[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

摘要

一种多参数桥墩绕流阻力等效糙率经验概化方法，基于桥梁墩柱基本绕流阻力特征，通过实测河道横断面流速数据、紊流数学模型柱体之间的遮蔽、干扰影响分析、引入单柱绕流阻力系数，单柱纵向遮蔽影响倍数、横向干扰影响倍数、流速比例系数、阻水面积折减系数以及水流与桥墩斜交系数若干参数，推算桥墩群总绕流阻力以及对应的总阻力系数，将桥墩群总绕流阻力转化到河床切应力上，推导获得对应的桥墩绕流阻力等效糙率。简化了密集桥梁河道整体一维水动力数学模型桥梁群的行洪影响分析，为今后桥梁群壅水经验公式的建立提供了基础，弥补了当前桥墩群总绕流阻力专用分析方法缺失的问题。

主权项

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Cd，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AH＝DH河槽，所有桥墩的水下部分迎水面面积A按AH的不同比例进行折算，δ＝A/AH；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Cd，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∑Ci′d；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。