5. Определение глубины местного размыва у опор моста.

Для определения глубины заложения фундамента необходимо, кроме величины общего размыва под мостом, определить глубину воронки местного размыва у опор моста.

Глубина местного размыва ∆hм зависит от характеристик потока воды перед опорой, формой и размеров опоры, а также гидравлических особенностей переносимого водой грунта. Схема местного размыва у опоры моста приведена на рисунке 10.

Рисунок 10.

Определим глубину местного размыва для опоры №5.

Глубина воды в месте расположения опоры от линии дна с учётом общего размыва до НУВВ _{1 %}=143,4 м равна h_пр(i)=14,27 м.

Наибольшая глубина местного размыва у опоры ∆h_м определяется по формуле:

где

– глубина местного размыва у опоры эталонной формы; определяется по формуле:

∆ho= , где β – величина, определяемая по формуле

Uв(i) – средняя скорость потока на вертикали перед опорой, м/с, определяемая по формуле

Uв(i) =

Vразм – размывающая скорость, м/с, для данного грунта принимается равной 2,2 м/с, исходя из диаметра частиц грунта.

W – гидравлическая крупность частиц грунта, м/с, принимается в зависимости от крупности частиц грунта, слагающих дно реки, для данного примера составляет 0,473 м/с

α-расчетная ширина опоры,м; в рассматриваемом примере принимается равной 4 м

М-коэффициент, зависящий от конструкции и формы опоры. Для рассматриваемого примера принята опора цилиндрической формы, следовательно М=1

К-коэффициент косины, зависящий от угла α образуемого продольной осью опоры с направлением течения воды перед опорой; в данной работе принимается равным 1 (при условии, что α<10)

Для данного варианта опоры:

β=0,18*(

_∆ho= = 4,77 м

U= = 3,34 м/с

Глубина воронки местного размыва у опоры №5:

_{∆hм=4,77+0,014*}

_{Глубина заложения фундамента опоры определяется по формуле:}

,

где h_ф – необходимое заглубление фундамента в грунт; h_ф = 1,5 м.

Отметка глубины заложения фундамента для опоры :

НУУВ_0,33% – h_залож = 143,4– 20,67 = 122,73 м.

6. Определение минимальной отметки проектной линии в пределах мостового перехода.

Минимальная отметка проектной линии в пределах судоходных пролётов определяется по формуле:

H_min(c)=РСУ + H + c - d,

где РСУ – отметка расчётного судоходного уровня; РСУ = РУВВ-1м=141,7-1=140,7 м

H – высота подмостового габарита,м, в средней части пролета над РСУ, которая зависит от класса рек; для реки 7 класса судоходства H = 7,0 м;

с – строительная высота,м, наибольшего судоходного пролётного строения

моста,отсчитываемая от низа конструкции в пролете до подошвы рельса; с=1,43 м;

d – расстояние, м, от бровки земляного полотна до подошвы рельса, которое зависит от верхнего строения пути; d=0,75 м.

Тогда

H_{min(c )}= 140,7+ 7,0+ 1,43 – 0,75 = 148,38 м.

Минимальная отметка проектной линии на пойме, т.е. минимальная отметка бровки пойменной насыпи на подходах к большим и средним мостам в пределах разлива реки определяется по формуле:

H_min(п)= НУВВ_Р%+ ∆h_н+ ∆

где ∆h_н – максимальный подпор воды перед насыпью, м, вызванный стеснением

потока мостовым сооружением;

∆ –технический запас, принимаемый 0,5 м.

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

∆h_н= ∆Z + ∆h_п + I · X₀,

где ∆Z - разность отметок водной поверхности на вертикалях в зоне подпора воды, м ;

∆Z= ,

где νб – средняя скорость, м/с, по всему живому сечению нестеснённого потока

νб = =3,35 м/с

g- ускорение свободного падения, g=9,81 м/с²

∆h_п - предмостовой подпор воды, м, определяется по формуле:

∆h_п=

Где k- коэффициент, учитывающий гидравлическое сопротивление в верхнем бьефе на предмостовом участке и определяемый по формуле:

k=1+

где - коэффициент, определяемый по формуле ,

где Q_p% – общий наибольший расход воды на водотоке, м³/c; Q_0,33%=25500 м³/c;

L_p – расчётная ширина большего потока, определяемая по формуле:

,

где В_пб, В_пм – часть ширины соответственно большей и меньшей пойм, перекрытая насыпью; В_пб,= 519 м, В_пм = 188 м;

L – отверстие моста, м; L = 456,2 м.

;

следовательно, ;

F_r - безразмерный параметр нестеснённого потока (число Фруда), определяется по формуле:

F_r = следовательно, .

Таким образом, предмостовой подпор будет равен:

∆h_п= ,

I – продольный уклон свободной поверхности потока, I = 0,00093;

X- расстояние по осевой струе между вертикалями с максимальным и нулевым подпором, определяется по формуле: .

Тогда максимальный подпор воды перед насыпью, вызванный стеснением потока мостовым сооружением составит:

∆h_н= 1,149 + 0,63 + 0,00093 · 1311,84=2,99 м.

Таким образом, минимально допустимая отметка проектной линии на пойме равна:

H_min(п)= 143,4+ 2,99+ 0,5=146,89 м