分別為矩形、圓端形、三角尖形3種端部橋墩橋梁模板沖刷坑的長度;W,、WZ、W;分別為矩形、圓端形、三角尖形3種端部橋墩橋梁模板沖刷坑的寬度;l為沖刷時(shí)間。通過擬合方程可以根據(jù)前幾個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)快速得出沖刷平衡的時(shí)間點(diǎn)。根據(jù)式(3)可以得出,在l一360 min時(shí),沖刷坑長度S一14. 75 cm,試驗(yàn)12所得S:一14. 80 cm,兩者誤差僅在0. 37%左右。根據(jù)式(7)可以得出,在C =360 min時(shí)沖刷坑寬度W;一14. 47 cm,試驗(yàn)15所得此刻W;一14. 40 cm,兩者誤差僅為0.510。由上述結(jié)果可以證明擬合方程的合理性。
通過試驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn),3種橋墩橋梁模板的局部沖刷均從迎水面拐角處開始,并迅速向墩前和墩側(cè)發(fā)展。在相同流速情況下,矩形端部橋墩橋梁模板的最大沖刷坑深度最大,而三角尖形端部橋墩橋梁模板的最大沖刷坑深度最小。此外分析表2數(shù)據(jù)可得,圓端形端部橋墩橋梁模板最大沖刷坑深度相對(duì)于矩形端部橋墩橋梁模板減小34.9%,三角尖形端部橋墩橋梁模板最大沖刷坑深度相對(duì)于矩形端部橋墩橋梁模板減小66.700。
在相同流速下,隨著時(shí)間的發(fā)展,沖刷坑的長度與寬度同樣滿足對(duì)數(shù)變化的趨勢(shì)。從圖8可以看出:矩形端部橋墩橋梁模板沖刷坑最終長度與寬度均為最大,而三角尖形端部橋墩橋梁模板為最小,與矩形端部橋墩橋梁模板相比,分別減小46.00043.300 ;3種端部形狀的橋墩橋梁模板最終沖刷坑的長度均小于其寬度。
由分析可知,矩形端部橋墩橋梁模板平衡沖刷坑(即最大沖刷坑)深度均出現(xiàn)在墩前,下面以墩前測(cè)點(diǎn)為研究對(duì)象。矩形端部橋墩橋梁模板平衡沖刷坑形態(tài)隨墩長1,的變化如圖9所示?梢钥闯,墩周平衡沖刷坑深度隨著1,增大而增大。在:少)為0. 15, 0. 20, 0. 25 m/s下,當(dāng)弗勞德數(shù)Fr簇0. 111時(shí),隨著1,增加,矩形端部橋墩橋梁模板平衡沖刷坑深度、長度及寬度增長率很小;相對(duì)于矩形端部橋墩橋梁模板的水平截面積,該情況下1,越大,其墩周相對(duì)沖刷程度越低,橋墩橋梁模板的穩(wěn)定性越好?紤]到墩周泥沙被侵蝕破壞的范圍和深度都很小,綜合對(duì)比分析后發(fā)現(xiàn),在保證矩形橋墩橋梁模板1,/B)2的條件下,當(dāng)Fr簇0. 111時(shí)1, /B越小,橋墩橋梁模板墩周沖刷破壞程度越小。
當(dāng)0. 148簇Fr簇0. 185時(shí),矩形端部橋墩橋梁模板墩周平衡沖刷坑深度、長度及寬度的數(shù)值較F:較小時(shí)明顯增大。雖然隨著1,增大,墩前平衡沖刷坑深度幾乎不變,但沖刷范圍卻顯著增加,考慮到橋墩橋梁模板水平截面尺寸變大并結(jié)合圖9b墩后沖刷情況可知,矩形端部橋墩橋梁模板1/B越大,墩周沖刷破壞程度越小。http://www.97eess.com/