Приложение Л (справочное)
Пример расчета глубин местного размыва у струенаправляющей дамбы и конуса моста
Пример. Определить глубину местного размыва у левобережной струенаправляющей дамбы и правобережного конуса. В расчетный паводок коэффициенты стеснения потока подходами на левой пойме dл = 0,42, на правой dп = 0,06; глубина воды у голов дамб в бытовых условиях соответственно Нбл = 2,0 м и Нбп = 2,5 м; средний уклон свободной поверхности потока в районе моста i = 0,0002.
Левая пойма сложена суглинком с расчетным сцеплением ср = 2,02×105 Па; правая пойма - мелким однородным песком со средним диаметром частиц 0,3 мм.
В процессе проектирования мостового перехода определены предмостовой подпор Dhв = 0,25 м и расстояние Х0 = 650 м от моста до вертикали, где устанавливается предмостовой подпор.
Плановые размеры левобережной дамбы приняты полученными по расчету (т. е. дамба имеет достаточную длину вылета и хорошо обтекается потоком); крутизна откосов дамбы m = 2.
У правого устоя запроектирован конус (учитывая малое стеснение потока на пойме). Ширина его вверх по течению от оси подходной насыпи на уровне УВВ составляет lвф = 25 м, хотя по расчету требуется дамба с длиной вылета lв = 42,5 м и отношением полуосей l = 1,5. Крутизна откосов конуса m = 1,5.
Решение. 1. Левая пойма пропускает значительно больший расход воды, чем правая, поэтому с нее надо начинать расчет размывов у дамб. Для этого, в первую очередь, определим глубину Нгл = Нгм и скорость vгл = vгм потока у подошвы головы левобережной дамбы.
2. Глубину потока у подошвы головы левобережной дамбы определим по формуле (6.10)
Нгм = 2,0 + 0,25 = 2,25 м.
По формуле (6.5) коэффициент Шези (принимаем коэффициент шероховатости русла nр = 0,03)
Сгм = 2,251/6/0,03 = 38,3 (м0,5/с).
3. С учетом относительного расхода воды, проходящего на ширине отверстия моста при отсутствии стеснения,
QL /Q = 1 - (dл + dп) = 1 - (0,42 + 0,06) = 0,52 и соответственно
QL /Q = 1/0,52 = 1,925 по формуле (6.9)
.
4. По формуле (6.8) средний уклон свободной поверхности потока перед мостом, как бы вызванный стеснением левой мощной поймы,
iм(м) = 0,0002 + 0,845×0,25/650 = 0,0002 + 0,000325 = 0,525×10-3.
5. По формуле (6.3) скорость потока в голове левобережной дамбы
vг(м) = 38,3
(0,2×10-6×0,525)1/4 = 0,68 м/с.
6. Для правобережного конуса по формуле (6.10)
Нгп = Нгс = 2,5 + 0,25 = 2,75 м.
7. Для определения скорости потока в верховой части правобережного конуса vr(с) по формуле (6.4) предварительно найдем:
- по формуле (6.9)
;
- по формуле (6.8)
iм(с) = 0,0002 + 0,092×0,25/650 = 0,235×10-3;
- по формуле (6.6)
b = 1,55×0,68 /
= 0,224 > 0,2.
Подставляя вычисленные значения в формулу (6.4), получим
vг(с) = 0,68
= 0,36 м/с.
8. Глубину размыва в голове левобережной дамбы определим по формуле (16.1) с учетом того, что ее длина вылета достаточная и она хорошо обтекается потоком (Кl = Кl = 1). Для суглинка с расчетным сцеплением Ср = 0,02×105 Па, коэффициенте шероховатости русла nр = 0,03 и глубине потока 2,25 м по графику (см. рисунок А.2) размывающая скорость v0 = 0,62 м/с. При коэффициенте заложения откоса дамбы m = 2 и Кm = 0,77 (см. п. 6.1.1). Тогда:
м.
9. Расчет глубины размыва в верховой части правого конуса следует также выполнять по формуле (6.1) с учетом того, что его ширина вверх по течению от оси подходной насыпи составляет lвф = 25 м, тогда как для плавного обтекания требуется lв = 42,5 м. При этом следует, что такой конус будет плохо (т. е. с отрывными течениями и водоворотными зонами) обтекаться потоком и поэтому Кl = 0,85. Из-за недостаточных плановых размеров конуса по таблице К.1 при lвф / lв =25,0 / 42,5 = 0,59 и требуемом отношении полуосей сооружения l = 1,5 получаем Кl = 1,14. При m = 1,5 Кm = 0,8 (см. п. 6.1.1).
Для мелкого однородного песка со средним диаметром частиц 0,3 мм при глубине потока Нгс = 2,75 м неразмывающая скорость по графику (см. рисунок А.1) v0 = 0,6 м/с. Тогда
h = 
м.