Меню

Река размыв у моста

Определение параметров мостовых переходов через постоянные водотоки, страница 4

Глубину после размыва на данной вертикали h пр i можно опреде­лить по формуле (4.5), аналогичной (4.2), но учитывающей расход воды на данной вертикали q i :

где q i— расход на вертикали, м 3 /с-м, определяемый по формуле:

где — средний удельный расход воды под мостом, м /с м, опре­деляемый раздельно в пределах русла, правой и левой пойм;

h др( i ) — глубина потока до размыва на i-и вертикали, м, принимае­мая по данным профиля морфоствора;

— средняя глубина потока до размыва на соответствующем участке подмостового сечения

у —показатель степени, принимаемый в зависимости от харак­теристики грунтов в подмостовом сечении и режима нано­сов; в курсовом проекте принимается равным 1,3 (случай динамического равновесия наносов).

Средний удельный расход воды в русле:

где Q p —расход воды в русле при НУВВ p % с учетом стеснения пото­ка пойменными насыпями, м 3 /с

Средний удельный расход по поймам (левой и правой):

где Q пп(лп) — расход воды, м 3 /с, на правой (левой) пойме при НУВВ р%;

b пп(лп) — ширина участка, м, правой (левой) поймы, перекрываемая мостом

Ранее были определены расходы воды, проходящие через русло, правую и левую поймы при НУВВ Р% при отсутствии стеснения потока со­оружениями мостового перехода

Расход воды, проходящей через главное русло в стесненном состоя­нии, определяется по формуле

где Q гр — расход воды в главном русле, проходящей в бытовых ус­ловиях при НУВВ р %, равен 4596 м 3 /с;

Q P % —суммарный расход воды на водотоке при НУВВ р %; при НУВВ 0,3% = 168,3 м суммарный расход Q 0.3% = 6696 м 3 /с;

ω гр — площадь живого сечения на участке главного русла, м 2 , равна 1680 м 2 ;

— соответственно площади живого сечения правой и левой пойм, не перекрытые пойменной насыпью;

Расход воды, проходящей на каждом из пойменных подмостовых участков, распределяют пропорционально пойменным площадям до размыва и . Величина расхода для правой (левой) поймы опреде­ляется по формуле

— средняя глубина, м, соответственно на участке пра­вой и левой пойм живого сечения под мостом.

Источник

Технические указания по расчету местного размыва у опор эксплуатируемых мостов

ТЕХНИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ МЕСТНОГО РАЗМЫВА У ОПОР ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ МОСТОВ

Технические указания утверждены ЦП МПС России в 2001 году

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2. РАСЧЕТ МЕСТНОГО РАЗМЫВА У ОПОР ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ МОСТОВ ПРИ УСТАНОВИВШЕМСЯ ДВИЖЕНИИ ПОТОКА

3. РАСЧЕТ МЕСТНОГО РАЗМЫВА У ОПОР ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ МОСТОВ ПРИ НЕУСТАНОВИВШЕМСЯ ДВИЖЕНИИ ПОТОКА

П. 1. Определение неразмывающих скоростей водного потока V

П. 2. Значения переходного коэффициента Kv от скорости воды перед опорой к максимальной у опоры

П. 3. Значения относительной глубины размыва h/(Н 1- m b m MК) и относительного безразмерного масштаба времени τ/[(Н 1- m b m МК)/ VHd]

П. 4. Значения безразмерной интегральной функции F( y)

П. 5. Примеры расчетов

П. 5.1. Расчеты при установившемся движении водного потока

П. 5.2. Расчеты при неустановившемся движении водного потока

П. 5.3. Расчет при слоистом строении русла

Юрий Леонидович Пейч

Юрий Владимирович Писарев

Кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник отделения «Путь и путевое хозяйство» ВНИИЖТ

Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Гидравлика и водоснабжение» МИИТ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящие Технические указания разработаны на основе ВСН 62-69, теоретических, лабораторных, экспериментальных и натурных гидравлических исследований, обобщения литературных источников.

В Технических указаниях дана зависимость для расчета глубины местного размыва у опор мостов на период стабилизации местных деформаций русла из несвязного материала, уточнено определение расчетной ширины опоры моста, определены зависимости для расчета глубины размыва во времени при установившемся и неустановившемся движении потока воды.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Технические указания предназначены для использования при эксплуатации мостовых переходов на железных дорогах России в условиях равнинных и предгорных рек с руслами из несвязного грунта и не могут быть использованы для расчета местного размыва у опор мостов селевым потоком, на закарстованных и вечномерзлых грунтах.

1.2. Расчет увеличения глубины местного размыва русла у опор эксплуатируемых мостов производится во времени от начальной до максимальной глубины на период стабилизации размыва. Расчет выполняют при различном характере движения воды в русле водотока: установившемся (постоянная скорость и глубина) и неустановившемся (изменяющаяся во времени скорость и глубина) для расчетных гидрографов паводка или волн попуска (формируются при значительных сбросах воды из водохранилища через плотины ГЭС).

Расчет уменьшения глубин местного размыва у опор мостов на спаде паводка в настоящих Технических указаниях не приводится.

1.3. Местный размыв русла обусловлен повышением скоростей течения воды при обтекании опор мостов. Местный размыв не возникает, если средняя на вертикали предельная скорость течения воды перед опорой моста не превышает непередвигающую скорость течения воды для частиц донных наносов у опоры, в противном случае у опоры моста образуется воронка местного размыва.

Глубина воронки местного размыва от не размытой поверхности дна в створе мостового перехода зависит от формы и размеров опоры моста, скорости, глубины и угла набегания потока, характеристик донных наносов.

1.4. Параметры потока воды перед опорой моста (средняя скорость и глубина на вертикали) определяются в результате расчета общего размыва в створе мостового перехода или на основании гидрометрических работ. Характеристики донных наносов у опоры моста определяются по данным геологических изысканий.

Размыв неоднородного грунта сопровождается явлением самоотмостки дна воронки местного размыва у опоры моста, уменьшающим глубину местного размыва. При слоистой структуре дна расчет местного размыва производится последовательно для каждого слоя грунта.

1.5. Конструкция затопленной части опоры моста и ее фундамента влияет на величину местного размыва. Кругло цилиндрическая форма опоры является базовой. Влияние иных форм элементов различной ширины и высоты, отличных от круглого цилиндра, на величину местного размыва, оценивается введением коэффициента формы и определением расчетной ширины опоры. Косоструйность течения оценивается введением коэффициента косины угла набегания потока. Глубина местного размыва у куста свай высокого свайного ростверка оценивается поправкой к величине размыва у одиночной сваи.

2. РАСЧЕТ МЕСТНОГО РАЗМЫВА У ОПОР ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ МОСТОВ ПРИ УСТАНОВИВШЕМСЯ ДВИЖЕНИИ ПОТОКА

2.1. Средняя на вертикали начальная (непередвигающая) скорость воды перед опорой, при которой частицы грунта у опоры приходят в движение и появляются первые признаки размыва, м/с:

где V — средняя на вертикали неразмывающая на плоском дне скорость потока, м/с. Определяется в зависимости от глубины потока воды и характеристик донных наносов по приложению П. 1;

Рис. 2.1. Схема местного размыва русла у опоры эксплуатируемого моста

К v — переходный коэффициент от скорости воды перед опорой к максимальной у опоры, определяется по формуле

b — расчетная ширина опоры, м;

Н — глубина потока воды перед опорой над отметкой общего размыва, м.

В формуле (2.2) при Н > 2 b следует принимать Н = 2 b. Табулированные значения переходного коэффициента Kv в зависимости от b/Н приведены в приложении П. 2.

2.2. Наибольшая глубина местного размыва у опоры моста на период стабилизации деформаций русла при установившемся движении воды, считая от линии дна в створе мостового перехода после общего размыва (рис. 2.1), определяется по формуле, м:

Рис. 2.2 . Схема к определению расчетной ширины массивной опоры (справа выделен второй элемент). Вид по направлению скорости потока (по стрелке на рис. 2.5). ei н , ei в — расстояния от линии дна низа (индекс « н») и верха (индекс « в») i -того элемента; bi — ширина i -того элемента массивной опоры.

где V — средняя на вертикали с глубиной Н скорость установившегося потока воды перед опорой моста, м/с;

М — расчетный коэффициент формы опоры;

К — коэффициент косины, зависящий от угла, образуемого продольной осью опоры с направлением течения перед опорой;

m — показатель степени, зависящей от наличия в потоке влекомых наносов руслоформирующих фракций:

m = 0,5 — при поступлении наносов в воронку размыва ( V ≥ V);

m = 0,6 — при размыве в осветленном потоке ( V V);

Табулированные значения относительной глубины размыва h/( H 1- m · b m · M·К) в зависимости от относительной скорости потока воды V / V Н приведены в приложении П. 3.

Рис. 2.3. Схема к определению расчетной ширины опоры на высоком свайном ростверке с числом свай в ряду N = 3 (справа выделен первый элемент)

ен = ei в — высота обнаженных свай, равна расстоянию от дна до нижней грани плиты ростверка опоры.

2.3. Произведение расчетных величин b m · M в формуле (2.3) составной конструкции опоры из массивных элементов различной высоты, ширины и формы определяется в зависимости от удаленности элемента от поверхности дна по вертикали и формы элемента в плане из формулы:

где для i-того элемента опоры и фундамента обозначено (рис. 2.2):

М — коэффициент формы;

е , е — высота в пределах затопления, м, считая от линии общего размыва до нижней и верхней граней элемента. Если элемент опоры заглублен в грунт ниже линии общего размыва, то высотой элемента считается та его часть, которая возвышается над линией общего размыва;

п = 0,25 — показатель степени.

Соотношение между глубиной потока и высотами элементов массивной опоры должно удовлетворять условию:

Рис. 2.4. Схема к определению коэффициента формы М элементов конструкции опор постоянного поперечного сечения

2.4. Расчетная ширина опоры b составной конструкции определяется из формулы (2.4) при М = М i = 1.

2.5. Коэффициент формы М массивной опоры и фундамента с постоянной формой поперечного сечения в зависимости от планового очертания принимают по рис. 2.4.

Расчетный коэффициент формы опоры М составной конструкции определяется из формулы (2.4) при действительных значениях М i путем деления на величину bm.

2.6. Произведение расчетных величин bm· M в формуле (2.3) опоры составной конструкции из массивных элементов и высокого свайного ростверка (на столбчатых фундаментах, рис 2.3) определяется по формуле:

r = 2/3 — показатель степени;

а — ширина сваи или сваи-оболочки, м;

N — число свай в ряду поперек моста;

s — расстояние в свету между сваями по фасаду моста, м;

Рис 2.5. Схема к определению коэффициента косины k при косоструйном обтекании опоры

Ма — коэффициент формы отдельной сваи, который принимают равным 1,0 для круглых и 1,46 для квадратных свай;

еа — высота свай над линией общего размыва, м, причем

2.7. При возможной забивке мусором высокого свайного ростверка (реки с карчеходом; потоки, несущие мусор) ширина элемента опоры в части свайного ростверка принимается как массивная с шириной, равной ширине плиты ростверка.

2.8. Коэффициент косины К при косоструйном обтекании опоры (рис 2.5) учитывается при угле косины свыше 10° и определяется по формуле

bа/ b = 1 + ( L/ b — 1)· sin α — проекция ширины опоры на плоскость, перпендикулярную направлению потока, м;

α — угол косины, градусы, образуемый продольной осью опоры с направлением течения перед опорой;

L — расчетная длина опоры, м, определяется для первого массивного элемента конструкции опоры ( i = 1), ближайшего к поверхности дна на линии общего размыва из соотношения L/ b = Li/ bi.

2.9. При слоистом строении русла начальную скорость потока и глубину местного размыва определяют по формулам (2.1) и (2.3). Сначала находят глубину размыва для первого слоя. Если эта глубина захватывает второй слой, то расчет проводят по второму слою, считая, что он выходит на поверхность. Расчет ведут до тех пор, пока будет найден слой грунта, в котором размыв прекратится. Если при расчете какого-либо слоя глубина размыва получится меньше суммы толщин вышележащих слоев, то это означает, что местный размыв прекращается на поверхности рассматриваемого слоя.

3. РАСЧЕТ МЕСТНОГО РАЗМЫВА У ОПОР ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ МОСТОВ ПРИ НЕУСТАНОВИВШЕМСЯ ДВИЖЕНИИ ПОТОКА

3.1. Расчет увеличения глубины местного размыва во времени у опоры моста при неустановившемся движении воды определяют на подъеме паводка.

3.2. Расчетный (ступенчатый) гидрограф паводка должен быть представлен как две гистограммы значений гидравлических параметров — скорости V и глубины Н воды перед опорой моста. Гидравлические параметры на этих гистограммах должны иметь постоянную величину на расчетных интервалах времени Δ t (на каждой ступени) с тем, чтобы движение воды на каждой ступени гидрографа описывалось как установившееся.

3.3. Для каждой расчетной ступени гидрографа определяют среднюю на вертикали начальную скорость воды перед опорой VH и наибольшую глубину местного размыва у опоры на период стабилизации деформаций русла h по формулам (2.1) и (2.3).

Читайте также:  Загадка есть в реке работники не столяры не плотники а выстроят плотину хоть пиши картину

3.4. Расчет глубины местного размыва у опоры моста в конце каждой расчетной ступени гидрографа паводка производится по исходной глубине местного размыва в начале этой ступени в соответствии с уравнением:

унач = hиач/ h — относительная глубина размыва в начале ступени гидрографа паводка;

укон = hкон/ h — относительная глубина размыва в период окончания гидрографа паводка;

hнач, hкон — глубина размыва у опоры в начале и конце расчетной ступени гидрографа паводка, м;

h — наибольшая глубина местного размыва на период стабилизации деформаций русла, в предположении бесконечной продолжительности ступени гидрографа паводка, определяется по формуле (2.3), м;

Δt — продолжительность ступени гидрографа паводка, час;

τ — масштаб времени нестационарного процесса размыва опоры моста на ступени гидрографа паводка, час;

F( y) — безразмерная интегральная функция.

3.5. Масштаб времени нестационарного процесса размыва опоры моста при установившемся движении потока определяется по формуле, час:

0,08 — размерный коэффициент пропорциональности, час/с;

d — средний диаметр частиц донных наносов несвязного грунта, м.

Табулированные значения относительного безразмерного масштаба времени

в зависимости от относительной скорости потока воды VNH приведены в приложении П. 3.

3.6. Безразмерная интегральная функция нестационарного процесса местного размыва имеет вид:

А, В — безразмерные коэффициенты:

m G — коэффициент естественного откоса смоченного несвязного грунта, равный отношению заложения к высоте откоса. Для несвязных грунтов в воде mG = 2.

Табулированные значения F( y) по формуле (3.3) при различных значениях относительной ширины опоры b/ h представлены в приложении П. 4.

3.7. Методика расчета увеличения глубины местного размыва во времени на расчетной ступени гидрографа паводка состоит в следующем.

3.7.1. По известной начальной глубине размыва hнач и соответствующей относительной величине унач = hиач/ h определяют значение функции F( унач) по формуле (3.3) или приложению П. 4.

3.7.2. По формуле (3.2) определяют масштаб времени τ и с учетом заданной продолжительности ступени Δ t по формуле (3.1) — значение функции F( укон).

3.7.3. По F( укон) в приложении П. 4 определяют конечную относительную величину укон, а затем искомую конечную глубину размыва hкон = укон h.

3.8. Производится расчет глубины размыва в конце следующей ступени гидрографа, используя в качестве начальной полученную конечную величину местного размыва на предыдущей ступени.

ПРИЛОЖЕНИЯ

П.1. Определение неразмывающих скоростей водного потока V

За допускаемую скорость потока (среднюю на вертикали V) принимают наибольшее значение средней скорости течения воды, при которой поток не может вызвать размыва русла.

Физико-механические характеристики грунтов устанавливаются на основании полевых и лабораторных обследований в соответствии с действующими инструкциями.

В особо сложных или ответственных случаях величины допускаемых скоростей течения потока устанавливаются на основании специальных натурных и лабораторных исследований.

При большом содержании взвешенных в воде частиц грунта значения допускаемых скоростей течения потока могут быть повышены при соответствующем обосновании.

Грунт однороден, если

d, d10 — средний диаметр частиц грунта и диаметр частиц, мельче которых содержится в грунте по массе 10 %.

Допускаемую скорость для однородного грунта определяют по таблице П. 1 в зависимости от среднего диаметра частиц и глубины потока.

Грунт неоднороден при несоблюдении условия (П. 1). Допускаемую скорость потока для него определяют по формуле

V10 — допускаемая скорость для частиц d10, определяемая по таблице П. 1,

Допускаемые скорости потока для однородных несвязных грунтов

V м/с при глубине потока в м

Источник

Промывка мостов — Bridge scour

Размыв мостов — это удаление отложений, таких как песок и гравий, вокруг опор моста или опор . Гидродинамический размыв, вызванный быстрым течением воды, может вырезать размывные отверстия , нарушая целостность конструкции.

В Соединенных Штатах размыв мостов — одна из трех основных причин отказа моста (другие — столкновение и перегрузка). Было подсчитано, что 60% всех отказов мостов вызваны размывом и другими причинами, связанными с гидравликой. Это наиболее частая причина разрушения автомобильных мостов в Соединенных Штатах , где 46 из 86 крупных мостов разрушения были вызваны размывом возле пирсов с 1961 по 1976 год.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Участки, пораженные размывом
  • 2 Причины
  • 3 Осмотр моста и оценка размыва
  • 4 Контрмеры и профилактика
  • 5 Оценка глубины размыва
  • 6 Аварии на мостах, вызванные размывом
  • 7 См. Также
  • 8 ссылки
  • 9 Дальнейшее чтение
  • 10 Внешние ссылки

Участки, пораженные размывом

Вода обычно быстрее течет вокруг опор и устоев, что делает их уязвимыми для местного размыва. В отверстиях моста может возникать усадочный размыв, когда вода ускоряется, когда она течет через отверстие, которое уже, чем канал перед мостом. Деградационный размыв происходит как вверх по течению, так и вниз по течению от моста на больших площадях. В течение длительного времени это может привести к опусканию русла ручья.

Причины

Нестабильность русла реки, приводящая к эрозии реки и изменяющимся углам атаки, может способствовать размыву мостов. Обломки также могут оказывать существенное влияние на размыв мостов несколькими способами. Накопление материала может уменьшить размер водного пути под мостом, вызывая размыв от усадки в канале. Скопление мусора на абатменте может увеличить площадь закупорки и усилить местное размытие . Мусор может отклонять поток воды, изменяя угол атаки, увеличивая местный размыв . Обломки могут также сместить весь канал вокруг моста, что приведет к увеличению потока воды и размыванию в другом месте.

Наиболее часто встречающиеся проблемы размыва мостов обычно связаны с рыхлым наносным материалом, который легко разрушается. Однако не следует предполагать, что общий размыв связных или цементированных грунтов не будет таким большим, как в несвязных грунтах; чистка просто занимает больше времени, чтобы развиться.

Многие уравнения для размыва были получены в результате лабораторных исследований, диапазон применимости которых установить трудно. Большинство исследований было сосредоточено на опорах и свайных образованиях, хотя большинство проблем размыва моста связано с более сложной конфигурацией опоры моста. Некоторые исследования были проверены с использованием ограниченных полевых данных, хотя их также трудно точно масштабировать для целей физического моделирования. Во время полевых измерений после размыва размывающая яма, образовавшаяся на стадии подъема паводка или на пике, может быть снова заполнена на стадии спада. По этой причине нельзя просто смоделировать максимальную глубину размыва после события.

Размыв также может вызвать проблемы с гидравлическим анализом моста. Размыв может значительно углубить канал через мост и эффективно уменьшить или даже устранить подпор . Однако на это сокращение подпора не следует полагаться из-за непредсказуемости происходящих процессов.

При рассмотрении размыва принято различать несвязные или несвязные (аллювиальные) отложения и связный материал. Первые обычно представляют наибольший интерес для лабораторных исследований. Связные материалы требуют специальных методов и плохо изучены.

Первый важный вопрос при рассмотрении размыва — это различие между размывом «чистой водой» и размывом «живой грядкой». Критический вопрос здесь заключается в том, является ли среднее напряжение сдвига в слое потока перед перемычкой меньше или больше порогового значения, необходимого для перемещения материала слоя.

Если напряжение сдвига вверх по потоку меньше порогового значения, материал слоя перед мостом находится в состоянии покоя. Это называется состоянием чистой воды, потому что приближающийся поток чистый и не содержит наносов. Таким образом, любой материал слоя, удаляемый из местной промывной скважины, не заменяется отложениями, переносимыми подходящим потоком. Максимальная местная глубина размыва достигается, когда размер размывающего отверстия приводит к локальному снижению напряжения сдвига до критического значения, так что поток больше не может удалять материал слоя из размываемой области.

Размывание живого грунта происходит там, где напряжение сдвига выше по потоку превышает пороговое значение, и материал слоя перед переходом перемещается. Это означает, что приближающийся поток непрерывно переносит отложения в местную промывную яму. Сам по себе живой слой в однородном канале не вызовет размыва — для его создания необходимо дополнительное увеличение напряжения сдвига, например, вызванное сжатием (естественным или искусственным, например мостом) или местное препятствие (например, опора моста). Равновесная глубина размыва достигается, когда материал перемещается в отверстие размыва с той же скоростью, с которой он выносится.

Обычно максимальный равновесный размыв чистой водой примерно на 10% больше, чем равновесный размыв живым дном. Условия, способствующие очистке чистой водой:

  • Слишком крупный материал для подстилки для транспортировки
  • Растительные или искусственно укрепленные каналы, скорость которых достаточно высока только из-за местного размыва, или
  • Склоны плоского дна во время малых водотоков.

Не исключено, что может произойти как чистая вода, так и подстилка. Во время паводка напряжение сдвига в русле может измениться по мере изменения паводковых потоков. Возможны условия чистой воды в начале паводка, переход к живому дну перед возвратом к условиям чистой воды. Обратите внимание, что максимальная глубина размыва может иметь место при начальных условиях чистой воды, не обязательно во время пика паводка и размыва живого дна. Точно так же относительно высокие скорости могут наблюдаться, когда поток ограничивается только берегами, а не распространяется по пойме при пиковом расходе.

Урбанизация приводит к увеличению масштабов наводнения и к более раннему пику гидрографов, что приводит к более высокой скорости течения и ухудшению состояния. Улучшение русла или добыча гравия (выше или ниже рассматриваемого участка) могут изменить уровни воды, скорость потока, уклоны дна и характеристики переноса наносов и, следовательно, повлиять на размыв. Например, если аллювиальный канал выпрямляется, расширяется или изменяется каким-либо иным образом, что приводит к усилению состояния потока энергии, канал будет стремиться вернуться к более низкому энергетическому состоянию за счет ухудшения состояния вверх по потоку, расширения и расширения вниз по потоку.

Значение деградации для проектирования моста заключается в том, что инженер должен решить, будет ли существующая высота канала постоянной в течение срока службы моста или же она изменится. Если изменение возможно, то его необходимо учесть при проектировании водного пути и фундаментов.

Боковая устойчивость речного русла также может повлиять на глубину размыва, поскольку движение русла может привести к неправильному расположению или выравниванию моста по отношению к набегающему потоку. Эта проблема может быть значительной при любых обстоятельствах, но потенциально очень серьезна в засушливых или полузасушливых регионах и с эфемерными (прерывистыми) водотоками. Скорость боковой миграции во многом непредсказуема. Иногда канал, который оставался стабильным в течение многих лет, может внезапно начать движение, но на него оказывают значительное влияние наводнения, береговый материал, растительность на берегах и поймах рек и землепользование.

Размыв на площадках мостов обычно классифицируется как размыв от усадки (или сужения) и местный размыв. Усадочный размыв происходит по всему поперечному сечению в результате повышенных скоростей и сдвиговых напряжений в основании, возникающих из-за сужения канала такой конструкцией, как мост. Как правило, чем меньше коэффициент открытия, тем выше скорость водного пути и выше вероятность размыва. Если поток сокращается из широкой поймы, может произойти значительный размыв и обрушение берегов. Относительно серьезные сужения могут потребовать регулярного обслуживания в течение десятилетий для борьбы с эрозией. Очевидно, что один из способов уменьшить размытие от сжатия — это сделать отверстие шире.

Местный размыв возникает из-за повышенных скоростей и связанных с ними вихрей, когда вода ускоряется вокруг углов опор, опор и дамб. Схема обтекания цилиндрической опоры. Приближающийся поток замедляется по мере приближения к цилиндру, останавливаясь в центре пирса. Результирующее давление застоя является самым высоким у поверхности воды, где скорость приближения максимальна, и меньше ниже внизу. Нисходящий градиент давления на забое сваи направляет поток вниз. Местный размыв пирса начинается, когда скорость нисходящего потока вблизи точки торможения становится достаточно высокой, чтобы преодолеть сопротивление движению частиц слоя.

Во время наводнения, хотя фундамент моста может и не пострадать, заливка за опорами может размываться. Этот тип повреждений обычно возникает у однопролетных мостов с вертикальными опорами стен.

Осмотр моста и оценка размыва

Процесс проверки обычно проводится гидрологами и техниками- гидрологами и включает в себя анализ исторической инженерной информации о мосту с последующим визуальным осмотром. Записывается информация о типе горных пород или наносов, переносимых рекой, и о том, под каким углом река течет к мосту и от него. Область под мостом также проверяется на наличие ям и других следов размыва.

Обследование моста начинается с служебного расследования. Следует отметить историю моста и любые предыдущие проблемы, связанные с размывом. После того, как мост будет признан потенциальным мостом для размыва, он перейдет к дальнейшей оценке, включая полевой обзор, анализ уязвимости и определение приоритетов. Мосты также будут классифицироваться по разным категориям и иметь приоритет по риску размыва. После того, как мост будет оценен как критический для размыва, владелец моста должен подготовить план действий для устранения известных и потенциальных недостатков. План может включать в себя установку контрмер, мониторинг, проверки после наводнений и процедуры закрытия мостов, если это необходимо.

Читайте также:  Пограничная река что это

В качестве альтернативы для оценки размыва также внедряются сенсорные технологии. Уровень обнаружения размыва можно разделить на три уровня: общий осмотр моста, сбор ограниченных данных и сбор подробных данных. Существует три различных типа систем мониторинга размыва: стационарные, переносные и геофизические. Каждая система может помочь обнаружить повреждения от размыва, чтобы избежать разрушения моста, тем самым повышая общественную безопасность.

Контрмеры и профилактика

Циркуляр № 23 по гидротехнике (HEC-23) содержит общие рекомендации по проектированию в качестве мер противодействия размыву, которые применимы к опорам и опорам. Нумерация рекомендаций по проектированию в следующей таблице указывает на главу с рекомендациями по проектированию HEC-23.

Таблица 1.
Описание видов противодействия в HEC-23
Описание Рекомендации по дизайну
Изгибные плотины / зазубрины ручьев 1
Почвенный цемент 2
Металлический матрас с проволочным замком 3
Система из арматурных бетонных блоков 4
Матрасы с заполнением цементным раствором 5
Бетонные блоки брони 6
Мешки, заполненные раствором / цементом 7
Каменная набивка на опорах и устоях 8
Шпоры 9
Направляющие банки 10
Проверить плотины / опорные конструкции 11
Revetments 12

Отводные плотины, шпоры и направляющие насыпи могут помочь выровнять восходящий поток, в то время как каменная наброска, габионы, шарнирно-бетонные блоки и заполненные цементным раствором матрасы могут механически стабилизировать опоры и откосы устоев. Каменная рапа остается наиболее распространенным средством противодействия, используемым для предотвращения истирания опор мостовидного протеза. Ряд физических дополнений к опорам мостов может помочь предотвратить размыв, например установка габионов и укладка камня перед фундаментом. Добавление шпунтовых свай или блокирующих сборных бетонных блоков также может обеспечить защиту. Эти контрмеры не изменяют очищающий поток и являются временными, поскольку известно, что компоненты перемещаются или смываются при наводнении. FHWA рекомендует критерии проектирования в HEC-18 и 23, такие как предотвращение неблагоприятных схем потока, оптимизация опор и проектирование фундаментов опор, устойчивых к размыву, независимо от использования каменной наброски или других мер противодействия.

Каналы трапециевидной формы, проходящие через мост, могут значительно уменьшить локальную глубину размыва по сравнению с вертикальными стеновыми опорами, поскольку они обеспечивают более плавный переход через отверстие моста. Это устраняет крутые углы, которые вызывают турбулентность. Шпоры , зазубрины, гребни и лопасти — это тренировочные конструкции реки, которые изменяют гидравлику потока, чтобы уменьшить нежелательную эрозию или отложения. Обычно они используются на нестабильных каналах потока, чтобы помочь перенаправить поток потока в более желательные места через мост. Укладка свай или более глубоких опор также используется для укрепления мостов.

Оценка глубины размыва

Циркуляр № 18 по гидротехнике (HEC-18) был опубликован Федеральным управлением шоссейных дорог (FHWA). Это руководство включает несколько методов оценки глубины размыва. Эмпирические уравнения размыва для размыва живого дна, размыва чистой водой и местного размыва на опорах и устоях показаны в главе 5, раздел «Общая размыва». Общая глубина размыва определяется путем добавления трех компонентов размыва, которые включают длительное разрастание и деградацию русла реки, общий размыв на мосту и местный размыв на опорах или устоях. Однако исследования показали, что стандартные уравнения в HEC-18 завышают глубину размыва для ряда гидравлических и геологических условий. Большинство соотношений HEC-18 основаны на лабораторных исследованиях лотков, проведенных с отложениями размером с песок, увеличенными с факторами безопасности, которые трудно распознать или отрегулировать. Песок и мелкий гравий являются наиболее легко разрушаемыми пластовыми материалами, но потоки часто содержат гораздо более устойчивые к истиранию материалы, такие как плотная почва, жесткая глина и сланец. Последствия использования методов проектирования, основанных на одном типе почвы, особенно важны для многих крупных физико-географических провинций с совершенно разными геологическими условиями и материалами фундамента. Это может привести к чрезмерно консервативным расчетным значениям размыва при низком риске или некритических гидрологических условиях. Таким образом, продолжается усовершенствование уравнений, чтобы свести к минимуму недооценку и переоценку размыва.

Источник

Учет природных деформаций русел рек при проектировании мостовых переходов

учет природных деформаций русел рек

Определение наибольших возможных бытовых глубин речного потока у различных опор моста называется прогнозом природных русловых деформаций. Природные деформации соответствуют типу реки.

Взвешенные и донные руслоформирующие наносы размещаются по ширине русла неравномерно. Взвешенные наносы в основном проходят в зоне наибольших, а донные в зоне наименьших глубин. Эта неравномерность глубин является результатом действия поперечной циркуляции, возникающей в потоке под влиянием волн донных наносов и центробежных сил на поворотах русла.

Мелкие места на ширине дна русла представляют собой крупные скопления совместно перемещающихся донных наносов. В зависимости от места расположения эти крупные скопления носят названия: побочни (если прижаты к берегу русла), осередки и отмели (если с берегом не смыкаются), и образуют характерные формы поперечных сечений русел рек, рассмотренные ниже.

Характерные формы русел в плане показаны. Число типов речных русел равно шести.

Природные изменения равнинных меандрирующих рек (с извилистыми руслами) в подмостовых сечениях заключаются в боковых перемещениях русла, что должно учитываться путем введения максимальной бытовой глубины русла в расчет возможных русловых деформаций у всех опор моста. Продольные перемещения извилин русла могут привести к смещению под мост наиболее глубокого сечения той излучины, на которой располагается мост. Следовательно, в расчет размывов следует вводить наибольшую из глубин, измеренных при изысканиях во многих створах, которые расположены на этой излучине, а не только в створе, где предполагается разместить мост.

Продольное смещение излучин может привести к дополнительному искривлению русла под мостом, к росту кривизны по сравнению с зафиксированной на изысканиях. Это искривление также может привести к увеличению глубины русла. Такое увеличение глубин может быть прогнозировано путем обследования крутых излучин русла в районе мостового перехода.

Пример бокового перемещения русла меандрирующей реки приведён. Перемещение русла не было учтено в проекте. Поэтому фундамент опоры моста, к которой переместилось русло, не имел надлежащего заглубления. Это привело к необходимости реконструировать одну из опор для предохранения ее от подмыва.

Продольное перемещение излучины приближает ее к насыпи подхода к мосту. Смещение вогнутых берегов русел может происходить не только с верховой, но и с низовой стороны насыпи. Две сближающиеся излучины реки угрожают подмывом обоим откосам земляного полотна на пойме.

Следует иметь в виду, что перемещение русел меандрирующих рек происходит медленно. Обычно нужны десятилетия, чтобы русло переместилось от одного устоя моста к другому. Но все же сроки перемещения русел чаще всего короче срока службы сооружений перехода. Кроме того, стеснение реки сооружениями мостового перехода, как правило, интенсифицирует русловой процесс, и природные изменения русла у моста могут происходить быстрее, чем до постройки перехода.

Определить темп природного перемещения русла меандрирующей реки в ряде случаев можно по возрасту растительности на поймах, покрытых кустарником или лесом. Возраст дерева на размываемом вогнутом берегу русла показывает, сколько лет русло не было в этой части речной долины. Расстояние от выпуклого, наращиваемого берега русла до дерева определенного возраста прямо указывает на скорость смещения берега.

Природные изменения в подмостовых сечениях почти прямолинейных равнинных немеандрирующих рек, русла которых не смещаются по речной долине, выражаются в перемещении вертикали с наибольшей глубиной лишь в пределах русла. Ширина русла, которая иногда искусственно увеличивается, может быть меньше отверстия моста. Таким образом, возможность установления наибольшей глубины непосредственно у опоры должна учитываться при расчете размывов только у опор, размещаемых в русле реки. Продольное смещение побочней в пределах русла с неподвижными берегами может увеличить наибольшую бытовую глубину в подмостовом поперечном сечении русла, которая достигает максимума в тот момент, когда под мост смещается наиболее широкая и высокая часть (вершина) побочня.

Поэтому в расчет должна вводиться наибольшая из глубин, измеренных во время изысканий на участке русла у проектируемой оси моста в нескольких створах, которые проходят через вершины побочней.

Блуждающие беспойменные реки меняют очертания поперечных сечений под мостами беспорядочно, так как скопления наносов в русле с неустойчивыми берегами перемещаются тоже беспорядочно. Место развития наибольшей глубины в подмостовом сечении неопределенно, поэтому наибольшая бытовая глубина может размещаться у любой из опор проектируемого моста. Показано изменение русла под мостом через блуждающую реку за несколько лет. За эти годы наибольшая глубина наблюдалась практически у всех опор моста.

В нижнем течении реки часто происходит процесс аккумулирования наносов, выносимых рекой из зоны эрозии. Происходящее при этом наращивание дна реки безопасно для опор моста, но приводит к другим опасным последствиям. На реках, несущих много наносов, отчетливо замечаются занесение отверстий мостов наносами и значительное повышение уровня воды, что приводит к уменьшению подмостовых габаритов и подтоплению насыпей подходов. Особенно интенсивно идет этот процесс на конусах выноса малых блуждающих рек.

В связи с длительным сроком службы капитальных сооружений мостовых переходов вековые русловые изменения, связанные с понижением дна в зоне эрозии или наращиванием конуса выноса в зоне аккумуляции, также необходимо учитывать при проектировании переходов через водотоки.

Темп понижения дна в зоне эрозии (каньоны) или наращивания конуса выноса можно установить сопоставлением съемок дна русла, проведенных в различные годы, или, что надежнее, сопоставлением нескольких кривых расхода, построенных в разные годы гидрометрическим путем. Изменение уровня воды, соответствующего одному и тому же расходу, покажет повышение или понижение всей реки за время, прошедшее между двумя гидрометрическими измерениями.

При паводке на реке с поймами увеличение руслового расхода может быть неодинаковым на отдельных участках длины русла вследствие разного разлива на поймы. Поэтому при высоких паводках может наблюдаться неравномерность в транспортировании наносов по длине реки, приводящая к размывам в одних местах, задержке наносов в других и, следовательно, к деформациям русла. Так, например, на беспойменном участке реки транспортирование наносов при паводке возрастает значительнее, чем на участке с широкими поймами, что приводит к дефициту наносов в начале беспойменного участка и к размыву дна. Деформации такого рода, происходящие на реках вне связи с возведением инженерных сооружений, стесняющих поток, называются бытовыми размывами. Бытовой размыв может наблюдаться не только на блуждающих реках, в теснинах, но и на равнинных реках, в местах сужения пойм.

Бытовые размывы легко устанавливаются по геологическим разрезам рек, где обычно отчетливо видны периодически смываемые, а затем восстанавливаемые слои современного аллювия. Если створ мостового перехода находится на входе в участок резкого сужения речной долины, то полезно, проведя паводочные промеры глубин, установить понижение дна при уровнях различной высоты.

Источник



Река размыв у моста

§ 36. РАСЧЕТ ОБЩЕГО РАЗМЫВА ПОД МОСТОМ

В настоящее время имеется ряд методов расчета общего размыва под мостами, возникающего от стеснения живого сечения реки подходами к мосту и его опорами. В транспортных проектных институтах расчет общего размыва до настоящего времени выполняли главным образом по методу динамических скоростей, приведенному в Наставлении по изысканиям и проектированию железнодорожных и автодорожных мостовых переходов через водотоки (автор Л. Л. Лиштван, М., ЦНИИС — Главтранспроект, 1972). В этом методе предполагается окончание размыва при установлении под мостом скорости динамического равновесия. ,В отдельных случаях применяется расчет размыва, основанный на условии, что размыв прекратится при достижении под мостом бытовой скорости главного русла (постулат Белелюбского) или когда иа пике расчетного паводка вынос наносов из-под моста будет равен бытовому расходу наносов, т. е. наступит предельный баланс наносов (предложение О. В. Андреева).

В некоторых зарубежных странах (Индии, Пакистане, Англии) размыв определяется на основании режимной теории (Кеннеди, Ласей), по которой размыв прекращается при некоторых незаиляющих и неразмывающих скоростях; в США размыв рассчитывают по методу Лорсена, основанному на теории влекущей силы потока.

Исходным положением для расчета размыва по перечисленным методам является такое воздействие расчетного расхода на подмостовое русло, при котором наступает равенство между бытовым притоком наносов и выносом из-под моста, т. е. стабилизация размыва. Это условие выражается в различных методах различными значениями показателей степени т и п.

Для выявления процесса размыва под мостом и проверки правильности указанной предпосылки, положенной в основу методов расчета размыва, в 1964—1966 т. в ЦНИИСе были проведены экспериментальные исследования. Опыты показали, что стабилизация размыва не наступает даже за время воздействия расчетного расхода, в несколько раз превосходящее продолжительность одного паводка.

Ясно, что столь длительное воздействие постоянного (расчетного) расхода на подмостовое русло в условиях реальных паводков невозможно.

Читайте также:  Сплав по рекам новгородской области

Исследования показали, что с развитием размыва скорости под мостом убывают, транспортирующая способность потока уменьшается, и вынос наносов из-под моста падает. С уменьшением скорости под мостом уменьшается подпор перед мостом и поэтому приток наносов сверху увеличивается. Все же некоторый подпор все время сохраняется, и приток наносов оказывается меньше бытового.

Чтобы получить представление о процессе размыва под мостом при прохождении паводков, на модели мостового перехода были пропущены паводки различной продолжительности с одним и тем же расходом на пике паводка. Оказалось, что продолжительность паводка значительно влияет на максимальный размыв, который оказывается меньшим, чем при постоянном расходе за то же время. Продолжительность паводка существенно влияет также и на подпор перед мостом, причем короткие, интенсивные паводки дают сравнительно небольшой размыв, но значительный подпор и наоборот.

В связи с изложенным расчет размыва следует вести с учетом времени паводка, т. е. по гидрографу расчетного паводка.

Такой расчет в отличие от существующих методов расчета общего размыва позволяет получить истинное значение максимального подпора и скорости перед мостом и хорошо согласуется с результатами наблюдений и экспериментальными исследованиями, проведенными как в лаборатории, так и в натурных условиях.

Расчеты по ряду примеров показали, что применение предлагаемой методики дает коэффициент размыва в среднем меньше на 20%, чем по методу динамических скоростей, и на 30% меньше, чем по методу предельного баланса наносов.

Значение коэффициента размыва позволяет получить среднюю

глубину под мостом после размыва. Однако для практических целей необходимо знать также и максимальную глубину после размыва.

Произведенное сопоставление указанных коэффициентов по существующим мостам показало, что однозначной зависимости между ними нет.

Изменение коэффициента а в связи с размывом зависит от ряда причин. Например, если размыв достиг труднораэмывае’мого грунта, его развитие пойдет в ширину и поэтому коэффициент a будет падать. Если прямолинейное русло, расположенное в середине моста, деформируется и ко времени прохода расчетного паводка представляет собой излучину с расположением наибольших глубин у края отверстия, то коэффициент формы живого сечения под мостом после размыва увеличится.
Анализ живых сечений ряда мостов -показал, что при прямолинейном русле, однородных размываемых грунтах и устойчивом положении русла в середине отверстия моста коэффициент а мало изменяется при размыве, но со временем снижается.

В этих случаях яри расчете размыва с некоторым запасом можно принимать коэффициент а одинаковым до размыва и после; тогда при построении линии размыва необходимо каждую глубину до размыва умножать на средний коэффициент размыва.

Новая методика расчета общего размыва по гидрографу паводка, изложенная в Указаниях ЦНИИСа [89], приближает расчет к реальным условиям работы мостов по пропуску паводков.

Расчет размыва основан на учете неустановившегося движения потока при расчетном паводке, когда во времени изменяются расходы, скорости, уровни и другие параметры потока. В качестве расчетного принимают паводок, максимальная ордината гидрографа которого равна расходу заданной вероятности превышения.

В расчете общего размыва криволинейный гидрограф заменяют ступенчатым, при этом следует учитывать, что этот вид размыва происходит при уровнях выше средней отметки поймы, если не учитывать малого влияния промежуточных опор на размыв, а отложение наносов возможно в период паводка и во время межени.

Форма гидрографа зависит от морфометрических характеристик речного бассейна и метеорологических факторов. Методы построения гидрографов расчетных паводков и половодий различаются по характеру их схематизации, которая возможна по треугольникам или трапециям или по типовым уравнениям, описывающим очертание гидрографа. Наконец, возможна схематизация по моделям реальных половодий и паводков.

Форма гидрографа зависит ют многих факторов, поэтому наиболее правильно исходить не из какой-либо строгой схематизации гидрографа, а из модели, установленной на основе обобщения группы реальных гидрографов.

Построение типового графика производится на основе обобщения ряда гидрографов, которые выбирают близкими по повторяемости максимальных расходов к повторяемости, принятой для проектирования мостового перехода.

Для построения типового гидрографа намечают на каждом графике принятой для обобщения группы характерные переломные точки. Эти точки осредняют по абсциссам и ординатам. Ординаты выражают в процентах от максимального расхода, абсциссы — в процентах от продолжительности половодья или паводка, которая принимается средней для всей группы гидрографов. Полученные относительные гидрографы наносят на один чертеж и к расчету принимают среднее значение очертания относительного гидрографа.

Для построения гидрографа расчетного паводка вычисляют ординаты через 5—10% от общей продолжительности паводка или половодья и, кроме того, в характерных переломных точках.

При замене криволинейного гидрографа ступенчатым число ступеней от момента выхода воды на пойму до начала спада должно быть не менее трех.

Для упрощения расчетов ступени на спаде рекомендуется принимать при тех же расходах, что и на подъеме.

Способ разбивки гидрографа на ступени рекомендуется следующий.

Ветвь подъема гидрографа делят по высоте на три равные части и через точки деления проводят горизонтальные линии.

Через середины участков гидрографа между ступенями проводят вертикальные линии, точки пересечения которых с горизонтальными линиями ступеней принимают за концы ступеней.

Размыв рассчитывают, последовательно суммируя размыв на каждой ступени гидрографа.

Расчет сводится к подбору такого объема (следовательно, и глубины) размыва, при котором время, необходимое на его осуществление, было бы равно продолжительности данной ступени гидрографа.

Расчет на последующей ступени гидрографа начинают с размыва, осуществившегося на предыдущей ступени.

Расчет размыва предусматривает наличие необходимых струенаправляющих дамб и других регуляционных сооружений на переходе и устройство срезки грунта или расчистки живого сечения под мостом с необходимым выводом срезки или расчистки за пределы под мостового сечения.

Размыв, определяемый по существующим методам, является предельно возможным при неограниченном воздействии расчетного расхода на подмостовое русло. Поэтому с какого живого сечения (предварительно размытого или неразмытого) начинается размыв, для результата расчета значения не имеет.

При расчете размыва по гидрографу расчетного паводка, когда паводок может выполнить лишь определенную работу по размыву, конечный результат размыва будет зависеть от того, в какой степени живое сечение было размыто до прохода расчетного паводка.

Если живое сечение заносится после каждого паводка и к проходу расчетного паводка не носит следов размыва от предыдущих паводков, расчетный паводок произведет некоторый размыв, свойственный этому паводку. Если предыдущими (предполагается ниже расчетного) паводками живое сечение размыто, при проходе расчетного паводка размыв -будет продолжаться и в итоге суммарный размыв окажется больше, чем в предыдущем случае.

В связи с этим необходимо решить, какое исходное живое сечение следует принять для расчета с учетом предварительного размыва или без него. Нормы проектирования устанавливают вероятность превышения расхода, при пропуске которого через подмостовое русло следует рассчитывать размыв.

Расход заданной вероятности не может длиться неограниченно долго, а может продолжаться лишь соответственно паводку, наибольший расход которого равен расходу заданной вероятности превышения.

Если расчет размыва вести на пропуск двух, последовательно идущих расчетных паводков, вероятность такой гидрологической обстановки была бы равна произведению вероятностей наибольших расходов этих паводков и, следовательно, расчет велся бы на более тяжелые условия, чем это требуется нормами.

Поэтому, например, рассчитывать на предварительный размыв живого сечения от прохода расчетного паводка было бы неправильно.

Чтобы не выйти за рамки требований норм, перед проходом расчетного паводка можно рассчитывать лишь на размыв живого сечения средними паводками (50% вероятности).

Материалы наблюдений на реках показывают, что максимальные уровни при паводках 50% вероятности обычно отвечают началу затопления пойм, когда еще не сказывается стеснение живого сечения подходами к мосту, и поэтому не может быть размыва от стеснения.

В этих случаях не следует считаться с предварительным размывом и при расчете за исходное .может быть принято бытовое живое сечение, снятое во время изысканий, а при необходимости учета руслового процесса — исходные живые сечения согласно указаниям гл. VII.

Однако, если расчетный паводок все же пройдет по предварительно размытому живому сечению, например на 25—30% от размыва при расчетном паводке, то преувеличение размыва, как показывают расчеты, составит незначительную величину в пределах точности расчета общего размыва.

При малом коэффициенте вариации максимальных расходов, а также в случаях, когда среднемаксимальные паводки существенно затапливают поймы с предварительным размывом, следует считаться, хотя можно предполагать, что влияние этого размыва едва ли будет ощутимым.

При изменении скорости нестесненного потока за период затопления пойм не более чем на 25% длина распространения размыва принимается для всех ступеней гидрографа такой же, как и для наивысшей ступени.

В противном случае длина распространения размыва определяется для каждой ступени в отдельности.

Поскольку подпор перед мостами больших и средних отверстий весьма мал по сравнению с бытовой глубиной в русле при расчетном паводке, допускается приближенный расчет подпора по формуле (Х-9) и табл. Х-1.

Размыв рассчитывают в зависимости от характера залегания грунтов в живом сечении под мостом.

Рассматриваются два случая: 1) размыв проходит в одном слое грунта; 2) размыв проходит в слоях различных грунтов.

В первом случае расчет ведут по выражению (VIII-18) с учетом как выносимых, так и поступающих в подмостовое сечение наносов.

Во втором случае при обнажении в процессе размыва грунта, труднее размываемого, чем грунт, лежащий на поверхности, расчет размыва в обнажающемся слое производится без учета поступления наносов под мост (G2 = 0); при обнажении более мелкозернистого грунта G1 определяется по этому грунту, a G2 — по грунту в зоне подпора.

Размыв на второй ступени гидрографа рассчитывают для параметров потока на этой ступени и начинают с живого сечения, размытого за время первой ступени.

На второй и следующих ступенях гидрографа расчет производят аналогично описанному для первой ступени.
С увеличением размыва значения Gcp уменьшаются, а затем становятся отрицательными, что свидетельствует об отложении наносов под мостом. При переходе от положительных значений к отрицательным Gcp наступает максимум размыва.

Максимум размыва под мостом наступает обычно на спаде паводка. Однако, если паводок растянут и -фаза подъема продолжительна, максимум размыва может совпасть с пиком паводка.

Так как развитие размыва во времени идет по кривой, желательно, чтобы величина размыва в пределах одной ступени складывалась из нескольких слоев смыва Ah и для каждой ступени было бы три или больше расчетных строчек.

Результаты расчета оформляют в виде графика, на котором наносят построенный гидрограф расчетного паводка, ступенчатый гидрограф, используемый в расчете, и полученную интегральную кривую общего размыва.

У каждой опоры для характерных точек гидрографа определяют глубину местного размыва, строят кривую зависимости местного размыва от времени и суммарную кривую общего и местного размыва у данной опоры. При определении заглубления фундаментов опор по условиям размыва учитывают возможную погрешность в размере 20% от размытого слоя грунта у данной опоры (без местного размыва) при расчетном и 10% при наибольшем паводках.

Максимальная ордината суммарной кривой и определяет расчетную величину размыва у данной опоры.

Небольшой по объему вынесенного грунта местный размыв у опор протекает сравнительно быстро; общий же размыв, когда поток должен вынести большой объем грунта, протекает медленнее. Поэтому максимумы обоих размывав по времени не совпадают и максимум суммы размывов, обычно приходящийся на ник паводка, меньше суммы их максимумов. Чем менее продолжительна фаза подъема паводка и чем дальше отстоит максимум общего размыва от пика паводка, тем учет несовпадения максимумов размывов дает больший эффект.

На этот же график наносят кривые изменения подпора и средней скорости под мостом при расчетном паводке и устанавливают максимальную величину подпора и скорости, которые используют для проектирования мостового перехода.

Исходя из реального времени стояния пика расчетного паводка и уровней, близких к максимальному, определяют высоту волн у сооружений мостового перехода, а с учетом подпора — еще и отметки верха укреплений и верха сооружений перехода. По максимальному значению скорости под мостом выбирают укрепление струенаправляющих дамб.

Расчет общего размыва по гидрографу паводка можно быстро выполнить на ЭЦВМ [89].

Изложенная методика расчета общего размыва подмостовых русел по гидрографу расчетного паводка является приближенной и требует дальнейшего уточнения.

Соображения об уточнении этого метода приводит О. В. Андреев [10], который считает, что расчет размыва нужно вести по сечениям в пределах участка русла, на котором будет происходить размыв. Однако вопросы о длине этого участка и изменении расходов воды, влекомых и взвешенных наносов по сечениям этого участка еще не имеют удовлетворительного решения.

Значение учета не только донных, но и взвешенных наносов при расчете размыва О. В. Андреев иллюстрирует несколькими примерами, откуда видно, что расчет с обоими видами наносов по сравнению с расчетом только на донные наносы изменяет результативную величину размыва на 2—7%, с чем, учитывая приближенность расчета, можно не считаться.

Источник

Adblock
detector