Материал: PROEKTIROVANIE_MOSTOVYKh_PEREKhODOV_NA_ZhELEZNYKh_DOROGAKh
На каждой характерной вертикали определяют глубину потока – разницу отметки НУВВр% и отметки земли. Полученные результаты записывают в графу 3 табл. 11.
В эту же таблицу записывают значения средней глубины потока до размыва hдр j (графа 4 табл. 11) и среднего удельного расхода qj на каждом
из морфометрически однородных участков подмостового сечения (23). Для каждой конкретной вертикали i определяется средний удельный
расход воды по формуле
|
|
|
|
|
h |
|
y |
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||
q |
= q |
|
|
|
др i |
|
, |
(24) |
||
|
|
|
|
|||||||
i |
|
|
j |
|
h |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
др j |
|
||||
где qj – средний удельный расход воды под мостом, м3/с·м, в j-м участке
подмостового сечения; hдр i – глубина потока до размыва на i-й вертикали, м; hдр j – средняя глубина потока до размыва на соответствующем участке под-
мостового сечения, м; y – показатель степени, устанавливаемый в зависимости от характеристики грунтов в подмостовом сечении и от режима наносов; в курсовой работе принимается равным 1,3.
Таблица 11
Расчет глубины воды под мостом после общего размыва на характерных вертикалях живого сечения
|
Наиме- |
Глубина |
Средняя глуби- |
Средний |
Расход |
Глубина |
Глубина |
||||||
№ |
нование |
на потока |
удельный |
воды |
на верти- |
после |
|||||||
вер- |
участка |
на вер- |
до размыва |
расход |
|
на вер- |
кали после |
размыва |
|||||
тика- |
отвер- |
тикали |
на участке под- |
под мо- |
тика- |
размыва |
с учетом |
||||||
ли |
стия |
до размы- |
мостового се- |
стом |
|
|
, |
ли q |
, |
hрасч , м |
поправки |
||
q |
|
||||||||||||
|
|
ва hдр i, м |
|
|
|
|
|
j |
|
i |
|
пр i |
hпр i, м |
|
моста |
чения hдр j , м |
м3/с∙м |
|
м3/с∙м |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
5 |
|
|
|
6 |
|
7 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Левая |
5,72 |
6,1 |
|
8,5 |
|
|
7,82 |
4,73 |
Размыва |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
пойма |
|
|
|
|
|
|
|
нет |
||||
2 |
6,33 |
|
|
8,92 |
5,24 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
9,35 |
|
|
|
|
|
|
|
27,43 |
12,44 |
12,90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Главное |
14,73 |
11,5 |
|
35,9 |
|
|
49,53 |
19,61 |
20,34 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
русло |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
5 |
16,50 |
|
|
57,40 |
21,97 |
22,79 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
9,35 |
|
|
|
|
|
|
|
27,43 |
12,44 |
12,90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
Правая |
6,33 |
6,1 |
|
10,2 |
|
|
10,70 |
6,03 |
Размыва |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
пойма |
|
|
|
|
|
|
|
нет |
||||
8 |
5,72 |
|
|
9,38 |
5,45 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35
Глубина после размыва на вертикали hпррасчi определяется по формуле
|
расч |
|
|
qi |
|
|
0,77 |
|
h |
|
= 0,93 |
|
|
|
|
, |
(25) |
|
|
0,2 |
|
|
||||
пр i |
|
β d |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
g |
|
|||
где qi – расход на вертикали, м3/с∙м; графа 6 табл. 10; d – средний диаметр частиц несвязного грунта, м (см. исходные данные), в рассматриваемом примере d = 2,5 мм = 0,0025 м; β – параметр, зависящий от вероятности превышения расхода, принимается по табл. 12, в рассматриваемом примере вероятность превышения расчетного расхода 1%, следовательно, β = 1,00; g – ускорение свободного падения g = 9,81 м/с2.
|
|
|
Таблица 12 |
Значение параметра β |
|
|
|
|
|
|
|
Вероятность превышения расхода,% |
2 |
1 |
0,33 |
|
|
|
|
Параметр β |
0,97 |
1,00 |
1,07 |
|
|
|
|
При морфометрической основе вычислений в определенную расчетом глубину общего размыва вводится поправка в размере 15 %, т. е. разницу между глубиной до размыва hдрi и после размыва hпррасчi следует увеличить
в 1,15 раз, следовательно, глубина на вертикали после размыва с учетом поправки hпрi составит
h |
= 1,15 (hрасч |
– h |
др i |
)+ h |
др i |
. |
(26) |
пр i |
пр i |
|
|
|
|
Линия дна после размыва получается путем отложения на каждой характерной вертикали соответствующего значения глубины после размыва (см. графу 8 табл. 11). Линия дна после размыва для рассматриваемого примера изображена на рис. 10 пунктирной линией.
Анализ табл. 11 показывает, что общий размыв будет происходить
врусле.
Влевой и правой поймах размыва нет, так как значение hдр i > hпр i.
5.2. Расчет глубины местного размыва у опор моста
Для определения глубины заложения фундамента необходимо кроме величины общего размыва под мостом установить глубину воронки местного размыва у опор моста.
Глубина местного размыва ∆hм зависит от характеристик потока воды перед опорой, формы и размеров опоры, а также от гидравлических особенностей переносимого водой грунта.
36
Внастоящее время местный размыв у опоры рассчитывают по нормативному документу СП 32-102-95 «Сооружение мостовых переходов и подтопляемых насыпей. Методы расчета местного размыва» [7], в котором даны подробные рекомендации по расчету глубины местного размыва у промежуточных опор мостов при разных конструктивных особенностях опор, их фундаментов, режимах наносов, гидравлических условиях и характеристиках грунтов, включая их слоистое залегание в районе опоры.
Вкурсовой работе величину местного размыва определяют для одной опоры, расположенной в самом глубоком месте. В рассматриваемом примере это опора № 3.
Глубина воды в месте расположения опоры № 3 hпр i = 20,34 м (см. табл. 11).
В первую очередь определяют глубину местного размыва |
ho у опоры |
||||||
эталонной формы по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
ho = |
6,2 ϕ hпр i |
, |
(27) |
||||
v |
разм |
ϕ |
|||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
w |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
где vразм – размывающая скорость, м/с, для данного грунта, принимаемая по табл. 13: для рассматриваемого примера (песок d = 2,5 мм, глубина потока hпр i = 20,34 м) она равна 1,20 м/с; w – гидравлическая крупность частиц грунта (скорость их равномерного падения в стоячей воде), м/с, принимаемая по табл. 14 в зависимости от крупности частиц грунта, слагающих дно реки: для рассматриваемого примера (песок d = 2,5 мм) составляет 0,177 м/с; φ – величина, определяемая по формуле
|
|
|
а |
|
0,867 |
|
||
|
ϕ = 0,18 |
|
оп |
|
, |
(28) |
||
|
|
|
||||||
|
|
h |
|
|
|
|
||
|
|
|
пр i |
|
|
|||
где аоп |
– расчетная ширина опоры, м; в рассматриваемом примере принята |
|||||||
равной 5 м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
В рассматриваемом примере |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
5 |
|
|
0,867 |
|
|
|
|
ϕ = 0,18 |
|
|
|
|
= 0,053. |
|
|
|
20,34 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
Тогда
ho = |
6,2 ϕ hпр i |
= |
6,2 0,053 20,34 |
= 6,00 |
м. |
||||||
v |
разм |
ϕ |
1,20 |
0,056 |
|||||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
w |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
0,177 |
|
|
|
||||
37
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 13 |
|
|
Значение размывающей скорости |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Средняя скорость течения, м/с, |
|
||||
Тип грунта |
Размер частиц |
|
при средней глубине потока, м |
|
|||||
|
грунта, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,0 |
|
3,0 |
|
5,0 |
|
10 и более |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Песок: |
0,05–0,25 |
|
0,40–0,55 |
|
0,45–0,60 |
|
0,55–0,70 |
|
0,65–0,80 |
мелкий |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
средний |
0,25–1,00 |
|
0,55–0,70 |
|
0,60–0,75 |
|
0,70–0,85 |
|
0,80–0,95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
крупный |
1,00–2,50 |
|
0,70–0,80 |
|
0,75–0,90 |
|
0,85–1,00 |
|
0,95–1,20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гравий: |
2,50–5,00 |
|
0,80–1,00 |
|
0,90–1,10 |
|
1,00–1,20 |
|
1,20–1,50 |
мелкий |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
крупный |
5,00–10,0 |
|
1,00–1,15 |
|
1,10–1,30 |
|
1,20–1,45 |
|
1,50–1,75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 14 |
|
Значение гидравлической крупности частиц грунта |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
d, мм |
w, м/с |
|
d, мм |
w, м/с |
|
d, мм |
w, м/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,05 |
0,00178 |
|
0,40 |
0,0432 |
|
2,50 |
0,177 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,08 |
0,00443 |
|
0,50 |
0,0540 |
|
3,00 |
0,193 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,10 |
0,00692 |
|
0,60 |
0,0648 |
|
3,50 |
0,209 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,15 |
0,01557 |
|
0,80 |
0,0807 |
|
4,00 |
0,223 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,20 |
0,0216 |
|
1,00 |
0,0944 |
|
5,00 |
0,249 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,25 |
0,0270 |
|
1,50 |
0,126 |
|
7,00 |
0,297 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,30 |
0,0324 |
|
2,00 |
0,153 |
|
10,00 |
0,352 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Наибольшая глубина местного размыва у опоры ∆hм (от поверхности дна на линии общего размыва под мостом) будет тогда, когда в воронку размыва беспрепятственно поступают донные наносы, влекомые потоком (рис. 11).
38
Рис. 11. Схема местного размыва
Глубина воронки местного размыва определяется по формуле
|
|
u |
− v |
разм |
|
|
|
hм = |
ho + 0,014 |
в i |
|
aоп |
M K , |
(29) |
|
|
w |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
где uв i – средняя скорость потока на вертикали перед опорой, м/с; М – коэффициент, зависящий от конструкции и формы опоры; в курсовой работе принимается М = 1,00; K – коэффициент косины, зависящий от угла, образуемого продольной осью опоры с направлением течения воды перед опорой; в курсовом проекте может быть принят равным 1.
Средняя скорость потока на вертикали перед рассматриваемой опорой определяется по формуле
u = |
qi |
. |
(30) |
в i
hпр i
39