Строительный каталог

СП 32-102-95

Сооружения мостовых переходов и подтопляемых насыпей. Методы расчета местных размывов.

Система нормативных документов в строительстве

Свод правил

Сооружения

мостовых переходов

и подтопляемых насыпей

Методы расчета

местных размывов

СП 32-102-95

Предисловие

1. Разработан Научно-исследовательским институтом транспортного строительства (АО "ЦНИИС").

Внесен Корпорацией "Трансстрой".

2. Согласован Федеральным дорожным департаментом Минтранспорта РФ (№ АТО-8/150 от 11.11.94) и ЦНИ МПС (№ ЦПИ-4/16 от 20.12.94).

3. Одобрен Минстроем РФ (№ 13-238 от 05.06.95).

Принят и введен в действие Корпорацией "Трансстрой" (№ МО-298 от 22.12.95).

5. Взамен ВСН 62-69 "Технические указания по расчету местного размыва у опор мостов, струенаправляющих дамб и траверсов".

Введение

Главное задачей настоящего свода правил является упорядочение как принципиальных подходов, так и методов расчета местных размывов в зависимости от типа сооружений и их взаимодействия с потоком.

Свод правил разработан АО "ЦНИИС" (ответственный исполнитель - канд. техн. наук В. Ш. Цыпин) на основе накопленных в России и за рубежом за несколько десятилетий данных о местных размывах, по результатам лабораторных гидравлических исследований, натурных наблюдений на естественных водотоках и на эксплуатируемых мостовых переходах, а также с учетом опыта проектирования и строительства мостовых переходов.

Приведенные правила и положения позволяют по сравнению с имеющимися зарубежными аналогами более полно учесть в расчетах реальные условия работы сооружений и повысить достоверность определения глубин воронок местных размывов.

Свод правил

Сооружения мостовых переходов и подтопляемых насыпей

Методы расчета местных размывов

CONSTRUCTIONS OF BRIDGES AND ABUTMENTS

METHODS OF LOCAL SCOUR CALCULATION

Дата введения 1996-04-01.

1. Область применения

Настоящий свод правил устанавливает методы расчета глубин местных размывов у оснований сооружений железных и автомобильных дорог при воздействии на них водного потока и волн.

Положения настоящего документа обязательны для предприятий, организаций и объединений независимо от их форм собственности и принадлежности, осуществляющих проектирование, строительство и эксплуатацию сооружений на железных и автомобильных дорогах.

2. Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы ссылки на следующие документы:

СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений.

СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы.

СНиП 2.06.04-82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов).

ГОСТ 20522-75 Грунты. Метод статистической обработки результатов определения характеристик.

3. Определения

В настоящем своде правил применены термины в соответствии со СНиП 2.06.04-82*, СНиП 2.02.01-83* и СНиП 2.05.03-84*.

4. Общие положения

4.1. Расчет местного размыва производится для следующих сооружений мостовых переходов:

  • промежуточных опор мостов;

  • береговых опор мостов, грани которых выступают из конуса;

  • насыпей пойменных подходов и в долинах рек, в том числе на прижимных участках, когда часть откоса насыпи попадает в русло;

  • струенаправляющих дамб и конусов мостов, регулирующих пойменный поток;

  • сплошных незатопляемых поперечных регуляционных сооружений, отжимающих поток от пойменных насыпей (траверсы) или от берегов и насыпей на прижимных участках рек (буны, шпоры и т. п.), а также затопляемых сооружений (типа полузапруд).

4.2. Глубину местного размыва следует определять для условий возможных наиневыгоднейших положений русла и наносных скоплений, выявляемых с учетом руслового процесса в районе перехода:

  • у промежуточных и береговых опор - после окончания общего размыва подмостового сечения;

  • у струенаправляющих дамб - на пике расчетного паводка;

Если расчет общего размыва производится по допускаемым скоростям течений, то с некоторым завышением местные размывы допускается определять на момент 50 % полного размыва при продолжительных паводках (к которым следует относить снеговой сток) и 25 % размыва при непродолжительных (ливневых);

  • у других сооружений, расположенных на пойме, - на пике расчетного паводка;

  • у других сооружений, расположенных в русле, за расчетный принимают наибольший размыв, определенный при расчетном уровне и уровне, соответствующем протеканию потока в бровках русла.

Если в расчетах глубина размыва получается отрицательной, то глубину размыва принимают равной нулю (размыв отсутствует).

4.3. Расчетную (наинизшую) отметку у основания сооружений после местного размыва следует определять, отсчитывая полученную согласно настоящим нормам глубину местного размыва:

  • у опор - от расчетной отметки дна на соответствующей вертикали после общего размыва (с учетом возможного перемещения в русле вертикали с наибольшей глубиной потока);

  • у прочих сооружений - от бытового дна с учетом естественного переформирования русла или возможных изменений в гидрографической сети в районе перехода.

4.4. Расчет местного размыва предусматривается в двух случаях:

а) когда в воронку размыва беспрепятственно поступают наносы, влекомые потоком;

б) когда поток не влечет наносов или какая-либо причина исключает их поступление в воронку размыва.

К последнему случаю относятся водотоки и их участки, на которых скорость при расчетном паводке менее размывающей для грунтов русла, а также пойменные потоки на задернованных и заросших поймах. К этому же случаю относятся условия, когда русловые деформации в подмостовом сечении протекают при дефиците донных наносов (например, при волне попуска).

4.5. Для определения глубины местного размыва необходимы следующие данные: гидравлические характеристики бытового и стесненного потоков у сооружений и в отверстии моста; характеристики грунтов в пределах ожидаемого местного размыва; очертания и размеры сооружений; их положение относительно направления потока. Исходные данные получают в результате топографических, гидрометрических и геологических работ, выполненных на стадии изысканий, а также на основе лабораторных анализов и в процессе проектирования.

4.6. При определении расчетных характеристик грунтов, а также их связности и неоднородности необходимо пользоваться приложением А.

4.7. При надлежащем обосновании в проектах могут быть использованы коррективы или методы определения местных размывов, не включенные в нормы.

5. Промежуточные опоры мостов

5.1. Размыв в однородных несвязных грунтах

5.1.1. В расчетах грунт следует считать однородным, если местный размыв происходит за счет выноса из воронки размыва всех входящих в несвязный материал разнозернистых частиц. Требования, обеспечивающие указанное условие, изложены в приложении А (п. А. 4).

5.1.2. Наибольшую глубину местного размыва h , м, в однородном несвязном грунте у опоры (в виде одиночно стоящей сваи, сваи-оболочки и т. п.), имеющей от уровня воды до дна воронки местного размыва постоянную ширину поперечного сечения (рисунок 5.1), следует определять по формулам:

- при поступлении наносов в воронку размыва (v ³ v 0 )

; (5.1)

- без поступления наносов в воронку размыва

; (5.2)

где b - расчетная ширина (поперечное сечение) опоры, равная ширине ее передней грани, м;

v , H - средняя скорость, м/с, и глубина потока, м, перед опорой после общего размыва;

v 0 , v в - размывающая и взмучивающая скорости потока для грунта, в котором происходит местный размыв, м/с, (см. приложение А и п. 5.1.5);

v н - начальная скорость, м/с, (см. п. 5.1.6);

М , К - коэффициенты формы (см. п. 5.1.9) и косины (см. п. 5.1.10) опоры.

5.1.3. Наибольшую глубину местного размыва, м, в однородном несвязном грунте у опоры на массивном фундаменте, имеющей от уровня воды до дна воронки местного размыва переменную ширину поперечного сечения (рисунок 5.2), следует определять по формулам:

- в случае, предусмотренном п. 4.4.а,

; (5.3)

- в случае, предусмотренном п. 4.4.б,

, (5.4)

где F (b ) - параметр, учитывающий геометрию опоры, м0,6 ; определяется по формуле

, (5.5)

где bi - ширина поперечного сечения i -го из n имеющихся выше отметки дна после общего размыва элементов опоры с постоянной шириной, м (рисунок 5.3);

Мi , Ki - коэффициенты формы и косины i -го элемента опоры, определяемые соответственно по пп. 5.1.9 и 5.1.10;

fi - весовой коэффициент, приходящийся на i -й элемент опоры (см. п. 5.1.8).

5.1.4. Наибольшую глубину местного размыва в однородном несвязном грунте у опор на свайном основании следует определять в зависимости от положения низа плиты ростверка е относительно дна русла после общего размыва (рисунок 5.4):

Рисунок 5.1 - Опора с постоянной шириной от расчетного уровня воды (РУВВ) до дна воронки местного размыва

Рисунок 5.2 - Схемы опор на массивном фундаменте:

а - с постоянной шириной в пределах глубины потока; б - с переменной шириной в пределах глубины потока

Рисунок 5.3 - Разделение опоры на элементы (1, 2, 3, ... n ) с

постоянной шириной

а) при e ³ 0,3H по формулам (5.3) или (5.4) в зависимости от режима наносов;

б) при е < 0,3Н по формуле

, (5.6)

где h е - глубина размыва, определяемая по формулам (5.3) или (5.4) при положении низа плиты ростверка относительно дна после общего размыва, равном е = 0,3Н (рисунок 5.5);

h м - то же, при плите ростверка, низ которой заглублен ниже отметки возможных размывов (а ее верх - на проектной заданной отметке).

Рисунок 5.4 - Схема опор на свайном фундаменте:

а и б - профиль и фасад опоры с плитой ростверка выше дна русла после общего размыва; в - профиль опоры с плитой ростверка ниже дна русла;

1 - дно русла; 2 - сечение воронки размыва при расчете как для опоры на массивном фундаменте (т. е. без учета свайного основания); 3 - то же, с учетом свайного основания; 4 - расчетная отметка дна воронки размыва, когда глубина размыва, определенная без учета свайного основания, больше глубины заделки низа плиты ростверка е и меньше е при учете свайного основания.

Если глубина размыва, определенная по формуле (5.6), окажется меньше глубины заделки низа плиты ростверка в русло от отметки общего размыва (h < |e |), то расчет местного размыва следует производить по формулам (5.3) или (5.4) как для опор на массивном фундаменте. Если при этом отметка дна воронки окажется ниже подошвы плиты ростверка, то в расчете следует принимать глубину размыва до отметки подошвы плиты ростверка (см. рисунок 5.4.в ).

5.1.5. Взмучивающую скорость v в , м/с, характеризующую мутность потока (т. е. содержание взвешенных наносов в единице объема воды) определяют по формуле

, (5.7)

где g - ускорение свободного падения (g = 9,8 м/с2 );

w - гидравлическая крупность размываемого грунта, м/с; принимается по приложению А (табл. А.4).

Рисунок 5.5 - Промежуточные и исходные глубины размыва у опор на свайном фундаменте при е < 0,3Н (в скобках даны характеристики, определяемые при расчете размывов в неоднородных несвязных грунтах):

а - низ ростверка расположен на высоте 0,3Н над дном русла после общего размыва; б - проектное положение плиты ростверка; в - низ плиты ростверка заглублен ниже отметки возможных местных размывов (а ее верх - на проектной заданной отметке).

5.1.6. Минимальная скорость набегающего потока, при которой частицы грунта у опоры приходят в движение и появляются первые признаки размыва, называется начальной скоростью v н , м/с, которую определяют по формуле

, (5.8)

где ;

b - расчетная ширина опоры, м (см. п. 5.1.7);

d - средний диаметр частиц грунта, м (см. п. А.3).

Если по формуле (5.8) получается v н ³ 0,9v 0 , то следует принимать v н = 0,9v 0 .

5.1.7. Расчетную ширину опоры b , м, с n элементами выше отметки общего размыва следует определять по формуле

. (5.9)

Рисунок 5.6 - Разделение на элементы тела опоры при недискретном изменении ее размеров

При определении расчетной ширины опоры на свайном фундаменте по формуле (5.9) в качестве расчетной ширины свайного фундамента необходимо принимать ширину одной сваи.

У опор на участке с недискретным (плавным) изменением ширины поперечного сечения следует выделять не менее трех одинаковых по высоте элементов, для которых в качестве расчетной ширины поперечного сечения bi принимают среднюю ширину рассматриваемых элементов (рисунок 5.6).

5.1.8. Весовой коэффициент i -го элемента опоры (см. рисунок 5.3) следует определять по формуле

, (5.10)

где А , j - коэффициент и показатель степени, принимаемые в зависимости от относительной высоты до верха Н /Н i -го и Нi  1 /Н (i - 1)-го элементов:

при H /H ³ 0,3 (или Hi -1 /H ³ 0,3) A = 1, j = 1 /3 ;

при H /H < 0,3 (или Hi -1 /H < 0,3) A = 2,23, j = 1;

Рисунок 5.7 - График для определения коэффициента косины К

Для последнего (находящегося у поверхности потока) n -го элемента Нn = Н .

Весовые коэффициенты первого и последнего элементов опоры соответственно равны

f 1 = A 1 (H /H )j 1 , (5.11)

fn = 1 - An - 1 (Hn - 1 /H ) j n - 1 . (5.12)

5.1.9. Коэффициент формы опоры М или элемента опоры Мi должен приниматься следующим:

Форма опоры Коэффициент М

Цилиндрическая 1,0

С овальной или полуциркульной передней гранью 0,85

Прямоугольная 1,24

С верховой стороны в виде двугранного угла Q :

120° 1,22

90° 1,0

60° 0,73

Для прямоугольной опоры с закругленными углами коэффициент формы следует определять в зависимости от отношения радиуса закругления r и ширины опоры b :

2r /b 0 0,2 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

М 1,24 1,20 1,18 1,15 1,11 1,07 1,01 0,94 0,85

Формы рассматриваемых опор приведены в справочном приложении В.

Коэффициент формы при двугранном угле Q с верховой стороны опоры в пределах 30° £ Q £ 120° допускается определять по формуле

М = (Q /90° )¾ .

Коэффициент формы свайного фундамента следует определять по приложению Б.

5.1.10 Если продольная ось опоры образует с направлением набегающего на нее потока угол a  >  10° , глубины размыва h следует определять с учетом коэффициента косины К . Коэффициент косины для всей опоры К или элемента опоры Кi определяют по графику (рисунок 5.7) или по формулам

при b a   /b £ 2,53 (зона I)

; (5.13)

при b a   /b > 2,53 (зона II)

, (5.14)

где b a - приведенная ширина опоры или ее элемента, равная ширине их проекции на плоскость, нормальную направлению потока, м.

Расчетные формулы для определения приведенных ширин характерных форм опор даны в приложении В.

Косина набегания потока на свайное основание опор (на ряд опор, расположенных по фасаду к направлению течения) учитывается только коэффициентом косины у отдельно стоящей сваи.

Примеры расчета глубин местного размыва у промежуточных опор приведены в приложении Г.

5.1.11. Ступени, образующиеся в теле опоры и массивном фундаменте переменного сечения, приводят к снижению глубины размыва, которое может быть определено по приложениям Д и Е.

Уменьшение глубины размыва d т за счет ступеней на границе элементов промежуточной опоры, находящихся выше отметки общего размыва, рекомендуется учитывать по приложению Д при расположении ступеней на глубине потока ниже 0,5 Н и имеющих суммарную ширину больше половины ширины элемента опоры, находящегося выше верхней ступени (см. рисунки 5.2 и 5.3).

Уменьшение глубины размыва d ф за счет обнажаемой в процессе местного размыва части массивного фундамента рекомендуется учитывать по приложению Е, когда суммарная ширина обнажаемых ступеней фундамента составляет не менее 15 - 20 % от ширины грани опоры (или фундамента), располагающейся непосредственно выше отметки общего размыва.

В случаях, когда указанные выше условия не удовлетворяются, уменьшение глубин размыва d т и d ф незначительно и его можно не учитывать.

5.1.12. При резком изменении гидравлических характеристик потока под мостом (интенсивные ливневые паводки, волны попуска в нижнем бьефе плотин, аварийные сбросы воды из водохранилищ и т. п.) допускается определять глубину местного размыва с учетом времени воздействия потока на размываемое у основания опоры.

Учет фактора времени эффективен при отношении расчетной ширины опоры b (см. п. 5.1.7) к времени Т воздействия потока b /T  > 2 ¸ 3 м/сут.

5.2. Учет неоднородности несвязных грунтов

5.2.1. Несвязный грунт является неоднородным, т. е. образует естественную отмостку в воронке местного размыва, если удовлетворяются требования, изложенные в п. А.5.

5.2.2. Наибольшую глубину местного размыва в неоднородном по крупности несвязном грунте h , м, определяют по формулам:

а) при e v > v нD

для опор на свайном основании при e < 0,3H (см. рисунок 5.4)

, (5.15)

для всех остальных типов фундаментов

; (5.16)

б) при e v £ v нD

, (5.17)

где e - коэффициент абразивности (см. п. 5.2.3);

v нD , v 0D - начальная (см. п. 5.1.6) и размывающая (см. п. А.6) средние скорости потока, м/с, для среднего диаметра частиц D слоя отмостки, м, которых содержится в грунте (по массе) p долей (см. п. 5.2.4);

h cD - глубина местного размыва в однородном несвязном грунте со средним диаметром частиц D при скорости потока v  = v 0D у опор на свайном фундаменте, когда е  < 0,3Н (см. п. 5.1.4), определяемая по формуле

; (5.18)

h 0e , h 0m - глубина местного размыва в однородном несвязном грунте со средним диаметром частиц D и при скорости потока v  = v 0D соответственно при положении низа плиты ростверка относительно дна после общего размыва е  = 0,3Н и при плите ростверка, низ которой заглублен ниже отметки возможных местных размывов (см. рисунок 5.5);

h 0D - то же для опор на массивном фундаменте и свайном основании при e ³ 0,3H .

Глубина размыва h 0e , h и h 0D определяют по формуле

, (5.19)

где v вD - взмучивающая скорость потока для грунта со средним диаметром частиц D (см. п. 5.1.5).

5.2.3. Коэффициент абразивности e характеризует уменьшение устойчивости крупных частиц в потоке, находящихся среди более мелких и подвижных фракций. При размыве несвязных грунтов значения коэффициента e следует принимать равным:

D /d м £ 3 4 6 8

e 1 1,19 1,16 1,14

D /d м 10 12 15 20 30

e 1,125 1,11 1,09 1,075 1,06

или по формуле при D /d м  > 3

, (5.20)

где d м - средний диаметр частиц мелких фракций, который определяют по формуле

. (5.21)

При D /d м  > 30 можно принимать e  = 1.

В случае, предусмотренном п. 4.4.а, когда известен средний диаметр частиц наносов, поступающих в воронку местного размыва, последний следует принимать за расчетное значение d м .

5.2.4. Средний диаметр частиц слоя отмостки D , м, и их содержание в грунте (по массе) р следует определять:

а) при - подбором из уравнения

p /D = Rp , (5.22)

где ; (5.23)

- коэффициент абразивности и начальная скорость для самых крупных частиц (или включений) в грунте со средним диаметром частиц D max (см. п. А.4).

Если определяют глубину размыва у опоры на свайном основании при е  < 0,3Н , то в формуле (5.23) вместо h 0D следует принимать глубину размыва h cD по формуле (5.18).

Порядок определения среднего диаметра частиц слоя отмостки D и их содержание в грунте р из уравнения (5.22), а также пример расчета глубины местного размыва в неоднородном несвязном грунте изложен в приложении Ж;

б) при - по формуле

, (5.24)

где D min - минимальная крупность частиц в слое отмостки.

Определение D min , м, следует начинать с расчета по формуле

. (5.25)

При наличии в грунте частиц крупнее полученного значения менее 15 % размер частиц принимают за искомый, а более или равное 15 % - размер частиц, полученных по формуле (5.25), умножают на коэффициент 0,5. Если частиц полученной крупности D min грунт не содержит, то искомыми частицами D min будут ближайшие к рассчитанным более крупные частицы;

в) при наличии в грунте крупных включений (см. п. А.5) не менее 2 % - значение D принимают равным среднему диаметру частиц этих включений.

5.3. Размыв в связных грунтах

5.3.1. К связным относятся глинистые, суглинистые и супесчаные грунты с числом пластичности W п  ³  0,01 (см. п. А.7).

При расчете местных размывов к связным также относятся:

а) глинистые, суглинистые, супесчаные и песчаные грунты при заторфованности (содержании растительных остатков) более 10 %;

б) пылеватые пески, содержащие более 20 % по массе пылеватых частиц (мельче 0,10 мм).

5.3.2. Наибольшую глубину местного размыва в связном грунте h , м, следует определять по формуле (для всех фундаментов опор, кроме свайного при e < 0,3H )

. (5.26)

Глубину размыва у опоры на свайном основании при е  < 0,3Н следует определять по формуле (5.6), в которой глубины размыва he и h м находят по формуле (5.26).

При определении наибольшей глубины размыва по формуле (5.26) необходимо принимать:

  • коэффициент абразивности e  = 1,16 при поступлении в воронку размыва песчаных наносов и e  = 1, когда нет поступления наносов;

  • в формуле начальной скорости v н в качестве среднего диаметра частиц грунта - утроенную толщину отрывающихся отдельностей, т. е. d  = 3z , где z - толщина отрывающихся отдельностей, мм,

z = 0,35 + 0,6c p 10- 4 . (5.27)

Здесь с р - расчетное сцепление, Па.

Пример расчета размывов в связных грунтах приведен в приложении Г.

5.3.3. В случае, предусмотренном в п. 4.4.а, когда поток влечет наносы, за расчетную глубину в неоднородных несвязных и связных грунтах следует принимать меньшую из глубин, полученных по формулам соответственно (5.15) - (5.17) или (5.26) и по формуле (5.3) или (5.6) в зависимости от типа фундамента опор для грунта, влекомого потоком.

В случае, предусмотренном в п. 4.4.б, за расчетную глубину в неоднородных несвязных грунтах принимают меньшую из глубин, полученных по формулам (5.15) - (5.17) или (5.26) и по формулам (5.4) или (5.6) для грунта, средний диаметр частиц которого d м определяют по формуле (5.21).

5.4. Учет слоистого залегания грунтов

5.4.1. Залегание грунтов следует считать слоистым, если:

а) в процессе местного размыва вскрывается грунт, по физико-механическим свойствам (крупности или нормативному удельному сцеплению) отличающийся от вышележащего;

б) в процессе общего размыва вскрывается грунт, по физико-механическим свойствам отличающийся от грунта, влекомого потоком.

В последнем случае в расчетах толщину слоя влекомых наносов следует принимать равной нулю.

5.4.2. Расчет местного размыва у опор мостов при слоистом залегании грунтов ведут в соответствии с требованиями, изложенными в обязательном приложении И. При этом необходимо учитывать следующее:

а) когда вышележащий слой подстилает более размываемый грунт, должно быть обеспечено условие, при котором рассчитанная глубина размыва в верхнем слое грунта h , м, не должна доходить до нижней границы этого слоя на величину

Dd > 0,15h . (5.28)

В противном случае расчет размыва производят по параметрам нижнего более размываемого слоя;

б) если при расчете одного из нижних слоев глубина размыва окажется меньше суммы вышележащих слоев åD , то следует принимать, что размыв прекратится на поверхности рассматриваемого слоя.

Пример расчета размывов в слоистых грунтах приведен в приложении И.

6. Струенаправляющие дамбы и конуса мостов

6.1. Размыв в однородных несвязных и связных грунтах*

* Неоднородность и связность грунтов определяют так же, как при расчете промежуточных опор.

6.1.1. Наибольшую глубину местного размыва h , м, в однородных несвязных и связных грунтах у голов струенаправляющих дамб и в верховой части конусов мостов следует определять по формуле

, (6.1)

где v r , H r - скорость, м/с (см. п. 6.1.2) и глубина потока, м (см. п. 6.1.4) у подошвы головы дамбы или конуса;

v 0 - размывающая скорость для грунтов, в которых происходит размыв, м/с (см. п. А.8),

Кl - коэффициент, характеризующий увеличение скорости потока в голове дамбы или в верховой части конуса при недостаточной длине сооружения; определяется по приложению К.

К l - коэффициент, принимаемый равным 1,0, когда дамба или конус обтекаются потоком, и 0,85 при плохо обтекаемых сооружения;

Кm - коэффициент, зависящий от коэффициента заложения откоса или конуса дамбы m со стороны русла:

m 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

Кm 1 0,94 0,80 0,70 0,67

Если при расчете по формуле (6.1) глубина размыва получается меньше нуля, то глубину размыва принимают равной нулю.

Пример расчета местных размывов у дамб и конусов моста приведен в приложении Л.

6.1.2. Скорость потока в голове дамбы или в верховой части конуса v r , м/с, следует определять в зависимости от числа пойм, на которых устраивают струенаправляющие дамбы, по формулам:

а) при односторонней пойме

; (6.2)

б) при пересечении водотока с двумя поймами со стороны мощной (пропускающей больший расход воды) v r(м) и слабой v r(с) пойм соответственно:

; (6.3)

, (6.4)

где С r , С - коэффициент Шези, м0,5 /с, определяется по коэффициенту шероховатости русла n р при глубине потока на односторонней H r и на мощной H , м (см. п. 6.1.4) поймах по формуле

или ; (6.5)

d (или d м , d с ) - коэффициент стеснения потока подходами на одной пойме Q п  /Q или со стороны соответственно мощной Q пм  /Q и слабой Q пс  /Q пойм;

Q пi - расход воды в расчетный паводок, проходящий в бытовом состоянии на части i -й поймы, перекрытой насыпью;

Q - расчетный расход воды в речной долине;

i - продольный уклон свободной поверхности нестесненного потока в расчетный паводок;

i м - средний уклон свободной поверхности потока перед мостом (см. п. 6.1.3);

i м(м) , i м(с) - фиктивные средние уклоны свободной поверхности потока перед мостом со стороны соответственно мощной и слабой пойм (см. п. 6.1.3);

b - показатель степени, определяемый по формуле

. (6.6)

Если правая часть формулы (6.6) получается меньше 0,2, то следует принимать b  = 0,2.

Уклоны в формулах (6.2) - (6.4) принимают в долях единицы.

При расчете местных размывов у струенаправляющих дамб и верховой части конусов моста участок реки следует рассматривать как с одной поймой, если по другой проходит менее 5 % расчетного расхода.

6.1.3. Средний уклон свободной поверхности потока перед мостом следует определять по формулам:

- при пересечении водотока с одной поймой

, (6.7)

- при пересечении водотока с двумя поймами

, (6.8)

где Х о - расстояние от моста до вертикали, где устанавливается предмостовой подпор D h в ;

j - коэффициент, характеризующий долю предмостового подпора, вызванную стеснением i -й поймы (мощной - с индексом "м", слабой - с индексом "с"), определяется по формуле:

, (6.9)

- расход воды, проходящий при отсутствии стеснения на ширине отверстия моста.

При косом пересечении поймы подходом, если расстояние вверх по течению от створа моста до выхода насыпи за пределы размыва S 0D  > X 0 , то в формуле (6.8) принимают Х о  = S .

6.1.4. Глубину потока H ri , м, у подошвы головы дамбы со стороны i -й поймы можно принимать равной:

H ri  = H бi  + D h в , (6.10)

где H бi - глубина потока на вертикали у подошвы головы дамбы в бытовых условиях (до устройства мостового перехода) со стороны i -й поймы, м.

6.2. Учет неоднородности и слоистого залегания грунтов

6.2.1. Наибольшую глубину местного размыва в неоднородных по крупности несвязных грунтах у голов струенаправляющих дамб и в верховой части конусов моста следует определять по формулам:

а) при v > 0,5v 0D K l  / Kl

h  = hD  + 1,3D  / p , (6.11)

б) при v £  0,5v 0D K l  / Kl

h  = 1,3D  / p , (6.12)

где hD - глубина размыва, определяемая по формуле (6.1), в которой вместо v 0 принимают v 0D - размывающую скорость для среднего диаметра частиц D в слое отмостки (см. п. 6.2.2).

К расчету следует принимать меньшую из глубин, получаемых по формулам (6.11) или (6.12) и по формуле (6.1) для грунта, средний диаметр частиц которого d м определяют по формуле (5.21).

6.2.2. Средний диаметр частиц слоя отмостки D , м, и их содержание в грунте по (массе) р следует определять:

а) в случае, предусмотренном п. 6.2.а, - подбором из уравнения:

. (6.13)

При решении уравнения и назначении расчетных значений D и р поступают, как при расчете размывов у опор в аналогичных условиях по приложению Ж;

б) в случае, предусмотренном п. 6.2,б, - по гранулометрическому составу грунта согласно п. 5.2.4.б. При этом определение минимальной крупности частиц D min , м, входящих в слой отмостки, следует начинать с расчета по формуле

; (6.14)

в) при наличии в грунте крупных включений (см. приложение А) - по среднему диаметру частиц этих включений.

6.2.3. В случаях, когда пойма в районе расположения струенаправляющей дамбы сложена слоями различных грунтов, при определении глубин размывов следует пользоваться рекомендациями п. 5.4.2 и приложения И применительно к дамбам:

а) при однородных по крупности несвязных грунтах в слоях с залеганием сверху более мелкого грунта, а также при верхнем более мелком неоднородном по крупности грунте - по формуле (6.1) для обнажаемого грунта;

б) при нижнем связном материале, размывающая скорость которого больше, чем вышележащего несвязного грунта (однородного или неоднородного), - по формуле (6.1) для обнажаемого связного материала с учетом абразивного воздействия на него несвязных частиц (для чего первый член в скобках принимают равным , где e  = 1,16).

в) при однородных и неоднородных по крупности слоях с залеганием слоя из мелкого грунта (со средним диаметром частиц d 2 ) ниже крупного (со средним диаметром частиц d 1 ), а также при нижнем связном материале, размывающая скорость которого меньше, чем вышележащего грунта - по формуле

h = h 2 - h d , (6.15)

где h d - снижение размыва из-за заноса воронки более крупным грунтом верхнего слоя, определяемое по формуле

; (6.16)

h 2 , h 1 - глубина местного размыва, определяемая по формуле (6.1) для соответственно нижнего и верхнего слоев грунта (неоднородность грунтов не учитывается);

D - толщина верхнего слоя грунта.

г) при расположении в нижнем слое крупного неоднородного по составу несвязного грунта в случае, предусмотренном п. 6.2.1.а и при hD  ³  D - по формуле (6.11); в остальных случаях по формуле

h  = D  + 1,3D  / p . (6.17)

7. Поперечные регуляционные сооружения и береговые опоры

7.1. У сплошных затопляемых поперечных сооружений и береговых опор, боковая грань которых не обсыпана конусом, при коэффициенте стеснения потока d £  0,15 (см. п. 6.1.2) наибольшую глубину местного размыва в однородных несвязных и связных грунтах следует определять по формулам:

- при ; (7.1)

- при , (7.2)

где b - расчетная ширина сооружения, м (см. приложение М);

v r - скорость потока в голове поперечного сооружения или у боковой грани береговой опоры, м/с (см. п. 7.3);

Кv - коэффициент, характеризующий поступление наносов в воронку размыва и определяемый по приложению Н;

Н - глубина потока в голове поперечного сооружения или у боковой грани береговой опоры в расчетных условиях, м (с учетом естественного руслового процесса и общего размыва);

v 0 - размывающая скорость, м/с, определяемая с учетом глубины потока Н ;

Кm - коэффициент, зависящий от коэффициента заложения откоса m рассматриваемых сооружений, определяемый согласно п. 6.1.1.

За расчетную глубину размыва в связном грунте, когда поток влечет несвязные наносы, следует принимать меньшее из значений, получаемое по формулам (7.1) или (7.2) для связного грунта и грунта, влекомого потоком.

Примеры расчета по формулам (7.1) и (7.2) приведены в приложении П.

7.2. При коэффициенте стеснения потока поперечными сооружениями d  > 0,15 глубину местного размыва в такого сооружения следует определять согласно рекомендациям в разделе 6 как у плохо обтекаемых струенаправляющих дамб.

подождите, идет загрузка...    подождите, идет загрузка... 

Материалы из сети:

Закрыть

Строительный каталог