Общий размыв подмостовых русел.

Одним из неизбежных и опасных видов деформаций русел в районе мостовых переходов, угрожающих устойчивости опор, является общий размыв, развивающийся в результате стеснения паводкового потока непереливаемыми подходами к мосту. Расчет общего размыва представляет собой важнейшую часть мос­товых проектов по установлению глубин заложения фундамен­тов опор мостов.

О.В.Андреев получил сравнительно простое уравнение для расчета предельного общего размыва:

(4.3)

 h_рб – глубина в русле под мостом до размыва; Q_рм,

Q_рб — расход в русле под мостом и русловой бытовой расход; В_рб, В_рм — ширина русла под мостом и бытовая ширина русла.

Формула применяемая для пика расчетного паводка, дает значение предельного размыва в предположении, что время сто­яния наивысшего уровня практически достаточно для стабилизации размыва.

Однако, для того чтобы размыв развился до своего предельного значения, в русле на значительном удалении вверх от оси мостадолжны быть вымыты большие объемы грунта, на что требует­ся определенное время. В реальных условиях, когда наивысший уровень расчетного паводка держится весьма ограниченное время (от нескольких часов до нескольких дней), этого времени оказы­вается недостаточно, и фактические размывы оказываются мень­ше (нередко существенно меньше) предельных. В то же время про­ход расчетного паводка по дну, размытому серией уже прошед­ших больших и малых паводков, может вызвать размыв, близкий предельному.

Таким образом, формула предельного размыва О.В.Андреева (4.3) нередко дает результаты, близкие к фактическим. Тем не менее на реках с большой шириной разлива и с относительно короткими паводками, а также на реках, несущих крупные нано­сы, фактические размывы могут быть весьма далекими от пре­дельных, и тогда использование формулы (4.3) создает необос­нованно излишние запасы устойчивости сооружений.

Вероятное отклонение фактического размыва от предельного дает детальный расчет по уравнению баланса наносов (4.2) в конечных разностях, описывающего процесс развития общих pyсловых деформаций во времени и по длине реки. Если известны ход рассчитываемого паводка во времени H=f(t), связь транспортирующей способности потока G с расходом воды Q_p и площа­дью живого сечения в русле ω_р и закон изменения руслового расхода вдоль потока при любом уровне воды Q_P=f(l_P),

то можно подробно описать процессы, протекающие на каждом конкрет­ном мостовом переходе в течение одного паводка или их серии решая уравнение баланса в конечных разностях:

(4.4)

где Δh_pmj— среднее понижение (повышение) дна русла на расчет­ном участке Δl_pm за расчетный интервал времени Δt_j, G_mj, G_(m+l)j -расходы наносов руслоформирующих фракций, вычисленные для начального и конечного створов расчетного участка Δl_pm; В_рт - средняя ширина m-го участка русла.

 Уравнение (4.4) применяется последовательно для большого числа расчетных интервалов Δl_pm длины, на которые делят иссле­дуемый участок русла выше и ниже моста, и большого числа ступенек каждого паводка с шагом Δt_j (рис. 4.2)

.

рис. 4.2. Графики (а) и план паводкового потока (б) для расчета русло­вых деформаций по уравнениям баланса наносов в конечных разностях:

Δl₁^*... Δl₄^*— проекции расчетных интервалов длины на ось долины; L₁ — длина большого подхода; L₂ — длина меньшего подхода; L_бn — ширина большой пой­мы; 1_мп — ширина малой поймы; l_сж — длина зоны сжатия потока перед мостом; l_сж1 _ длина зоны сжатия со стороны малой поймы; l_рст — длина зоны растекания за низовым мостом; X — расстояние от границы разлива до середины моста со стороны малой поймы; φ — угол растекания потока за мостом; L_м — отверстие моста в свету

Допустимые деформации русел под мостами, поддающиеся инженерному регулированию, определяют по соответствующим нормативным документам с учетом глубины погружения фунда­мента.