定量流流況下同心圓柱型上下游連續橋墩沖刷之研究

Abstract

本研究主要利用水工模型試驗，模擬於定量流(V/Vc=1)與同心圓不均勻橋墩於墩徑比(D/D*=0.4)作用下，針對上下游連續橋墩之間距及不同覆土高度時，探討橋墩局部沖刷與沖刷歷程之變化。 研究結果顯示於定流量作用下，當橋墩基礎未裸露(Y=+10mm)時，由於覆土高度與不均勻面之影響，而減緩向下射流之強度，因此所產生之沖刷坑大小及沖刷深度較小；但當上下游連續橋墩之間距過小（1.25D、2D）時，上游橋墩所產生的渦流造成下游墩前沖刷，而上游橋墩無法有效地保護下游橋墩，導致下游墩前向下沖刷之深度比上游墩前深。 當覆土高度與橋墩不均勻面齊平(Y=0mm)時，於沖刷初期受不均勻面之影響，導致墩前向下沖刷時間延後發生。假使上下游連續橋墩之間距太近（1.25D、2D）時，下游橋墩會受上游橋墩之影響，導致下游墩前較上游墩前提早向下沖刷；反之，上下游連續橋墩之間距達到一定的距離（3D、4D、5D）時，下游橋墩會受上游橋墩之保護，拉長下游墩前向下沖刷時間。 在覆土高度在橋墩不均勻面上（Y=+10mm）及與橋墩不均勻面齊平(Y=0mm)時，上下游連續橋墩之間距太近（1.25D、2D）的話，上游橋墩無法保護到下游橋墩，反而使下游橋墩沖刷情況變得較上游嚴重；但當橋墩基礎裸露(Y=-10mm)時，恰巧與前兩種覆土高度所產生情形相反，當橋墩間距為1.25D、2D 之沖刷深度較橋墩間距為3D、4D、5D 之深度小。