Вопрос 80. Размывы под мостом, пределы размывов. Регуляционные сооружения. (методичка гладышевой)

Различают три вида размывов русла под мостом: сосредоточенный, общий и местный.

Сосредоточенный размыв Δh_c и определяется переформирование речного русла в результате руслового процесса. Максимальные глубины могут сместиться на любую вертикаль русла. Эти размывы на реках не связаны с возведением инженерных сооружений, стесняющих поток при прохождении паводков.

Общий размыв русла под мостом Δh_об образует во время каждого паводка за счет увеличения скорости течения под мостом при стеснении потока подходными насыпями.

Местный размыв Δh_м образуется в результате изменения кинетической структуры потока при обтекании опор моста.

Понижение дна у опоры, вызываемое тремя различными размывами, называют размывом h_р:

h_р= Δh_c+ Δh_об+ Δh_м.

Расчет общего размыва. При расчете общего размыва по методике ГипродорНИИ характерными пределами общего размыва являются:

Нижний предел размыва - наибольший общий размыв, который может возникнуть при длительном воздействии на подмостовое русло расчетного паводка постоянной высоты. Расчетный для опор моста размыв ни при каких обстоятельствах не может быть больше нижнего предела размыва Время, требуемое для достижения нижнего предела размыва, является важной характеристикой мостового перехода и зависит от многих факторов: бытовой глубины потока, длины зоны сжатия перед мостом, длины верховых струенаправляющих дамб, бытовой скорости течения в русле, крупности размываемого аллювия.

Рис. 1.10. Пределы общего размыва

Гипотетический предел размыва - это наибольший общий размыв который может возникнуть в результате воздействия многих реальных, проходящих один за другим расчётных паводков, имеющих подъем и спад. Расчетный для опор моста размыв не может быть больше гипотетического размыва.

Верхний предел размыва - наибольший общий размыв, вызываемый проходом по неразмытому дну первого единичного расчётного паводка Рас четный для опор моста размыв может быть равен ему, но не может быть мень­ше

По способу определения расчетного для опор моста общего размыва все мостовые переходы могут быть разделены на четыре группы в зависимости от потенциальной размывающей способности паводка.

Первая группа мостовых переходов характеризуется потенциальной размывающей способностью расчетного паводка большей, чем требуется для достижения нижнего предела. Расчетный для опор моста размыв, равный ниж­нему пределу, определяется по формуле предельного баланса

Вторая группа мостовых переходов характеризуется потенциальной размывающей способностью расчетного паводка большей, чем требуется для реализации верхнего размыва, но меньшей минимально необходимой для реа­лизации нижнего. Расчетный для опор моста размыв равен верхнему пределу

Третья группа мостовых переходов характеризуется потенциальной размывающей способностью расчетного паводка, близкой к требуемой для реа­лизации гипотетического предела. Расчетный для опор моста размыв равен ги­потетическому пределу.

Четвертая группа мостовых переходов характеризуется тем, что по­тенциальная размывающая способность паводка слишком мала для реализации гипотетического размыва. За расчетный может быть принят гипотетический размыв.

Местный размыв является результатом локального нарушения гидравли­ческой структуры потока при обтекании опор мостов, голов струенаправляющих дамб, траверс и т.д. Наиболее опасен местный размыв для опор моста. Он развивается у передних граней опор и может привести к потере их устойчиво­сти.

Поток, набегающий на опору, тормозится, при этом кинетическая энергия его уменьшается, а потенциальная возрастает Потенциальная энергия в свою очередь реализуется в кинетическую энергию нисходящих струй (рис. 1.12). ко­торая, достигая дна, способна размывать его, вызывая появление воронкооб­разного углубления Скорость обтекания опоры потоком примерно в 2 раза больше скорости его набегания. Поэтому местные размывы у сооружений раз­виваются даже в тех случаях, когда собственная скорость потока меньше неразмывающей для частиц грунта, слагающих дно русла.

Ожидаемая глубина воронки размыва определяется гидравлическими па­раметрами потока - скоростью набегания и глубиной, а также формой и разме­рами препятствия и свойствами размываемого грунта.

На размер воронки местного размыва огромное влияние оказывает коли­чество поступающих в воронку наносов. Местный размыв достигает особенно больших значений, когда наносы в воронку по каким-либо причинам не поступают.

Рис. 1.12. Схема образования местного размыва у опоры: 1 - дно до размыва (пунктир); 2 - откос воронки; 3 - нисходящие тече­ния: 4 - донные вихревые вальцы; 5 - струи, обтекающие опору.

Регуляционные сооружения.

Неблагоприятное развитие русловых деформаций на мостовом переходе может привести к повреждениям сооружений. Чтобы сделать неизбежные ру­словые деформации безопасными для основных транспортных сооружений, в состав мостового перехода включают регуляционные сооружения. Форму и размеры сооружений устанавливают исходя из конкретных задач регулирова­ния потока.

На мостовых переходах используют следующие основные сооружения:

-пойменные незатопляемые криволинейные струенаправляющие дамбы.

-пойменные незатопляемые прямолинейные струенаправляющие дамбы;

-валы, стесняющие и ограждающие русловую зону блуждающих рек;

-струеотбойные поперечные сооружения (траверсы), и проводят следующие мероприятия;

-укрепления берегов русел;

-срезки подмостовых русел;

-спрямление русел у мостов.

Наиболее распространены из вышеперечисленных регуляционных сооружений криволинейные струенаправляющие дамбы, которым с верховой стороны придают криволинейное (по бисинусоиде) очертание в плане с радиусами кривизны, возрастающими от головы к оси моста.

Их устраивают с целью обеспечения:

-плавного подвода пойменных вод в подмостовое русло;

-прямолинейного течения струй под мостом;

-увеличения, за счет последнего, площади живого сечения потока;

-переноса местного размыва от конуса насыпи под мостом к голо!

-струенаправляющей дамбы.