貳、文獻回顧
2.3 等效橋墩(Equivalent Piers)
對於均勻橋墩的沖刷特性研究已相當完整，並提出許多均勻橋墩 之最大局部沖刷深度預估公式以供參考，但對於不均勻橋墩局部沖刷 深度之研究，則較為缺乏。由於不均勻橋墩型式不一，甚至有樁帽之 形式，為了將不均勻橋墩問題簡化，因此即有學者提出等效橋墩之概 念，藉以推求沖刷深度。目前較廣泛之評估方式為利用寬度或長度權 重法決定橋墩基礎裸露時等值之橋墩寬度後，並代入所選定的均勻橋 墩沖刷公式，以計算不均勻橋墩之沖刷深度。
Jones et al.(1992)[26]提 出 當 橋 墩 基 礎 位 置 高 出 水 深 之 0.1 倍 (Y>0.1y)時，等效橋墩寬度可視為橋基迎水面寬度；反之則以橋墩迎 水面寬度為等效橋墩寬度。
y 1 . 0 Y D
De = ∗ ≥ (2.3-1) y
1 . 0 Y D
De = < (2.3-2) 式中，De為等效橋墩寬度。此公式計算相當方便，不需考慮平衡沖刷 深度未知的問題。不過在橋墩基礎高度小於 0.1 倍水深時，其沖刷深 度仍然會受橋墩基礎影響，若僅考慮橋墩寬度則會有低估沖刷深度的 情況。
Melville & Raudkivi(1996)[31]利用橋墩及橋墩基礎長度在水中所
Parola et al.(1996)[36]利用橋墩及橋基長度權重法決定水深，並應 用 Melville & Sutherland(1988)[29]提出的均勻橋墩局部沖刷深度預估 公式，其公式可表示為：
張藝馨(2000)[8]認為橋墩基礎裸露時由於橋墩基礎寬度較大，對 於沖刷深度有較大的影響，因此將橋墩基礎與橋墩寬度之權重表示成 類似靜水壓力分佈之三角形（如圖2-4），藉以計算不均勻橋墩之等效 橋墩寬度。其中三角形之面積為 1，而高為水深y，其底為2 y。等效 橋墩寬度可表示：
D D
De = fD ∗ + fD∗ (2.3-8)
其中
2
D y
Y y ⎟⎟
⎠
⎜⎜ ⎞
⎝
=⎛ −
f ，代表橋墩所佔權重的面積，而 fD* =1 f− D代表橋
墩基礎所佔權重面積。
在非均勻圓柱型橋墩條件下，因考慮覆土相對於橋墩基礎面之高 度，發現若覆土高度高於圓柱型基礎面(不均勻面)時，沖刷深度會隨 著覆土高度降低而增加，此為圓柱型橋墩基礎之迎水面較圓柱型橋墩 上部墩柱迎水面寬大，因此所形成向下射流沖刷能力較強之緣故。若 覆土高度位於圓柱型基礎面之上，且覆土高度遠高於水流對圓柱型橋 墩所形成的最大沖刷深度，當最大沖刷深並未到達圓柱型基礎面時，
其最大沖刷深度與上部墩柱均勻橋墩之最大沖刷深度相等。
若覆土高度位於圓柱型橋墩與圓柱型基礎之交界面某一範圍內時，在 沖刷時期會因不均勻面的產生而對沖刷深度造成影響。當圓柱型橋墩 基礎裸露時，因迎水面較大相對所產生的向下射流能力較大，導致圓 柱 型 橋 墩 基 礎 部 分 沖 刷 深 度 較 深 而 對 橋 樑 安 全 產 生 危 害 。
圖2-4 等效橋墩權重分佈圖