СП 32-102-95 Сооружения мостовых переходов и подтопляемых насыпей. Методы расчета местных размывов - Уменьшение глубины размыва dт за счет ступеней на границе элементов промежуточной опоры, находящихся выше отметки общего размыва Приложение Д (рекомендуемое)

Приложение Д (рекомендуемое)

Уменьшение глубины размыва d_т 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 = M_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

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. 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 откоса m₀ = 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:

м.

Искомая глубина местного размыва по формуле (Д.1)

h_т = 3,28 - 0,1 = 3,18 м.

Как и следовало ожидать, при относительной ширине ступени Ш_т1 /b₂ = 0,5 / 3 < < 0,5 влияние ее на размыв незначительное.

Пример Д.2. Для условий примера Д.1 определить глубину местного размыва у опоры, если ее второй (верхний) элемент представляет собой стойку цилиндрической формы (коэффициенты формы и косины М₂ = К₂ = 1) шириной b₂ = 1,0 м, а ширина ступени Ш_т1 = 1,5 м.

Решение. 1. Для такой опоры f(b)₂ = 1,0^0,6×1×1×0,305 = 0,305 и соответственно F(b)₂ = 4^0,6×0,85×1,22×0,695 + 1,0^0,6×1×1×0,305 = 1,65 + 0,305 = 1,955 м^0,6.

2. По формуле (5.3) глубина местного размыва (без учета влияния ступени)

h = 0,77×6^0,41,955 = 2,79 м.

3. Для учета влияния на размыв ступени проверяем условие (Д.4), в котором = Ш_т1 = 1,5 м, а = h₂ - глубина размыва, приходящаяся на верхний (второй) элемент опоры:

h₂ = 0,77×6^0,40,305 = 0,44 м.

Поскольку условие соблюдается (1,5 > 0,44×1,65), то при расчете местного размыва в F(b)₂ по формуле (5.5) f(b)₂ = 0 т. е. F(b)₂ = f(b)₁ = 1,65.

4. Искомая глубина местного размыва по формуле (5.3)

h_т = 0,77×6^0,41,65 = 2,35 м.

Тот же результат получается по формуле (Д.1): h_т = 2,79 - 0,44 = 2,35 м.