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研究生： 吳沛倫
Pei-Lun Wu
論文名稱： 不均勻橋墩及群樁基礎之局部沖刷研究
指導教授： 周憲德
Hsien-Ter Chou
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
畢業學年度： 89
語文別： 中文
論文頁數： 91
中文關鍵詞： 不均勻橋墩 、群樁基礎 、橋基裸露 、局部沖刷
外文關鍵詞： non-uniform piers, pile foundations
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    • 在天然河道中由於輸砂不平衡的問題，造成底床逐年下降的現象，而橋基裸露也成為影響橋樑安全重要的問題之一。而一但發生橋基裸露現象將會改變橋墩之迎水條件，進而造成更嚴重之沖刷，因此不同形式之橋墩基礎的沖刷特性，需要進一步加以研究，以分析出適當且有效之橋基保護工法。
    本研究利用水槽模型試驗分析在河道中不均勻橋墩（圓形橋墩在一較大之圓形橋基上）及群樁基礎之局部沖刷特性，分析其最大沖刷深度、沖刷坑長度寬度及堆積丘範圍，並比較在不同裸露高度下之沖刷變化。
    實驗結果發現，不均勻橋墩在不同橋基位置時，隨著裸露高度增加而造成迎水面積增加，沖刷坑範圍及最大刷深增加。沖刷坑中心線剖面之墩前斜率，因為在重力作用下其斜率與底床質之水中安息角(θ=37.6°)相等，而與橋基裸露高度無關。而在群樁基礎時，當樁帽底部切齊底床時沖刷範圍最大，而無樁帽時沖刷範圍最小，最大沖刷深度及沖刷範圍與樁帽距底床高度程反比。


    The experiments of non-uniform piers in different exposure elevation showed that the increase of exposure elevation caused the increase of obstruction area. So, the range of scour hole and the depth of scour will increase. The upstream slope of the scour hole will equal to angle of repose of the bed sediment in water(θ=37.6°) because the effect of gravitation. In the presence of pile foundation, when the bottom of the cap is to fit with the bed, the range of scour hole will be the maximum. And when there is no cap, the range of the scour hole will be the minimum. The maximum scour depth and range of scour hole will decrease with increasing the elevation of cap relative to the bed.

    中文摘要…………………………………………………………Ⅰ 英文摘要…………………………………………………………Ⅱ 目錄………………………………………………………………Ⅲ 表目錄……………………………………………………………Ⅴ 圖目錄…………………………………………………………Ⅵ 符號表……………………………………………………………Ⅷ 第一章 緒論………………………………………………………1 1.1 研究動機與目的……………………………………1 1.2 本文架構……………………………………………2 第二章 文獻回顧…………………………………………………4 2.1 底床質啟動…………………………………………4 2.2 均勻橋墩……………………………………………5 2.3 不均勻橋墩…………………………………………6 2.4 群樁…………………………………………………7 第三章 理論分析…………………………………………………9 3.1 沖刷機制之探討……………………………………9 3.2 臨界起動條件之探討………………………………13 3.3 橋墩局部沖刷模式之推求…………………………15 3.4 等效橋墩寬度之探討………………………………20 第四章 試驗設備與規劃…………………………………………23 4.1 試驗設備與儀器……………………………………23 4.2 試驗條件……………………………………………24 4.3 試驗規劃……………………………………………24 4.3.1實驗模型尺寸之確定……………………………24 4.3.2馬達轉速與試驗段流速率定……………………25 4.3.3不同水深下顆粒臨界啟動速度Vc之變化………26 4.3.4均勻及非均勻橋墩及群樁之沖刷坑量測………26 第五章 結果與討論………………………………………………27 5.1 臨界啟動速度與水深之關係………………………27 5.2 不均勻圓柱形橋墩…………………………………28 5.2.1沖刷坑與堆積丘範圍……………………………28 5.2.2沖刷坑中心線剖面與最大刷深…………………29 5.3 改變橋基高度之影響……………………………… 30 5.3.1沖刷坑長度及沖刷坑寬度………………………30 5.3.2沖刷坑中心線剖面與最大刷深…………………31 5.3.3無因次中心線剖面………………………………32 5.3.4刷深歷程…………………………………………32 5.4 群樁樁帽位置與刷深之關係………………………33 5.4.1沖刷坑長度及沖刷坑寬度與堆積丘範圍………34 5.4.2中心線剖面與最大刷深…………………………34 5.4.3無因次中心線剖面………………………………35 5.4.4沖刷時間與刷深之關係…………………………35 5.5 均勻橋墩與樁基礎橋墩沖刷特性之比較…………35 第六章 結論與建議………………………………………………37 6.1 結論…………………………………………………37 6.1.1不均勻圓柱形橋墩………………………………37 6.1.2改變橋基高度之影響……………………………38 6.1.3群樁樁帽位置雨刷深之關係……………………38 6.1.4均勻橋墩與群樁基礎橋墩沖刷特性比較………38 6.2 建議…………………………………………………39 參考文獻 …………………………………………………………40

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