2.3 Расчет глубины местного размыва у опор моста

Величина местного размыва определяется для одной опоры, расположенной в самом глубоком месте - опора №3 (см. рис. 2.2).

Глубина местного размыва Δh_o у опоры эталонной формы определяется по формуле:

,
где	vразм		–	размывающая скорость, м/с, для данного грунта, vразм = 0,8;
	w		–	гидравлическая крупность частиц грунта , м/с, w =0,193;
	φ		–	величина, определяемая по формуле
.
где	а	–	расчетная ширина опоры, м, а = 10;

= 0,04.

Тогда

12,36 м

Наибольшая глубина местного размыва у опоры ∆h_м у опоры (от поверхности дна на линии общего размыва под мостом) будет в случае, когда в воронку размыва беспрепятственно поступают донные наносы, влекомые потоком. Она определяется по формуле:

где	uв(i)	–	средняя скорость потока на вертикали перед опорой, м/с,;
	М	–	коэффициент, зависящий от конструкции и формы опоры, М = 0,85;
	К	–	коэффициент косины, зависящий от угла α образуемого продольной осью опоры с направлением течения воды перед опорой; К = 1.

Средняя скорость потока на вертикали перед рассматриваемой опорой определяется по формуле:

,

Для вертикали в месте расположения опоры № 2

3,41 м/с.

Глубина воронки местного размыва у опоры № 3:

м.

Глубина заложения фундамента опоры определяется по формуле

,
где	hф	–	необходимое заглубление фундамента в грунт, м, зависящее от типа грунтов основания и конструкции фундамента, hф =4 м.

Для рассматриваемого примера глубина заложения фундамента

= 56,74 + 12,12 + 4 = 72,86м.

Отметка глубины заложения фундамента для опоры № 3:

НУВВ_0,33% – h_залож = 104,34 – 72,86 = 31,48 м.

3 Определение величины силовых воздействий на сооружения мостового перехода

3.1 Расчет подпора воды перед сооружением мостового перехода

Максимальный подпор воды перед насыпью, вызванный стеснением потока мостовым сооружением, определяется по формуле:

,
где	Δhп	–	предмостовой подпор воды, м;
	ΔZ	–	разность отметок водной поверхности на вертикалях;
	I	–	продольный уклон свободной поверхности потока;
	xо	–	расстояние по осевой струе между вертикалями с максимальным и нулевым (под мостом) подпором.

Для расчета величины подпора воды следует из общей величины расхода воды, соответствующей НУВВ_р%, выделить долю расхода Q_мб, проходящей через часть живого сечения, перекрываемую отверстием моста в бытовых условиях (до сооружения мостового перехода).

Расход, проходящий в бытовых условиях через площадь живого сечения пойменного участка речной долины делиться на две части:

• расход ( и ), проходящий через часть площади живого сечения поймы, перекрытой впоследствии насыпью мостового перехода ( и );

• расход ( и ), проходящий через часть поймы, перекрытую впоследствии отверстием моста ( и ).

Следует распределить величину наибольшего расхода между участками морфоствора.

Таблица 3.1 - Распределение наибольшего расхода между участками морфоствора

Участок морфоствора	Коэффициент шероховатости nj	Протяженность участка морфоствора, lj, м	Площадь живого сечения j-го участка подмостового сечения ωj, м2	Средняя глубина потока до размыва , м	Коэффициент Шези Сj	Расходная характеристика kj	Расход воды проходящий под мостом через участок морфоствора, Qj, м3/с
							обозначение		величина
1	2	3	4	5	6	7	8		9
Левая пойма	0,06	202,3	882	4,36	25,92	47694	−		1051
		9,5	74	7,76	30,82	6328			139
Русло	0,03	140	1810	12,93	71,84	467610	Qгр,		10303
Правая пойма	0,06	40	311	7,79	30,85	26811			591
		683,6	4427	6,48	29,19	328822	−		7245
ИТОГО		1075,4	7504							19329

Величина расхода Q_мб складывается из расходов, проходящих в бытовых условиях через участки русла Q_гр, правой и левой пойм.

Qмб = Qгр + +

Для рассматриваемого примера Q_мб = 10303 + 591 + 139 = 11033 м³/с.

Для расчета величины подпора воды следует, также, определить скорости потока v_б, v_м и v_бм.

Средняя скорость течения v_б, м/с, по всему живому сечению при пропуске наибольшего расхода в бытовых условиях определяется по формуле

где	ωб	–	общая площадь всего живого сечения нестесненного потока (в бытовых условиях), м2.

Средняя скорость потока под мостом v_м, м/с, при пропуске наибольшего расхода определяется по формуле

где	ωм	–	площадь живого сечения под мостом, м2.

Средняя скорость потока v_мб, м/с, в части живого сечения на ширине моста при отсутствии стеснения, определяется по формуле:

,

ω_м = 74 + 1810 + 311 = 2195 м².

2,57 м/с, =8,81 м/с, =5,03 м/с.

Следует учитывать, что должно выполняться соотношение

v_б < v_мб < v_м

Для установления границы раздела потока на лево- и правобережный, определяется расчетная ширина более мощного потока L_р, м, по формуле:

,
где	Впш, Впу	–	часть ширины, м, соответственно широкой и узкой пойм, перекрытая насыпью подходов к мосту;
	Lм	–	отверстие моста, м,

Ширина широкой поймы В_пш = 683,6м_, а ширина узкой поймы В_пу.= 202,3м.

Тогда = 814.4 м.

Эмпирический коэффициент а определяется по формуле:

,
где	g	–	ускорение свободного падения g = 9,81 м/с2.

= 1,63.

Число Фруда определяется из выражения

= 0,000648.

Формула для определения коэффициента η, учитывающего гидравлическое сопротивление в верхнем бьефе на предмостовом участке, имеет вид:

,
где	a	–	коэффициент;
	Fr	–	безразмерный параметр нестесненного потока (число Фруда).
	I	–	продольный уклон свободной поверхности потока, определенный ранее (п.1.1).

Предмостовой подпор воды определяется по формуле:

,

Таким образом, предмостовой подпор будет равен:

м.

Максимальный подпор воды перед насыпью, вызванный стеснением потока мостовым сооружением, определяется по формуле:

,
где	Δhп	–	предмостовой подпор воды, м;
	ΔZ	–	разность отметок водной поверхности на вертикалях;
	I	–	продольный уклон свободной поверхности потока;
	xо	–	расстояние по осевой струе между вертикалями с максимальным и нулевым (под мостом) подпором.

Разность отметок водной поверхности на вертикалях ΔZ определяется по формуле

м.

Расстояние по осевой струе между вертикалями определяется по эмпирической формуле

м.

Максимальный подпор воды перед насыпью, вызванный стеснением потока мостовым сооружением, равен:

Δh_н = 3,92 + 0,67 + 0,000636 х 1513 = 5,55 м.