[发明专利]一种大比降卵砾石河流河段的桥位断面冲刷测控方法

摘要

本发明属于桥梁设计领域，提供了一种大比降卵砾石河流河段的桥位断面冲刷测控方法，根据桥位断面的单宽流量、河床比降以及最大洪峰时桥位断面的最大冲刷深度，计算出在主流不发生偏移时桥位断面最大冲深、主流无偏移时桥位断面退水过程最大冲刷深度、主流偏移时桥位断面退水过程最大冲刷深度以及桥位断面平均下切深度，解决了河流的状况不符合现行规范中使用的桥位断面一般冲刷公式的假定条件，缺乏大比降卵砾石河流河段的桥位断面冲刷计算方法和经验公式的问题，得出了大比降卵砾石河流河段的桥位断面冲刷计算方法和经验公式，方法科学合理。

主权项

一种大比降卵砾石河流河段的桥位断面冲刷测控方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：第一步：收集洪峰期流量资料，绘制流量过程曲线确定桥位河段断面特征流量Q并根据大桥设计资料查出桥长L，计算桥位断面的单宽流量q；第二步：收集建桥前的桥位河段地形图，在桥位上下游1～2km河道顺直段各选择一个断面作为计算起始点，选取主流河槽附近河底地形高程最低点，沿主流河槽在两断面之间绘制深泓线，测量出两断面间距离，根据绘图比尺得到天然河段两断面间间距，计算床面比降J；第三步：通过桥位河段钻机在河底钻孔取沙，用不同筛径的筛子分选各级床沙，用电子天平称重，计算小于某一粒径的质量，粒径小于1mm的床沙用粒度分析仪测量确定，绘制级配曲线并确定床沙中值粒径d50；第四步：水位采用精度为0.1mm的测针读取，流量采用自控系统控制，地形采用二维地形测量仪测量，局部流速用旋桨流速器测量；第五步：布置主流不发生偏移时桥位断面冲刷模型试验，动床模型比降选择0.005m、0.01m和0.015m三组，模型床沙中值粒径选取3.62mm、2.1mm、0.97mm和0.88mm四组，单宽流量控制10组方案，总计78组次试验，用二维地形测量仪测量冲刷深度；第六步：根据主流不发生偏移时桥位断面冲刷模型数据，对单宽流量q，河床比降J，床沙中值粒径d50，进行相关分析拟合得出洪峰时桥位断面的最大冲刷深度hb计算公式；第七步：选择单宽流量为q＝9.0m3/s.m，模型比降J＝0.01，偏移率ε选取1.00、1.75、2.3和3.25四组，进行主流偏移前后冲刷对比试验，用二维地形测量仪测量冲刷深度；第八步：根据4种不同主流偏移率的动床模型对比冲刷试验，采用最小二乘法对不同偏移率桥位断面冲刷试验结果统计整理，得到偏移率对冲刷深度的 影响关系Kε；第九步：根据洪峰时桥位断面的最大冲刷深度hb计算公式以及偏移率对冲刷深度的影响关系拟合得出主流偏移率影响的最大洪峰冲刷深度公式hb；第十步：布置主流无偏移时桥位断面退水过程冲刷试验，模型比降选择0.001、0.003、0.005、0.01和0.015五种情况，模型床沙中值粒径选取3.62mm、2.1mm、0.97mm和0.88mm四组，单宽流量控制10组方案，总计50组次试验，用二维地形测量仪测量冲刷深度；第十一步：根据主流无偏移时桥位断面退水过程冲刷数据，对无主流偏移情况下退水过程的试验结果数据，单宽流量q，河床比降J，床沙中值粒径d50，进行相关分析拟合得出主流无偏移时桥位断面退水过程最大冲刷深度计算公式hhb；第十二步：根据主流无偏移时桥位断面退水过程最大冲刷深度计算公式hhb以及偏移率对冲刷深度的影响关系拟合得出主流偏移量影响后的退水过程冲刷深度计算公式hhbε；第十三步：在主流不发生偏移时桥位断面冲刷模型试验以及退水过程冲刷试验中，通过二维地形测量仪对实验过程中桥位河段的地形测量，得到44组次最大冲刷面积与退水末期冲刷面积，对单宽流量q，河床比降J，床沙中值粒径d50，进行拟合得出最大下切深度hxmax和退水末期下切深度hxend计算公式。