книги / Мостовые переходы

верстия, если она в ходе размыва дна под мостом не объединяется с руслом, ширина тела размыва равна ширине пойменного участка отверстия /п (рис. VI.19, а). Если же в процессе размыва в неко­ торый интервал времени глубины воды в русловой и пойменной ча­ стях отверстия сравнялись и произошло объединение пойменного участка с руслом, ширина тела размыва под мостом становится равной величине отверстия моста 1М.

В каждый данный интервал времени объем тела размыва (на­ мыва) V выражается формулами, содержащими лишь одну пере­ менную Н— среднюю толщину слоя размыва (намыва) дна в под­

В случае мостового перехода через равнинную реку с отверсти­ ем, равным ширине русла, всегда К=2. При раздельном определе­ нии глубин размыва в русловой и пойменной частях отверстия ко­ эффициент Кдля русловой части также равен двум.

На пойменной части, где тело размыва имеет форму пирамиды (см. рис. VI.19),

Форму пирамиды тело размыва имеет также при устройстве дополнительного моста на пойме, на которой нет влечения донных наносов в бытовых условиях; объем тела выражается формулой (см. рис. VI.21)

Длина тела размыва на предмостовом участке реки зависит от гидравлических характеристик речного потока и меры его стесне­ ния мостовым переходом. В разные интервалы времени паводка длина участка размыва изменяется, но в каждый данный интервал, считая движение установившимся, оно остается постоянным.

При влечении донных наносов в бытовых условиях (Gg.p>0) длину участка размыва определяют, как расстояние от моста вверх по руслу до сечения, где скорость снижается до бытовой в русле.

191

На мостовых переходах через равнинные реки с обычными ко­ роткими струенаправляющими дамбами это сечение располагается выше голов струенаправляющих дамб. В этом случае длину тела размыва определяют по формуле (V.38), как расстояние от моста до линии граничного сечения (гл. V), так как в граничном сечении скорость течения очень близка к бытовой (незначительно превы­ шает ее).

На мостовых переходах через предгорные реки с блуждающим руслом устраивают иногда длинные верховые струенаправляющие дамбы, головы их сопрягаются с незатопленными берегами (рис. VI.20). В этом случае, если имеет место движение наносов в бытовых условиях ((?б.р>0), общий размыв дна распространяется до голов дамб и длина тела размыва равна вылету дамб хл.

Граница разлива

'///<у//л/ / / / / / / ' / / / / / / / { / / / / / / / / / Л

Пиния раздела nunioholT —

формуле

/гб.рУобр

192

О б о з н а ч и м

(VI.14)

и будем полагать, что параметр А за данный расчетный промежу­ ток времени не изменяется; средняя скорость течения v=Q/Bh. Тогда формула расхода наносов примет вид

где Лб.р — средняя глубина потока в русле до образования размы­

ва при данном уровне воды, соответствующем определенному ин- «—1

тервалу времени паводка; 2Я, — суммарная толщина смытого

слоя грунта за время, предшествующее рассматриваемому п-му ин­ тервалу времени. Согласно формуле (VI.16)

Правая часть уравнения продольного баланса наносов (VI.8), учитывая формулы (VI. 15) и (VI.16), преобразуется следующим образом:

(VI.18)

194

В случае отдельного определения размыва русловой части от­

Сб.р

Параметр Т имеет определенный физический смысл. Числитель выражает объем воды в русле перед мостом в бытовых условиях на длине участка размыва; в знаменателе стоит бытовой расход донных наносов, поступающих на этот участок русла. Таким обра­ зом, Т— это время (в сутках), которое потребовалось бы для за­ полнения донными наносами, идущими сверху, объема, равного объему воды в русле на размываемом участке. Чем более интенсив­ но наносы поступают на предмостовой участок русла, тем величи­ на параметра Тменьше.

Подставив в уравнение (VI.20) параметр циальное уравнение

связывающую воедино коэффициент Р/ф с параметром N, содержа­ щим характеристики размываемого русла. Дифференциальное уравнение приобретает тогда следующий вид:

Из уравнения (VI.24) следует, что характер деформации дна русла под мостом зависит от величины U. В случае, когда С/<1,

пени гидрографа стока (рис. VI. 17, а), получим окончательную рас­ четную зависимость

в конце и начале интервала времени.

Для определения функций деформации подмостового русла не-

СdU

обходимо вычислить | -— finis' Вычисление этого интеграла при

разных значениях Uосуществляется разложением подынтегральной функции в сходящийся ряд *.

В табл. VI.2 даются значения функций деформации подмосто-

строении кривых свободной поверхности в открытых руслах, когда интегрирова­ ние дифференциального уравнения неравномерного движения выполняется мето­ дом Б. А. Бахметева.

196

Т А Б Л И Ц А VI.2

Функция деформации подмостового русла D

вого русла для U<1 и {/> 1. Амплитуда изменения величин U от 0,34 до 3,50, включенных в таблицу, охватывает все встречаю­

щиеся на практике сочетания значений коэффициента Рн-ри пара­ метра N. На рис. VI.22 показан график D=XY(U), построенный по

табличным данным.

Необходимо особо рассмотреть вопрос о значении функции де­ формации подмостового русла при 17=1.

Когда U=1, D=оо, а это согласно основной расчетной зависи­ мости (VI.28) означает, что в случае 17=1 процесс размыва дол­ жен продолжаться бесконечно большое время. Заметим также, что равенство 17=1, как это видно из уравнения (VI.24) и формулы (VI.25), означает прекращение деформации русла под мостом и ра­ венство расходов наносов <7м = Об.р, но в действительности паводок и процесс размыва продолжаются ограниченное время.

На основании указанного в отношении условий, которые соот­

ветствуют 17=1, а также учитывая анализ уравнений (VI.24) при 17<1 и U>1, можно прийти к следующему выводу: при поступле­

нии на размываемый участок русла донных наносов сверху (G6.p>0) и при реальных речных паводках, продолжающихся огра­ ниченное время, прекращение деформации дна русла под мостом невозможно. Дно под мостомили размывается (77< 1), или же на­ мывается (17>1).

В условиях поступления наносов сверху по течению переход от размыва к намыву дна, наступающий в некоторый момент паводка, вызывается не приостановкой деформации русла, а изменением бы­ товых гидравлических и русловых характеристик речного потока в процессе хода паводка и размывом русла у моста, происшедшим за предшествующее время.

Расчет деформации дна русла под мостом по зависимости (VI.28) ведут в хронологическом порядке, переходя от предыду­ щего интервала времени к следующему за ним, в соответствии с разбивкой гидрографа стока на ступени. Порядок расчета в каж­ дый интервал времени следующий:

1) находят функцию деформации русла

Dt = D0 + K t,](T N '^y,

2) по табл. VI.2 D=W(U) или по графику (рис. VI.22) опреде­

ляют величину I/;

3) вычисляют коэффициент общего размыва, соответствующий концу интервала времени

Ph?= UNM&;

где Ронр— коэффициент общего размыва, соответствующий началу интервала времени;

198

5) определяют суммарную деформацию дна русла под мостом

П

к концу интервала времени 2Д г-, где п— порядковый номер расчет- 1

ного интервала времени.

Для первого интервала времени Долр=1,0 и согласно формуле (VI.23) t / o i = l/jV|,4>25 .

В последующие интервалы времени Р0др находят с учетом смы­ тых (намытых) слоев грунта за предшествующее время

Лб.р п

Рис. VI.24. Схема к расчету общего размыва дна под мостом по допускаемой скорости течения

Величину Uо,которую нужно знать для определения D0, находят по формуле

образовавшегося за предшествующее время, в некоторый интервал

Интегрируя (VI.22'), получим формулу коэффициента общего раз­ мыва

199

На переходах через равнинные реки в рассматриваемом случае тело размыва имеет пирамидальную форму. Его объем определяет­ ся по формулам (VI.11) и (VI.11')-

На переходах через предгорные реки с развитыми струенаправ­ ляющими дамбами (см. рис. VI.20) тело размыва имеет форму кли­ на длиной Хр. Объем клиновидного тела размыва V выразим фор­ мулой, которой придадим вид, аналогичный формулам (VI.11) и (V I.ll'):

Вводя обозначение

_1_

к»’

получим

V = ± lMxpH.

Ло

Обобщая формулу объема тела размыва для клина и пирамиды, можем записать

ды Qявляется только частью общего расхода реки. Долю общего

расхода, приходящуюся на отверстие пойменного моста, рассчиты­

200