3.2. Исследование русловых деформаций в створе мостового перехода и анализ результатов местного размыва

Цели работы:

1. Выявить деформационные особенности, связанные с сооружением в русле мостового перехода.

2. Проанализировать движение наносов на характерных участках мостового перехода и формирование местного размыва у берегового устоя опор моста.

Рис. 12. Модель мостового перехода перед проведением лабораторных исследований

36

Лабораторная установка представляет собой модель части мостового перехода с береговым устоем, полной мостовой опорой и половиной второй мостовой опоры, ось которой совпадает с внутренним бортом модели (рис.12). Другой внутренний борт модели проходит по береговому устою на некотором расстоянии от его конца, расположенного в русле реки.

Дно модельной установки в районе берегового устоя и мостовых опор меет углублен е, которое до проведения опытов засыпается

стияI створ – на некотором расстоянии выше по течению, там, где

мостовой переход практически не оказывает влияния на русловой по-

(см. рис. 2), соединённым гибким рукавом с моделью мостового перехода. Уносимый из русла во время проведения исследований песок улавливается песколовкой (камерой воздухозабора и сбора песка).

крывая заслонку, зафиксировать момент первых подвижек песка непосредственно у мостовых опор и берегового устоя и начало образо-

37

вания воронки местного размыва (выключить вентилятор). Замерить глубины на промерных вертикалях в трёх створах.

Си бА Д И

Рис. 13. Схема модели мостового перехода: 1 – 13 – отверстия для ввода измерительных приборов

38

6. Опыт 3: включ ть вентилятор и, продолжая постепенно плавно пр открывать заслонку, зафиксировать момент подвижки песка между береговым устоем и опорами с последующим формированием рифелей (выключить вентилятор). Замерить глубины на промерных вертикалях в трёх створах.

7. Опыт 4: включить вентилятор и, продолжая постепенно плавно приоткрывать заслонку, зафиксировать момент прекращения местного размыва у берегового устоя и опор моста (выключить вентилятор). Замерить глубины на промерных вертикалях в трёх створах.

Результаты всех измерений заносят в табл. 4 и 5.

39

Продолжительность четырёх опытов должна быть такой, чтобы не произошел полный унос песка из русла выше мостового перехода

(рис. 14).

Си бА Д

Рис. 14. Модель мостового переходаИпосле завершения лабораторных исследований

Механизм местного размыва у опор моста следующий (рис. 15):

–преграда, стесняя водный поток, вызывает резкую деформацию обтекающих её струй, их кинетическая энергия уменьшается, а потенциальная – возрастает;

–увеличение потенциальной энергии выражается в виде местного подъёма уровня воды у опоры;

40

– набегая на опору, элементарные струйки потока воды меняют направление 3, искривляются в сторону дна, что вызывает в придонной области увеличение скоростей и повышенную турбулентность потока 4 с образованием вихревой структуры 6.

Си бА

Рис. 15. Схема обтеканияДопоры моста потоком:

1 – дно до размыва; 2 – откос воронки местного размыва; 3 – нисходящие течения; 4 и 6 – вихревые донные вальцы;

5 – струи, обтекающие опоруИ

Максимальная глубина воронки местного размыва образуется у верховой части преграды, если она небольшой ширины и не имеет заострённой лобовой части. Во всех других случаях максимальная глубина образуется у боковых сторон.

Обработка опытных данных

1. По результатам четырёх опытов (табл. 4, 5) построить поперечные профили в створе III. Масштабы произвольные, но стандартные.

41

2. Проанализировать результаты опытов, поперечные профили и сделать вывод о движении наносов на участке с I по III створ и в нижнем бьефе мостового перехода. Сделать вывод о стадийности формирования воронки местного размыва.

3. Вычертить план модели с характерными точками в каждом Сстворе. Рекомендуемый масштаб – М 1:10.

4. На плане отобразить линии равных глубин размыва (изогипсы) по результатам четвёртого опыта.

5. Проанал з ровать положение изогипс на плане и сделать вы- мическойвод об особенностях русловых деформаций, связанных с сооружением мостового перехода.

Механ зм местного размыва в реальных условиях на аэродинаустановкебАпредставлен на видеоролике, созданном в лабо-

ратор «Г дравл ка инженерная гидрология» СибАДИ.

Для воспро зведения видео нажмите на кнопку

Контрольные вопросы и задания

1.Чем характеризуется о щий размыв русла?

2.Какой размыв русла считается местным?

3.Какая скорость считается неразмывающей скоростью потока у опоры?

4.Объясните явление формирования рифелей и гряд.

5.Перечислите возможные русловые деформации при сооружении мостового перехода.

6.Какие виды наносов принимают участие в переформировании подмостового русла?

7.Какая скорость считается неразмывающей скоростью потока в створе мостового перехода?

8.Сформулируйте постулат Белелюбского.

9.Объясните формирование воронки местного размыва.

10.Изменится ли положение воронки местного размыва при другой форме берегового устоя и опор моста?

11.Какая теория положена в основу гидравлического моделирования потоков?

12.Какой критерий подобия используют при моделировании открытых потоков?

13.Какие системы считаются динамически подобными?И

42