книги из ГПНТБ / Переходы через водотоки

Средняя скорость нестесненного потока в пределах принятых ступеней рас­ четного гидрографа изменяется незначительно, поэтому значение і р принимаем постоянным для всего расчета.

Значения Ісп и /сл, входящие в формулу для определения величины М, опре­ делены исходя из размеров верховых струенаправляющих дамб равными 1Сп = 54 ж

Подробный расчет выполнен последовательно для всех ступеней расчетного гидрографа, начиная с первой. Сначала выписывают зна­ чения расходов (руслового и полного) и отметку бытового уровня. Затем для условий до размыва производят расчет расхода наносов из подмостового сечения G\ (в таблице приведен только результат расчета). Для этого по средней глубине под мостом и среднему диаметру частиц грунта определяют неразмывающую скорость по графику (см. рис. ѴІІІ-8).

Исходя из площади живого сечения под мостом определяют среднюю скорость под мостом и отношение ее к неразмывающей, определяют величину А по номограмме (рис. ѴІІІ-6) и величину

( — ) по графику (см. рис. ѴІІІ-7). Затем определяют значение

мутности р и расхода наносов Gb Эта величина оказалась равной 34,6, кг/сек.

Аналогично производят расчет расхода наносов в русле в зоне подпора G2. Для этого сначала вычисляют подпор, затем среднюю глубину в русле с учетом подпора и далее аналогично расчету G\. Подсчитанная величина G2 составляет 25,5 кг/сек.

Разностью расхода наносов заканчивается расчет в первой стро­ ке таблицы. Затем задаются небольшим слоем смыва (принято 0,05 м), после чего вновь производят весь расчет, но уже для глуби­ ны под мостом, увеличенной на 0,05 м, во второй строке таблицы.

Записывают среднюю величину разности G\ — G2, объем смыва и время, необходимое для этого смыва.

Задаваясь вторым слоем смыва (0,10 ж), продолжаем расчет в третьей стро­ ке. В итоге получаем время, потребное на смыв слоя 0,15 ж, равное 7,45 суток. Так как время ступени составляет 2,25 суток, последний слой смыва соответствен­ но уменьшаем и получаем, что за время ступени размыв составил 0,07 ж.

Аналогично произведен расчет для второй и третьей ступеней гидрографа. К концу третьей ступени гидрографа размыв под мостом достиг глубины 1,70 ж.

Расчет в первой и второй строках второй ступени гидрографа (на спаде) дает отрицательное значение разницы расходов наносов, т. е. под мостом уже

Наибольший размыв в русле Я р= 1,42-9,9= 14,00 м при отметке — 79,70 .м<на 0,80 м, чем по первому расчету.

На том же створе произведем расчет при дополнительном отверстии в пойме

Определим критерий Л4Г. Расход поймы по предыдущему расчету составляет 2080 мъ/сек. Расход пересыпанной части 1820 мъ\сек

3600 1820

4,3.

750’ 2050

Впойменном мосту принимается срезка на отметке 84,00 м, что увеличивает площадь до 870 м2, среднюю глубину — до 4,46 м.

Принимаем кривую № 3 табл. ѴІІІ-5 как гарантирующую получение скорости в пойменном мосту меньше, чем в русле. Тогда ß= 0,92 и /г= 0,18; по соотноше-

Исходя из полученных значений коэффициента размыва, находим наибольшие глубины: 1,38-9,90=13,10 ж, отметка 80,60 ж и 1,43-5,50=7,90 ж, отметка 85,80 ж.

Отметки наибольших размывов при расчетном уровне ВП 1 % 93,70 ж приве­ дены в табл. ѴІІІ-14 (данные для расчета размыва при двух отверстиях через п лет отсутствуют).

Полагая, что при одном отверстии в русле расчетный паводок или близкий к нему пройдет не в первые годы эксплуатации, то общий размыв можно считать на отметке 79,70 ж. При общем отверстии в 375 ж переход с дополнительным отверстием в пойме позволяет принять размыв в русле выше на 80,60—78,90=

=1,70 ж (см. табл. ѴІІІ-14).

Гл а в а IX. РАСЧЕТЫ МЕСТНЫХ РАЗМЫВОВ У ОПОР МОСТОВ

ИРЕГУЛЯЦИОННЫХ СООРУЖЕНИИ

§ 42. РАСЧЕТ РАЗМЫВА У ОПОР

При обтекании потоком мостовой опоры струи отклоняются во все стороны. Сгущение струй у боковых граней опоры вызывает по­ вышение скоростей и размывы. Струи, набегающие на носовую часть опоры, частично отклоняются вниз и, встречая дно, отклоняются от опоры навстречу потоку. Так образуется в носовой части опоры валец, который выносит частицы грунта от опоры. Эти частицы затем уносятся потоком. Боковые размывы соединяются с размывом у носовой части опоры и в результате образуется воронка местного размыва, которая охватывает носовую и боковые грани опоры (рис. ІХ-1).

С течением времени и увеличением размыва струям вальца при­ ходится проделывать все больший путь для выноса частиц грунта. В результате энергия вальца теряется, размыв замед­ ляется и, наконец, достигает для данных условий предельной

величины Ah0 0 .

размыва, когда количество вы­ носимых наносов равно количе­ ству поступающих наносов, глу­ бина размыва стабилизируется.

Рис. ІХ-2. Зависимость раз-

! 2 мыва у опоры Дh от време­ ни t:

1 — б е з д в и ж е н и я н а н о с о в ; 2 — при д в и ж е н и и н а н о с о в

~ г

Так как наносы, перемещаясь грядами, поступают в воронку размыва неравномерно, зависимость A h -f( t) имеет пульсирующий характер (кривая 2 на рис. ІХ-2).

Изучением местного размыва у опор занимались в СССР

А. М. Латышенков, Е. В. Болдаков, И. А. Ярославцев и А. С. Зедгинидзе. За рубежом вели исследования Е. М. Лорсен, Ю. Н. Левандовский, Ларра и др.

Для расчета местного размыва у опор применяли формулу Яро­ славцева:

V2

A h = К і к ѵ ( а ѵ -f K h ) ----------------- 30d85,

g

где — коэффициент, учитывающий форму опоры; кк— коэффици­ ент, учитывающий влияние глубины h на размыв, определяемый

h

по формуле lg Kh = 0,17 — 0,35 — ; кѵ — коэффициент, учитываю-

Ь

щий влияние ширины опоры b на размыв, определяемый по форз__

мулеіёКв== — 0,28 У — ■ аѵ — параметр, зависящий отраспреде- ' gb

ления скоростей на вертикали и равный 0,6—1,0 в зависимости от места опоры в русле; d85 — диаметр того зерна, мельче кото­ рого в грунте содержится 85% веса грунта.

Формула Ярославцева составлена для случая, когда наносы не поступают в воронку размыва. Этот случай возможен, например, на некоторых пойменных мостах, но для русловых опор, как показали исследования ГГИ, вероятность того, что наносы не будут посту­ пать в воронку размыва, ничтожна.

Недостатком формулы является также обратная связь между глубиной размыва и глубиной потока. В действительности эта связь должна быть прямой.

Вид формулы в отношении учета влияния крупности частиц грун­ та на глубину размыва представляется сомнительным. Более пра­ вильным было бы этот фактор учитывать, например, отношением скорости потока к неразмывающей для грунта.

В результате указанных недостатков формулы потребовалось уточнение зависимости местного размыва у опор от различных фак­ торов.

Исследования местного размыва у опор проводил В. С. Муромов в ЦНИИСе в 1960— 1961 гг. и в 1967— 1968 гг. В. С. Муромов и

В.Ш. Цыпин.

Были выполнены опыты в лаборатории на лотках шириной 2,0

и3,5 м при движении наносов и их отсутствии. Исследования про­ водили также на естественных водотоках с моделями опор в круп­ ном масштабе; были использованы результаты опытов других авто­ ров и натурные данные.

Сопоставление вычисленных и наблюденных значений глубин размыва по отечественным и зарубежным формулам [95] показало', что расчет по приведенным ниже формулам дает наилучшее при­ ближение к натуре.

По данным лабораторных опытов, В. С. Муромовым получена основная формула для размыва у цилиндрической опоры при посту­ плении наносов в воронку

где Aho — глубина размыва при ѵ — ѵо, т. е. когда скорость потока ѵ равна неразмывающей скорости ѵ0\ w — гидравлическая круп­ ность частиц грунта; b — расчетная ширина опоры, м.

В результате обработки опытных данных были получены зависи­ мости Ah = f(v). В точке ѵ = ѵо зависимость имела перелом. При ѵ < ѵ 0 зависимость давала интенсивное возрастание размыва с уве­ личением скорости, затем, начиная с точки и— ѵ0, зависимость ха­ рактеризовалась слабым возрастанием размыва от скорости потока.

вым значениям • располагаются на кривых, которые описываются уравнением

(ІХ-2)

Результаты расчета размыва по формуле (ІХ-1) с подстановкой (ІХ-2) для натурных условий показали, что для получения натур­ ных значений размыва необходимо ввести поправочный коэффици­ ент 0,79, после чего формула для общего случая опоры с коэффи­ циентами формы М0и косины Ко будет иметь вид: