Файл: Переходы через водотоки..pdf

где M0 — коэффициент формы для поперечных стенок, равный 1,46.

Совокупность опытных точек размыва при ѵ = Ѵо удовлетвори­ тельно описывает кривая с уравнением

Ah0 2,3

(IX-33)

h

Подставляя формулу (ІХ-33) в (ІХ-32), а также учитывая пере­ ходный коэффициент для натуры 0,79 и коэффициент формы 1,46, получим для случая движения наносов:

у головной части траверса (см. ниже) ; К * — коэффициент, учи­ тывающий угол а, образуемый траверсом с направлением тече­ ния, определяемый по приведенным ниже данным:

При скорости потока менее неразмывающей или при отсутствии поступления наносов в воронку размыва получена формула

О

где ун — начальная скорость, определяемая для несвязных грунтов по формуле (ІХ-7) с заменой b на h, а для связных грунтов — по формуле (ІХ-22).

При расчете местного размыва у траверсов А— длина проекции траверса на нормаль к направлению течения у его головной

части, м; ѵ — средняя скорость набегающего потока на вертикали против головной части траверса, м/сек\ ѵ0— неразмывающая ско­ рость для грунта на той же вертикали.

§ 44. РАСЧЕТ МЕСТНОГО РАЗМЫВА У СТРУЕНАПРАВЛЯЮЩИХ ДАМБ

Целостность струенаправляющих дамб является важным факто­ ром обеспечения нормальных условий эксплуатации мостового пе­ рехода. Известно, что разрушение струенаправляющих дамб приво­ дило к повреждениям и разрушениям моста и насыпей подходов.

Так, например, вследствие размыва верховой левобережной струенаправляющей дамбы на переходе через р. Урал у ст. Орен­ бург в паводок 1942 г. была размыта насыпь за устоем, а сохран­ ность последнего может быть объяснена прорывом насыпи на пойме, в результате чего уменьшился размыв за устоем.

Практика показывает, что наиболее уязвимым местом являются головные части дамб, где возникают местные размывы часто значи­ тельной глубины.

Для надежного проектирования струенаправляющих дамб не­ обходим правильный расчет местных размывов.

Для этого расчета Наставлением по изысканиям и проектирова­ нию мостовых переходов издания 1961 г. Главтранспроекта была рекомендована формула, предложенная И. А. Ярославцевым, осно­ ванная на представлении о том, что поток набегает на дамбу, как на мостовую опору:

где Ah — глубина размыва в грунте; ѵя — скорость потока у головы дамбы; а — угол направления набегающего потока у головы дамбы, принимаемый равным 90°; т — коэффициент откоса дамбы; d — диаметр частиц грунта у головы дамбы.

Указанная формула имеет следующие недостатки. Натурные наблюдения и лабораторные исследования показывают, что поток обтекает дамбу, а не набегает на нее. Современными методами расчета получить величину скорости потока у головы дамбы весьма сложно, поэтому при расчете размыва по указанной формуле при проектировании ее заменяют средней скоростью под мостом или по створу головных частей дамб; размыв у дамбы зависит от глубины потока, что в формуле не учтено. Как указано выше, структура фор­ мулы в отношении учета крупности частиц грунта удовлетворитель­ ной не является; в ней не учитывается очертание дамбы, от которо­ го зависит характер ее обтекания и. величина местного размыва.

Вследствие этих недостатков приведенная формула не дает приемлемых результатов.

Примеры расчета размывов по формуле показывают, что результат расчета отличается от натуры в несколько раз. При мел­

Подставляя в правую часть последней формулы вместо ftnp его выражение по (ІХ-40), получим

ѵ0

Коэффициент Кт определяли И. А. Ярославцев [154], В. А. Маглакидзе [77] и др. При учете коэффициента Кт по Ярославцеву по­ лучаем несколько большую величину размыва. Значения Кт, ко­ торые принимаем к расчету в зависимости от коэффициента откоса дамбы т, приведены ниже:

Коэффициент ал и произведение «ßÄопределяли по результатам лабораторных опытов, которые проводили в лотке шириной 3,5 м с руслом шириной 30 см и глубинами на пойме 7 см, в русле — 12 см, при трех расходах воды с песками, имеющими средний диаметр частиц 0,24 и 0,7 мм.

В опытах изменяли отверстие моста и очертание дамб. До уста­ новки модели выполняли опыты в бытовых условиях, чтобы выявить распределение расходов по участкам живого сечения на переходе.

Каждый опыт выполняли на жесткой и размываемой моделях. На жесткой модели определяли коэффициент ад, на размывае­

мой — произведение кфд.

На жесткой модели определяли среднюю скорость, под мостом измеряли скорости вблизи дамбы и выбирали наибольшую, кото­ рую и принимали в качестве идр. Зная скорость нестесненного потока Унест по опытам в бытовых условиях, определяли коэффициент

X)

а д — -------55----- . Этот коэффициент, определенный при ОДНОСТОРОН­ НІЕ ^нест

ней дамбе, проверяли при двусторонних дамбах.

На размываемой модели в месте наибольшего размыва перио­ дически замеряли глубину и скорости.

Опыты на размываемой модели проводили в течение 7 ч, посколь­ ку к этому времени параметры haр, ипр, q оказывались близкими к стабилизации.

Сопоставление результатов опытов на некоторое постоянное время не будет правильным, так как разные опыты к этому времени будут находиться в разной стадии размыва. Поэтому результаты опытов следует сравнить при стабилизации размыва. С этой целью зависимости глубины размыва от времени экстраполировали до стабилизации по обобщенной зависимости относительного размыва (отношения данного размыва к размыву при его стабилизации) от относительного времени (отношения данного времени ко времени осуществления половины размыва при его стабилизации) [27]. Если получение предельной глубины размыва возможно указанным пу­ тем, то для получения скорости в точке максимальной глубины при

Рис. ІХ-7. Зависимость ßÄA=f(P„) по опы­ там:

1 — для эллиптиче­ ских; 2 — прямоли­ нейных дамб

стабилизации размыва необходимо еще выполнить исследование. Поэтому произведение /cß„ на основании экспериментов можно по­

QM

ший в бытовых условиях на участке моста) выражается, как и было предположено, прямой линией. Аналогичные прямые были получе­ ны и для других значений к.

Рис. ІХ-6 показывает, что зависимость ад = /(Я) получилась еди­ ной для односторонних и двусторонних дамб.

Из рассмотрения рис. ІХ-7 видно, что зависимости. кфд = /(Р д) ;

h

(где Рд = —— — коэффициент местного размыва у -дамбы.) по данЛдр

ным опытов несколько различны для эллиптических и. прямолиней­

ных дамб.

Опыты, послужившие основанием для графика рис. ІХ-7, были выполнены при разных глубинах и грунтах, что указывает на неза­ висимость произведения рдк от этих факторов и подтверждает пра­ вильность структуры формулы (ІХ-41).

поставлены с натурными (рис. ІХ-9). Из графика видно, что рас­ считанные глубины размыва в большинстве случаев существенно не расходятся с натурными. Введением коэффициента для переноса в натуру произведения ад«фд учитывается среднее время, в течение которого формировался размыв в натуре, и тем самым отпадает необходимость расчета размыва во времени. Окончательно имеем выражение для расчета местного размыва в головной части дамбы:

Местные размывы у сооружений мостового перехода, как пока­ зали опыты, осуществляются за время меньшее, чем оощий размыз под мостом. Поэтому с некоторым запасом можно считать, что