СП 32-102-95 Свод правил Сооружения мостовых переходов и подтопляемых насыпей Методы расчета местных размывов стр. 13

F(b) = 5^0,6 x 1,24 x 1,1 x 0,695 + 3^0,6 x 0,85 x 1,39 x 0,305 = 2,5 + 0,69 = 3,19.

Глубина размыва у такой опоры h_м = 1,43 x 3,19 = 4,56 м.

8. Искомая глубина местного размыва по формуле (5.6)

h = 3,12 + (4,56 - 3,12)   = 3,12 + 0,44 = 3,56 м.

Пример Г.4 Для условий примера Г.2 определить глубину местного размыва у опоры, если известно, что в русле, коэффициент шероховатости которого n = 0,028, на глубине D = 1 м ниже отметки общего размыва залегают глины с расчетным сцеплением с_р = 0,09 x 10⁵ Па.

Решение. 1. Вначале определим по формуле (А.9) или графику (см. рисунок А.2) размывающую скорость для глин с расчетным сцеплением с_р = 0,09 x 10⁵ Па при глубине потока Н = 6 (при определении размывающей скорости глубина потока отсчитывается от отметки общего размыва независимо от того, на какой отметке ниже общего размыва залегает рассматриваемый грунт).

По графику (см. рисунок А.2) размывающая скорость определена равной 1,4 м/с. Поскольку шероховатость русла отличается от той, для которой составлен график (n = 0,03), то фактическая размывающая скорость согласно п. А.9 будет равна y₀ = 1,4 · 0,03 / 0,028 = 1,5 м/с.

2. По таблице А.3 получим две другие необходимые характеристики связного грунта: толщину отрывающихся отдельностей z = 0,87 мм и гидравлическую крупность этих отдельностей o = 0,12 м/с. Тогда по формуле (5.7) взмучивающая скорость равна y_в = (9,8 x 0,12 x 6,0)^1/3 = 1,92 м/с.

3. По формуле (5.8) определим начальную скорость y_н, в которой для связных грунтов вместо среднего диаметра частиц несвязного грунта следует принимать (см. п. 5.3.2) d = 3z = 3 x 0,87 = 2,61 мм.

Поскольку опора состоит из двух элементов, расчетную ширину опоры для определения начальной скорости найдем по формуле (5.9), в которой b₁ = 4,0 м и f₁ = 0,695, b₂ = 3,0 м и f₂ = 0,305 (см. расчет примера 2).

b = (4,0^0,6 x 0,695 + 3,0^0,6 x 0,305)^5/3 = (2,18)^5/3 = 3,36 м.

При 

207 × 44 пикс.     Открыть в новом окне

Полученная начальная скорость принята за искомую, так как y_н < 0,9y₀ (см. п. 5.1.6).

4. С учетом того, что коэффициент абразивности e = 1,16, так как в воронку размыва поступают песчаные наносы (см. п. 5.3.2), а параметр F(b) = 2,35 (см. расчет примера Г.2), глубина местного размыва в обнажаемой глине (она будет обнажаться, так как размыв в верхнем слое - песке - больше этого слоя) по формуле (5.26) равна

5. При назначении расчетной глубины местного размыва следует учесть следующие два обстоятельства.

Во-первых, полученная глубина размыва в глине больше толщины слоя (а в общем случае - слоев) грунта над глиной, т.е. действительно в процессе местного размыва будет обнажаться нижележащий грунт.

Во-вторых, согласно п. 5.3.3 полученную глубину размыва следует сравнить с глубиной, сформированной наносами. Из примера Г.2 эта глубина равна 3,28 м, что больше рассчитанной для глины. Поэтому искомая глубина h = 3,1 м.

Для рассматриваемого случая, если бы не удовлетворялось первое условие (глубина местного размыва в глине была бы меньше толщины слоя над глиной, т.е. h < D), то к расчету следовало бы принимать глубину местного размыва h = D (отметка дна воронки размыва равна отметке поверхности глин).

Приложение Д (рекомендуемое) Уменьшение глубины размыва dт за счет ступеней на границе элементов промежуточной опоры, находящихся выше отметки общего размыва

В тех случаях, когда выше отметки общего размыва опора имеет ступенчатую форму, можно учесть уменьшение глубины местного размыва, обусловленное наличием ступеней тела опоры или фундамента.

Фактическая глубина размыва будет равна

h_т = h - d_т.                                                           (Д.1)

Уменьшение размыва от n-го элемента опоры (см. рисунок 5.3) за счет (n - 1) ступеней, находящийся ниже этого элемента, следует определять по формуле:

                                         (Д.2)

где F(b)_n - параметр, определяемый по формуле (5.5) для всех элементов опоры;

f(b)_n = b_n^0,6M_nK_nf_n - параметр, учитывающий геометрию n-го элемента опоры;

 - сумма значений ширины (n - 1) ступеней перед n-ым элементом опоры выше отметки общего размыва; размеры ступеней принимают без каких-либо поправок на их увеличение вдоль направления потока со стороны передней (при a ? 20°) или боковой (a > 20°) грани опоры;

m₀ - коэффициент заложения откоса с верховой стороны воронки, определяемый по таблице Д.1.

Таблица Д.1 - Коэффициент заложения откоса m₀ верховой стороны воронки

Грунт	Диаметр частиц d, мм	Коэффициент m0
Несвязный
Песок:
мелкий и средний	0,1 - 0,5	1,75 - 1,65
крупный	0,5 - 1,0	1,65 - 1,60
Гравий:
мелкий	1 - 2	1,60 - 1,55
средний	2 - 5	1,55 - 1,45
крупный	5 - 10	1,45 - 1,40
Галька	10 - 100	1,40 - 1,25
Валуны	? 100	1,25
Связный	< 0,1	1,0

При учете влияния ступенчатой формы опор на глубину размыва коэффициент m₀ следует назначать для всех несвязных грунтов по среднему диаметру (крупности) частиц d, а при слоистом залегании грунтов - по верхнему слою грунта, в качестве которого при движении наносов принимают грунт, влекомый потоком.

Общее снижение размыва от (n - 1)-го элемента опоры (от второго до n-го) за счет ступеней в пределах глубины потока равно сумме уменьшения размыва, приходящегося на каждый элемент опоры:

или                                       (Д.3)

Если окажется, что удовлетворяется условие

                                                      (Д.4)

где   - глубина размыва, приходящаяся на элементы опоры от верхнего до к-го включительно,

то все, что находится выше (к - 1)-й ступени в расчет размыва вводить не требуется. Расчет местного размыва в этом случае производят в предположении, что часть опоры выше (к - 1) ступени отсутствует, и в формуле (5.5)

f(b)_к, f(b)_к+1 ... f(b)_n-1 и f(b)_n

следует принимать равным нулю (см. пример Д.2).

При недискретном изменении сечения опоры в плоскости, в которой определяют ширину ступеней, такое сечение следует заменить эквивалентным по площади не менее чем тремя одинаковыми по высоте элементами постоянной ширины (см. рисунок 5.6).

Примечание. При расчете глубин местного размыва слияние ступеней, расположенных на глубине потока выше 0,5Н и имеющих ширину   незначительно и уменьшение глубины размыва d_т можно не учитывать.

Пример 1. Для условий примера Г.2 определить глубину h_т местного размыва у опоры с учетом уменьшения размыва за счет ступени шириной Ш_т1 = 0,5 м на границе 2-го и 1-го элементов опоры. (Глубина размыва без учета ступеней равна 3,28 м).

Решение. 1. Из примера Г.2 известно, что параметры, учитывающие геометрии всей опоры и только второго элемента соответственно равны F(b)₂ = 2,35 и f(b)₂ = 0,7.

Для песка со средним диаметром частиц 0,46 мм принимаем по таблице Д.1 коэффициент заложения откосаm₀ = 1,65.

2. Подставляя в формулу (А.2) выявленные выше параметры, получим уменьшение размыва от второго элемента опоры за счет ступени на границе элементов опоры:

Искомая глубина местного размыва по формуле (Д.1)