книги из ГПНТБ / Переходы через водотоки

0,867

ßo = 0,18

Значения ß0, вычисленные по последней формуле в зависимости

— , приведены в табл IX-1. h

Неразмывающую скорость для несвязных грунтов ѵ0 определя­ ют по формуле (VII1-23), гидравлическую крупность w (для удель­ ного веса у = 2,65 г/см3 и t = 10° С) — по табл. ІХ-2.

Гидравлическую крупность грунта, состоящего из разных фрак­ ций, определяют по формуле

где Wi — средняя гидравлическая крупность данной фракции грун­ та, см/сек-, pi — весовое содержание фракции в грунте, %.

Данные выполненных лабораторных опытов, а также опытов на естественных водотоках в условиях отсутствия движения наносов

были наложены на графики. Линии, полученные на графиках, мо­ гут быть для цилиндрической опоры описаны формулой

( V— ѵв Vi*

где vn— начальная скорость размыва, см/сек; Aho — глубина раз­ мыва при ѵ = Ѵо определяется по формуле (ІХ-4).

Для определения начальной скорости ѵя были поставлены опы­ ты с цилиндрической опорой, в процессе которых при данном расхо­ де глубина в лотке уменьшалась до такой величины, при которой только начинался размыв. Обработка полученных данных позволи­ ла получить формулу для і»н:

ѵа = (ІХ-7)

где у — показатель степени, определяемый подбором по формуле

d

Значения у можно принимать -по табл. ІХ-3.

Часто русла сложены слоями различных несвязных грунтов. Для исследования явления местного размыва у опор в слоистых

грунтах были выполнены опыты в гидравлических лотках.

На модели был уложен крупный грунт, а сверху-— мелкий грунт, толщина слоя которого варьировалась вплоть до влечения по дну тонкого слоя наносов, состоящих из частиц мелкого грунта.

В последнем случае наблюдался размыв, больший, чем в одном крупном грунте, т. е. движение мелких частиц способствовало раз­ мыву. Объясняется это, по-видимому, тем, что мелкие частицы при своем движении в воронке расшатывают крупные частицы, кото­ рые при этих условиях легче вымываются.

Исследования показали, что процесс размыва у опор мостов при слоистом строении русла существенно зависит от отношения сред­ ней скорости потока к размывающим скоростям для частиц верх­

слоя. Заканчивается расчет, если найден слой, в котором размыв прекратится.

Если при расчете размыва для какого-либо слоя глубина раз­ мыва оказывается меньше суммы толщин вышележащих слоев, то следует считать, что размыв дойдет до поверхности рассматривае­ мого слоя.

Если средняя скорость потока у опоры больше неразмывающей для грунтов, залегающих ниже слоя донных наносов и обнажаемых в процессе размыва, то глубину местного размыва определяют по формуле (ІХ-3) для грунта, влекомого потоком, так как в этом слу­ чае воронка размыва будет интенсивно заноситься влекомыми на­ носами.

Если средняя скорость потока у опоры меньше неразмывающей для нижних обнаженных грунтов и больше неразмывающей для частиц верхнего слоя грунта, то следует сделать два расчета и при­ нять меньшую глубину размыва: определить размыв по формуле (ІХ-3) для грунта, влекомого потоком, а также определить размыв для обнажаемого грунта с учетом абразивного действия влекомых наносов. Последний расчет выполняют по формуле (ІХ-9)

(ІХ-9)

где АhotdM— глубина размыва в обнажаемом грунте со средним диаметром частиц D, при влечении по нему грунта со средним диаметром d; VQD— неразмывающая скорость для частиц сосредним диаметром D при глубине потока h [см. формулу (ѴІІІ-23)]; онD — начальная скорость размыва для частиц со средним диа­ метром частиц D [см. формулу (IX-10)]; е — коэффициент абра­ зивности [см. формулу (ІХ-11)]; AhoD— глубина размыва в грун­ те со средним диаметром частиц D, определяемая по формуле (ІХ-4); ЛІ0 и Ко — коэффициенты формы опоры и ее косины от­ носительно направления течения.

Расчет по формуле (ІХ-9) производят аналогично описанному выше при расчете по формуле (ІХ-6).

Начальную скорость vHDопределяют по формуле

где ÜOD — размывающая скорость для крупных частиц диаметром D; у определяют по табл. ІХ-3.

Коэффициент абразивности для несвязных грунтов определяют по формуле

m a x

то в расчет принимают значения р и D этих включений или самой крупной фракции. Глубину местного размыва при разнозернистом грунте находят по формуле

где vnD— начальная скорость для отмащивающих дно воронки фракций, определяемая по формуле (ІХ-10); s — коэффициент абразивности, определяемый по формуле (IX-11), в которой при­ нимают вместо d средний диаметр мелких фракций грунта dMr определяемый по формуле

d — pD

m0 определяют по формуле (1Х-18)

где 2 —■ величина, определяемая по формуле

D

z == 0,85—•. (IX-19)

Р

При —-— е — h ^ z принимают тй— 0,85.

V B D

Если в формуле (ІХ-16) «— — е«^ h, глубину местного размыва

рекомендуется проверять по формуле (ІХ-3), когда в воронку по­ ступают наносы, или по формуле (ІХ-6) для грунтов со средним диаметром частиц, равным dM. За расчетную принимают меньшую из глубин, полученных по соответствующим двум сопоставленным формулам.

Такое сопоставление необходимо в связи с тем, что глубина раз­ мыва не может быть больше, чем вычисленная для грунта, влекомо­ го потоком, в предположении, что этот грунт образует всю размы­ ваемую толщу. Кроме того, при малом содержании отмащивающих частиц возможен случай, когда мелкая часть размываемого грунта средним диаметром dMперестанет выноситься из воронки до того, как образуется отмостка. В этом случае глубина воронки определя­ ется для мелкой части размываемого грунта без движения наносов.

Глубину размыва в связном грунте определяют по формуле (ІХ-6). Когда поток влечет несвязные наносы, глубину размыва оп­ ределяют по формуле (ІХ-3) для влекомого грунта и по формуле (ІХ-6) для связного грунта. К расчету принимают меньшее значе­ ние.

Неразмывающую скорость для связного грунта определяют по формулам (ѴІІІ-24) и (ѴІІІ-25).

При расчете глубины размыва в связном грунте в формулу (ѴІІІ-23) подставляют гидравлическую крупность эквивалентного по размываемости несвязного грунта; диаметр частиц эквивалент­ ного грунта (в мм) находят по формуле

где ѵ0— неразмывающая скорость, м/сек, определяемая по форму­ ле (ѴІІІ-24); h — глубина, ж.

Исследования Ц. Е. Мирихулавы [91] показывают, что связные

грунты размываются отдельностями, размеры которых не превосхо­ дят 4 мм.

Поэтому при расчете гидравлической крупности для связных грунтов эквивалентный диаметр, определяемый по формуле (ІХ-21), следует ограничить величиной 4 мм.

s -|- 2et

a { n + 1 )+ 2 S

где s — расстояние в свету между сваями по фасаду моста; а — ши­ рина сваи или сваи-оболочки; п — число просветов между сваями.

При М2с< 1 принимают М2С= щ=\', Мпл определяют по формуле

где г — толщина плиты фундамента; е — расстояние от низа плиты до дна.

В формуле (ІХ-27) значение е следует считать отрицательным, если нижняя плоскость плиты фундамента заглублена ниже расчет­ ной поверхности дна.

При неодинаковых просветах между сваями (по фасаду) в фор­

ее ширине Ь) и угла косины а0 между продольной осью опоры и направлением набегающего потока. При а°^10° коэффициент /Со=1.

При определении коэффициента Ко для опор на столбчатых фун­ даментах в качестве ширины в формулу (ІХ-28) подставляют

п — е

где bт — ширина тела опоры; bф — ширина плиты фундамента; с — см. рис. ІХ-3, б; е — см. рис. ІХ-3, з, при е < 0 принимают е= 0.

где LT — длина тела опоры; Ьф — длина фундамента опоры.

Для уточнения результатов расчетов местных размывов у опор мостов желателен сбор натурных данных о размывах. На основа­ нии этих данных вводят поправочный коэффициент к результатам расчетов.

При сборе натурных данных следует выбирать неукрепленные опоры.

Измеренная в натуре воронка местного размыва у опоры долж­ на быть связана с параметрами потока. При этом возможны случаи, когда в размытую в паводок воронку размыва на момент обследо­ вания еще не поступили наносы полностью, чтобы размеры воронки соответствовали наличным параметрам потока. Тогда размеры во­ ронки будут преувеличенными. *

§ 43. РАСЧЕТ МЕСТНОГО РАЗМЫВА У ТРАВЕРСОВ

Исследования местного размыва у траверсов или шпор (попе­ речных сооружений, располагаемых в русле или на пойме) выпол­ няли как в СССР (Маглакелидзе [77], Бухин), так и за рубежом (Лю, Чан и Скиннер [161], Читале [156] и др.). На основе обоб­ щения этих исследований В. С. Муромов в ЦНИИСе предложил расчет местного размыва у траверсов проводить аналогично расче­ ту местного размыва у опор, на основе учета геометрических эле­ ментов сооружения, грунтовых характеристик русла и гидравличе­ ских характеристик потока.

Для этого были обобщены результаты опытов, выполненных раз­ личными авторами при движении наносов и скорости, близкой к не­ размывающей. В тех опытах, где скорость потока значительно пре­ вышала неразмывающую, полученная глубина размыва была при­ ведена к условию ѵ = ѵ0. Для этого из полученной глубины размыва вычитали величину Ahv, которая вызвана превышением скорости над неразмывающей. Эта величина по опытам ЦНИИСа равна.