книги / Местный размыв у опор мостов

что представляет собой параметр подвижное! и донных нано­ сов. Исследуем параметр А2 по полученному выражению (3.14), используя фактические измерения размывов (рис. 3.8). Из этого рисунка

Приведя подобные члены и обозначив (дхиН)'3 =в„д,

с

получим

Заметим, что параметр переноса наносов получен здесь со степенным показателем л=1, что соответствует ннгснспзному движению наносов при малой их устойчивости. Изменение еюпени п при большей устойчивости наносов учитывает формула (3.8).

Аналогичным путем можно получить вывод форму ты ны местного размыва и в осветленном потоке. Для лоы

зависимость параметра А х с формой грузовой площади по на­ турным данным дает выражение:

Л

а параметр подвижности наносов представляет собой отноше­ ние средней скорости предельного состояния наносов перед их

ПОДВИЖКОЙ 1»опр

данных (см. гл. 4).

Остановимся на работе А. Квадара, выполненной в последнее время [54] в Индийском политехническом институте Дели. Им рассмотрена схема ме­ ханизма местного размыва (см. рнс. 3.1,ж ), которая совершенно аналогич­ на показанной здесь и ранее опубликованной в работах [10, Ш, 13].

Представив дисперсоид в виде вихря, первоначальный диаметр которого

по-внднмому, идет о напряжении вихря). Исследуя экспериментально окра­ шенные струн вихрей у моделей опор как при жестком, так и размываемом дне, А. Квадар устанавливает, что для первоначального положения вихря (местный размыв только еще начался) его скорость Ыо прямо пропорциональ­

Со = «и г0 = (0,0092 / Г о ) 0-83^ .

Глубину воронки местного размыва А. Квадар находит как

А = Кз С0Л| ,

где среднее значение степени Я|=1,28, а параметр К, зависит от диаметра

наносов (как впрочем н степень яь но в меньшей мере), резко увеличиваясь

Сопоставление глубин, подсчитанных по формулам (4.3) и (4.4), с фактически измеренными глубинами местного размыва (общее число их превышает 200, пз них натурных — 127. круп­ номасштабных — 41), которые приведены в кадастре (см. при­ ложение 1), показало вполне удовлетворительные результаты.

Сопоставление вычисленных по формулам глубин с факти­ чески измеренными глубинами приведено па рис. 1.2. Пз этого рисунка видно, что глубины размывов распределяются равно­ мерно внутри полосы, ограниченной допустим точностью исходных данных.

Произведена также проверка предложенного метода по дан­ ным наблюдении в несвязных грунтах, которые были получе­ ны дополнительно и не использовались при исследовании рас­ четных связей и построении метода. Таких дополнительных, данных собрано 65, в них входят замеры по мостам с самыми разнообразными параметрами потока и наносов иа реках Вол­ ге, Амударье, Соже, Дону, Оби, Днепре, реках Грузинской ССР, Индии, Вьетнама и США. Результаты сопоставительных рас­ четов по этим данным приведены в кадастре (см. Л» 195--260 приложения 1). Они показали вполне удовлетворительное сов­ падение сравниваемых значений размывов, что свидетельст­ вует о надежности метода н целесообразности его применения

впрактике проектирования.

С1979 г. метод нашел широкое применение в проектных

организациях Минтрансстроя и других ведомств; он опублико­ ван в работах [3, 13, 23, 24, 33]. Метод применим для расчета местного размыва в связных грунтах (см. п. 4.4) и с неболь­ шими дополнениями (здесь нс приводятся) для расчета мест­ ного размыва у струенаправляющих траверсов.

Отметим, что А. А. Мартыненко 1 лрои.:пела проверку численных метров расчетных зависимостей (4.3) н (4'.4) методом множественкой реляции. Получив множественное корреляционное отношение »=л>.8.4. . пришла к выводу о хорошем приближении расчетных завнснмоси-::

ным наблюдений.

1 Мартыненко А. А. К расчету местного размыва у опор мои.-, ратнвнын журнал ВИНИТИ «Железнодорожный транспор! |я$1.

Рис. 4.2. Сопоставление вычисленных по предлагаемому методу относитель­

ных глубин размыва Л/Л„ в несвязных грунтах с данными фактических из­ мерений Л„

ко-экспериментальные формулы Союздорнии, по сравнению с формулами ВСН 62-69, обладают значительно большей точно­ стью во всех зонах глубин размывов. Далее, если исключить резкие несоответствия с фактическими данными, которые дают формулы ВСН 62-69, среднее квадратическое отклонение их и коэффициент вариации в 1,5—2 раза больше.

графики нанесем данные натурных измерений, выбранные нз кадастра (приложение 1), с совпадающими значениями Рг и Н/Ь п близкой крупно­

Рассматривая построенные таким образом графики (рис. 4,3', а, б), мож­

дине пучка. Кривые 18 хорошо подтверждаются данными фактических изме­

рений.

Отметим также, что из рис. 4.3' не следует делать выводы о приближе­ нии к натурным данным тех или иных эмпирических кривых зарубежных

возле опоры моста определяется критерием у/у0. а в зоне ворон­ ки местного размыва, кроме того, и критерием и/овд. Связь от­ носительной глубины размыва с этими характеристиками режи­ ма наносов приведена на рис. 3.5. Таким образом, простые критерии о/о0 и о/оВд, определяющие параметры расчетных формул (4.3) и (4.4), учитывают разные режимы донных на­ носов и времени образования воронки размыва (табл. 4.3). Зо­ ны формирования размыва описываются непрерывной функци­ ей, что видно из обобщенной зависимости (1.46). Неразрыв­ ность функции при ее выражении формулами (4.3) и (4.4) мож­ но выяснить, если представить последнюю нз них в виде

й= 1,1 у ГШ (а д 0,Ю(и,1;,)0’6’

Из рассмотрения этого варажения видно, чго при Ь/Н= I формула (4.4) превращается в формулу (4.3).

Представляет интерес, насколько увеличивается глубина воронки при размыве в осветленном потоке по сравнению с размывом в условиях поступления наносов. Разделив выраже­ ние (4.4) на (4.3), получим

Необходимо остановиться на граничных условиях предло­ женного метода. Как показали сопоставительные расчеты, ниж­ няя граница применимости метода лежит в диапазоне очень малых глубин размыва порядка к = (0,02-^0,05) м, что соответ­ ствует площади лобового давления потока ЬН ^ 0,01 м2, которая находится в границах моделей малого масштаба.

нить, сети сопоставить обычно принимаемые критерии модели­ рования с расчетными формулами предложенного метода.

Рассмотрим случаи, когда для размываемого русла модели используется натурный мелкозернистый грунт (масштабный

множитель М ,/= 1 ), а размыв происходит при у> у0. Д ля про­ стоты примем, что степенной показатель параметра турбулент­ ного переноса наносов п= 1. Тогда отношение натурного и экс­ периментального параметров переноса наносов или (что то же)

Если же для натуры и модели при тех же условиях рассмат­ ривать отношение чисел Ке, что при расчете по скоростям одно­ фазного потока оно будет равно Му5 а по взмучивающим

где индексом в обозначены числа Ее, рассчитанные по взмучи­ вающим скоростям.

Для размыва в осветленном потоке (п<0о), отношение на­ турных и экспериментальных значений параметра переноса и.: носов. (4.6), как и чисел Рейнольдса (4.8), станет равно ЛГ"

Соотношение (4.8) дает возможность проследить закономерность изме­ нения глубин размывов при лабораторных опытах в зависимости от масшта­ ба модели и соотношения чисел Ке.

Ввиду приближенности соблюдения кинематического подобия потоков модели и натуры замеренная на модели глубина размыва Л», должна быть исправлена на коэффициент к — /(К е м'Кен) . Этим коэффициентом учиты­

вается разное соотношение сил инерции к силам трения на модели и в на­

однако ряд сопоставлении опытных и натурных данных показывает, что эф­ фект непропорционального увеличения глубин размывов на модели исчезает, по-вндимому, уже при Кец= (34-4) 10°, т. е. в среднем при К ец=3,5-10°. С учетом этих данных получены ориентировочные значения коэффициента к,

Приведенные выкладки свидетельствуют о том, что форму­ лы (4.3) и (4.4) можно применять как для расчета натурных глубин размыва, так и в большем диапазоне эксперименталь­ ных. Это регулирует параметр турбулентного переноса нано­ сов, влияние масштабности которого сближает подобие расчет­ ных величин. Переход к натурным глубинам размыва от экспе­ риментальных (при том же условии, что Ма—1 и режим ь> ь0) может осуществляться введением к ним масштабного множи­ теля