Общий размыв пойменных участков отверстий мостов

Общий размыв на пойменных участках обычно определяют лишь для мостов через немеандрирующие реки, если отверстиями охва­тываются как русло, так и части пойм. На реках меандрирующих при фундировании пойменных опор учитывают возможное сме­щение наибольшей глубины русла к любой из опор, включая пой­менные, и отдельного расчета общего размыва на пойме не тре­буется. Исключение составляют случаи, когда укрепляют берега подмостового русла меандрирующией реки и опоры пойменной эстакады фундируют исходя из ожидаемого размыва на пойме, а также при проектировании на пойме временных сооружений мо­стового перехода.

Общий размыв на пойме, где нет влечения руслоформирующих наносов, всегда начинается, как только скорость течения превы­сит неразмывающую для грунтов, из которых сложена поверх­ность поймы. С развитием пойменного размыва скорости течения уменьшаются, и размывы прекращаются после снижения их до неразмывающих для грунтов, обнаженных в процессе размыва.

Общий размыв на пойменном участке подмостового сечения всегда вычисляют по неразмывающим скоростям течения для грунтов из которых сложена пойма:

(4.5)

где h_пб, h_пм - соответственно глубина на пойме до и после размыва; β_п — степень стеснения пойменного потока (β_п≈ 1,1β, где β общая степень стеснения потока подходами к мосту); V_пб — сред­няя бытовая скорость на пойме; V_нер — средняя неразмывающая скорость для грунтов поймы; λ — относительная ширина опоры
(λ = b_on/l_np, где b_оп — ширина опоры по фасаду, l_пр — длина проле­та),

Так как величина средней неразмывающей скорости зависит от искомой глубины потока, то расчет по формуле (4.5) выпол­няют методом последовательных приближений. В расчет вводят значение неразмывающей скорости для грунтов на линии размыва.

Для расчетов в несвязных грунтах, подставив в формулу (4.5) выражение неразмывающей скорости

где V_нд/d^l/6 определяют по табл. 2.1 (см. гл. 2).

можно получить:

2.28 Расчет местного размыва у опор мостов.

Местный размыв у передних граней опор мостов

Местные размывы являются результатом локального нарушения гидравлической структуры набегающего на препятствия (опо­ры, струенаправляющие дамбы, траверсы и т.д.) потока и наи­более опасны для опор мостов. Развиваясь у передних граней опор, они могут привести к потере их устойчивости. При значитель­ных местных размывах локальными понижениями могут охваты­ваться площади у всей опоры, а не только у передней ее грани.

Поток, набегающий с некоторой скоростью на опору, тормозится, при этом кинетическая энергия его уменьшается, а потенциальная, выражающаяся в местном поднятии уровня перед опорой, возрастает. Потенциальная энергия в свою очередь реа­лизуется в кинетическую энергию нисходящих струй (рис. 4.8), которые, достигая дна, способны размывать его, вызывая появление воронкообразного углубления. Другой причиной местного размыва является местное сжатие струй, обтекающих препятствие. Для относительно широких препятствий эта причина является определяющей (например, обтекание голов регуляционных сооружений).

Как показывают многочисленные наблюдения, скорость обтекания опоры потоком примерно в два раза превосходит скорость его набегания. Поэтому местные размывы у сооружения развиваются даже в тех случаях, когда собственная скорость потока мень­ше, чем непередвигающая для частиц грунта, слагающих дно.

Рис. 4.8. Схема обтекания опоры моста потоком:

1 - дно до размыва (штриховая линия); 2 - откос воронки; 3 – нисходящие струи; 4 - донные вихревые вальцы; 5 - струи, обтекающие опору

Ожидаемая глубина воронки местного размыва определяется гидравлическими параметрами потока — скоростью набегания и глубиной, а также формой, размерами препятствия и свой­ствами размываемого грунта. На размер воронки местного размыва огромное влияние оказывает количество наносов, поступающих в воронку. При этом местный размыв достигает особенно больших значений, когда руслоформирующие наносы в воронку по каким-либо причинам не поступают.

В практике проектирования в последние годы получил распространение метод рас­чета местного размыва

Основным достоинством метода явл-ся то, что лежащие в его основе зависимости были получены путем обработки на­турных о местных размывах как в не­связных, так и в связных грун­тах у натурных мостовых опор (280 точек).

Глубина воронки местного размыва по М.М.Журавлеву:

при поступлении наносов в воронку местного размыва при V_оп>V_нер

 (4.9)

при отсутствии поступления наносов в воронку размыва при V_оп<V_нер

(4.10)

где h_pм — максимальная глубина потока в русле после общего размыва; V_взм — средняя взмучивающая скорость турбулентного по­тока перед опорой; п — показатель степени; К_ф — коэффициент формы опоры, принимаемый для прямоугольных опор равным 1,24, для цилиндрических — 1,0, для обтекаемых — 0,85.

В формулах (4.9), (4.10) показатель степени

n=1 при

n=0,67 при

Коэффициент К_ф для каждой конкретной конструкции опоры может быть также определен по уточненным данным ГипродорНИИ [Методические рекомендации по расчету мостовых переходов- М: 1987].

Косина потока может быть учтена путем введения в расчет ши­рины опоры, принимаемой по нормали к направлению течения потока:

b*_оп = b_oпcosa + l_опSina,

где a — угол отклонения потока от прямого направления; l_оп — длина опоры вдоль потока (поперек моста).

Скорость V_взм определяют в зависимости от крупности руслоформирующих наносов и глубины потока:

где W— гидравлическая крупность наносов.