权利要求1所述的一种多参数桥墩绕流阻力等效糙率经验概化方法，其特征在于：所述桥墩为方形、矩形、圆形或圆端形，方形、矩形、圆形、圆端形桥墩的阻力系数C_d分别取1.5、1.3、0.8、0.6。

3.根据权利要求1所述的一种多参数桥墩绕流阻力等效糙率经验概化方法，其特征在于：主河槽β取1.05～1.50，滩地β取0.20～1.05。

4.根据权利要求1所述的一种多参数桥墩绕流阻力等效糙率经验概化方法，其特征在于：所述步骤六中，引入单柱绕流阻力系数C_d，单柱纵向遮蔽影响倍数α₁、横向干扰影响倍数α₂、流速比例系数β、阻水面积折减系数δ以及水流与桥墩斜交系数λ若干参数，获取桥墩群总绕流阻力F_总以及对应的总阻力系数∑C′_id的方法为：

其中C_d为汛期不受遮蔽或干扰影响的单柱体绕流阻力系数，参考《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2015取值；各参数的下标i代表桥墩的编号，ρ为水的密度。

5.根据权利要求1所述的一种多参数桥墩绕流阻力等效糙率经验概化方法，其特征在于：所述步骤四中，基于Fluent紊流数学模型，研究单排圆桩顺水流纵向布置和单排圆桩横向水流布置下的单桩阻力系数，分析顺水流方向纵向桩体的遮蔽影响倍数α₁以及垂直水流方向横向桩体的干扰影响倍数α₂。

6.根据权利要求1所述的一种多参数桥墩绕流阻力等效糙率经验概化方法，其特征在于：所述步骤五中，采用经验确定斜交系数λ，夹角0°～15°时：对于圆形，λ取1.0～1.4；方形，λ取1.0～0.8；长/宽≥1.5的矩形，λ取1.0～1.5；圆端形，λ取1.0～2.0。

7.根据权利要求1所述的一种多参数桥墩绕流阻力等效糙率经验概化方法，其特征在于：所述步骤七中，获得对应的桥墩绕流阻力等效糙率的方法为：

其中，为加糙区域河道长度，R为水力半径，χ为河道断面湿周，ρ为水的密度。