автореферат диссертации по строительству, 05.23.16, диссертация на тему:Неразмывающая скорость потока у опор на свайных фундаментах и защита их от подмыва

емда-ПЬТЕРЕУРГСКИЙ ГОСУМРСГВЕШЙ ТЕХШГ£ИКИЙ УНИВЕРС1ЙЕГ

На правах рукописи

■ ШАР Рлатф?н

НЕРЛЗШВАЩАЯ СКОРОСТЬ ШТОКА У ОШР НА СВАЙНЖ ШДШНТАХ И ЗАЩИТА их от гаэдаш

Специальность 05.23.16 - гидравлика и инженерная

гидрология

Автореферат диссерг&цкп • на соискадие учгтй степени кандидата техняадсяях наук

Сзлкт—^зто^ург 1392

Работе выполнена на кафедре инженерных велиораций, гидрологии и охраны окру^есцей среда Санкт-Петербургского государственного технического университета.

Научный руководитель - доктор технических наук, профгссор М.А.МИХАЛЕВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор С.А.КУЗЬМИН

кандидат -технических наук, старший научней сотрудник 1-.Г.КАРК0В

Бздуцвя организация: Санкт-Петербургский филиал института г'1Лтрстрансыост"

Защита состоится " 14 " апреля 1992 г. в 16 .часов на заседании специализированного совета К 063.28.22 в Саннт-Петербург-схоы государственном техинчегкеи университете по адресу: 195251, Санкт-Петербург, Политехническая улица, 29, гидрокорпус, ауд. 208.

■С диссертацией можно ознакомиться в фундешзктальной библиотеке университета. •

Автореферат разослан " " 1992 г.

Ученый секретарь специалкгкгевькного

совета, кандидат технических наук,

доцент Б.А. ДРГАЧ2В

НКРАЗЖВАГЩЯ СКОРОСТЬ ШТОКА У ОШР НА СВАЙНЫХ «УНДАМЕНТАХ И ЗАЛОГА ИХ ОТ ПОДШВА

ОБ^АЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темп диссертации определяется дальнейшим раэвити-: транспортных магистралей в СНГ и в других странах иира, в том еле к в Сирии, которое связано со строительством многочисленных стовых переходов через водотоки. Основными направлениями научно-хкического прогресса в мостостроении является применение соврезизн-х методов строительства с использованием конструкций из сборных екентоа. При этом важной проблемой является обеспечение надеяиос-эхеплуатации ностовьх переходе в.

К сокалению, и з настоящее время телеит место разрушения опор стов. Причем подавляющее число разрушений таких сооружений проис-дило вследствие местного размыва русла у оснований опор, возника-его при обтекании их воднш потоком. В связи с этим возникает валя задача обоснования расчета параметров воронки честного размыва способа борьбы с кгстньм рззиъгеои у опор, которая находится в тес-й связи с определением условий начала разиыва грунта, слагающего ело в районе опор.

последние 10-15 лет а прахтнке строительства мостовых пародов широкое распространение получили опоры на свайных фундаментах, оры таких конструкция предпочтительнее других типов, во-первых, с чки зрения упрощения производства работ, сокращения сроков стрэи-льства, широкого прккененая сборных конструкций и т.п., во-вторых, -за укеньиекия величины местных деформаций русла.

Проблемой разиыва русла у опоры и разработкой кзтодоз борьбы ккм зекикались многие, однако рекомендации в этой области веська зтнворечиви. Соответствующие расчеты по предлагае;гш формулам да-больеой разброс. Это южно объяснить отсутствием научно обосно-чного подхода к изучению явления с позиций методов моделировать ;кольку в подавляющем болыжнетве случаев исследования проводить именно на гидравлических моделях. Изучением местного размыва :ла у опор современных «зетовых переходов начали заниматься срав-гельно недавно; сегодня остается ко ясшш влияние сваа-обояочек величину скорости начала тро гелия грунта у опор, следовательно, крупность камня и размеры крепления, надежно защич&таих опор от

у

лофсдоа бойки потекоа. ?ш>с лоясгенхв требу«- рйзро£о.г:;з иомсс к;-■годов, позкдалетн ¿^йсгь оспзбныо пара^зтры, от которк; зг&псйт величины неразаыьаэдзй скорости потока у опори на сэаЯьоа ^унизите, й определить размеры крепленая, заэдггдагзея» опори о? поддай«.

■ Таккк образов, 'выбор чохи исслгдовашй продвхтовси принт^сгс^г

шль_ исследований заключатся з разработке кетодаш; расчгта ез-личвкв ьераздашедоЗ скорости потока для неезязного гранта, «агах*. чЗго русло в района опор на свайном фукдезикте, с. тг.:«г.5 способа борьбы с донным раз.-.ШБог; русла с помогла кекенаей набрзск.:, отсвяае-иэй вокруг опоры.

Поставаенная цглъ позволяет сфэрыул:!ро2ать следухдае задачи неследования:

- получить на основе мзтода теории подобия и размгркостеа ври-терлгдькво урашения, определяициа "величину кер&зьа«£ащей скорости потоке., при которой частицы грунта, слагающего русло у опор на ссал-

(.¿кда.»,эмтах, теряют устойчаюсть;

- провести кйделыше исследования и разработать кетодииу расчета нерйзкнзагацзй скорости потока для несвязного грунта у опор ¡и сзаКных уукдакзктах;

■ - обосновать способы борьба с кестнык размшом с помощью ог-сш-кг; еокруг опори какзнкой нгбрсски.

работы состой?:

- в екзоде с яашьзоваиием кгтодоз теория подобия а разг-зрлОй-те'й 'критериальных уравнений, «¿з^ньо. керажзэек&гв с;.:о« роста патока у опор на свайки; раь'-^р;' кргпяекая, сада-ц&ацзго опоры от шдаагва и круу-'.с«-;^ кг:;.:--; пси а фшгоргкя, т: оа-рзделяадяик;

- & организации иа базе методов аатокамчзского вяакарреааш; экспертантов касяедовгний нэраэкквгадой скорости и сг.ааоог, борьба

• с 1»сткш разяяюм у огор на ссайш« фундаюзктаа;

- в обоснована! катодкка расадзкз. каразгшваюгггй скорости сотока, крупности ваит и разкэрэа вадетдеазго црзяяеши б полисы соотватог-мш с «рэбованггана крлтаркаяьшго пшшрошша экспериментов.

. Практгтеская .цтчэсть работ эйгиот&ется в зозиезкостп использования в практически: расчетах лрздаокенаой кетодккн определения у опор иа свайном фадайзиже кзраз^изгхдей скорости потока, раг;»ров крепленая русла от разьхза з г.идэ отгш;:с;1 из крупного к«1П£й и его

:СУВК0СТ!1.

Рнелрзккз. Рекокзндавди, получеютл автором, были использованы i проз:;то сэстогога перехода через р-зиу Сробей, разрабатываемом '.П'ЗтсрЗургскии филиалом института "Гипротрзнскост", при определении ы'э'.'эроэ кргпяевия у опар юста и крутости кеггяя в нем.

Апробация работы. Оснопнгзз результаты дяссзртационной работы .оклар.ывал-сь на научи« сея'-иарах кафедры шегкеркнх мелиорация идрологли и охрани окру.-.аг.гцзЯ сродм СПГТУ а 1990-1992 ™г.

ОДтеи .работ:;. Ячсссртацяошт работа состоит из 154 страниц ¡за-лнописетго текста, аклича:>тзго: введение, пзсть глаз, заключение, ;:блкогр2ф:?!з из 65 кет'.тоъшл?., npiv:ожен.'.з на ?Л станицах.

содагалн!« работы

В nepso.1 r.tat!~ расокот-роии ¡.-огоди пэсчэта величин« даразьмсап-ей скорости потока при отсутогвш в кг» cooperase типа опор к иа-яч;:и ?airnx сооруг.".е:::!й. Зд?г:ь оозугдайтся оогиз с'йд'-нил о ?.хг. русла D р-?;:эно опор когюгьк переходез а ттода заехтн опор от

По перго::у -опросу ру.сспо-ргки работ:: Лэзи К.И., Гончарова З.Н.. г-';ол ï„û„-, ¡'лороза Л,С,, Ц-сгахгза ;1.А., Лагиигнховэ. А.М. ( Рзд'-ге>1~ о Т.П., Ánnc23[¡& 0.3., Лр-зслакреза И. А., Рлчутоза Г.С., ¡ía¡:apo;:oro .Д., Х-. Г~п У xi, !í"H ;гл:г 1'ы, А.и:5зюза А.К. л л?.

_'дп:.?.з r.:?cj:2r,'p?iiK иото';я;;иол w-itcai, кго издросу тро-

г':". ; v;r?v:o" з потоке, vi rc.í у опор рлз.нжг.х ооорут;,3!Г.;й

.»паго-рг.Сот. Одгззо, з рззуд:,г:.тз:с раезотзп по прзд"огЕН-■р',р:'у.;г" о й : ■ г с с 'X боль^що p'icxcpnpniça. З/'З ror-on^ï о сло::-осз:«, 'мзгззйрзг:;;: эг.1, ого о::редз.гл:г >з. т-г:':::э еб

тсуг;:'';.-;п у готорз1? изуззз обсс:югаг:;:.ого подбора

-!з:;з дз::;'.эг:? га г/ззороь гоор:к; подобия ¡: p-:e:::pü'H:-«

«о*, гro;i p::Soirj г*';:-.'рз;;ого H.д.» Ja ?.;•!•: Хол Л

Кч, ;.зюр:.-з з vоîí отг-г: *;згороз отлеинз кпчалз.'тро-

гру;;то5 ?з поте?:® у соорузоз:;::'; v^na o.icc:j О-зз y'm'v-: зтз л с „а /¡"зСР^ои Л.И. пссзздоь-гл рз,г'гз

уз.зз. у опор 'лз. с-.млх-'^ълз•ч:~х. со зезР:;>"! ростзсп.зз:'» 0;;*?.чо, зон- ■ -■з о c:npcr:r:î vporo:-::;« '.зегзд гру:;ззз у оп-

Ib ьтого:у roj.pocy pocoKoipon:} сзСоти гзз''пбургз П.С.. „

А.В., 2>0гдакс В, , Ёеталес В., Ха Бак Хоя, Чаи Чунг Кы и др. Обзор литературы свидетельствует о том, что выбор способа защиты опоры от размыва в значительной мере определяется местными геологи ческими условиями и гидрологическими характеристиками реки. Защит« опоры от подмыва путем отсыпки вокруг нее каменной наброски обладг ет целым рядок преимуществ по сравнению с другими способами:-это экономичность, эффективность и возможность использования местных материалов,■поэтому наиболее широко используется на практике. Однако, защита русла от разуква у опор на свайных фундаментах до сиз пор не изучалась. Все это определило тему дчссертал;ионной работы.

Во второй главе формулируются задачи исследования, которые заключаются в определении величины неразьшвашей скорости потока для несвязных грунтов у опор на свайких фундаментах и размеров кос пленил в зависимости от основных параметров, определяв®« изучаемое явление. *

Указанная задача решается с использованием методов теории подобия -и размерностей. Предполагается, что динамическая скорость пс тока, отвечающая началу трогашя частиц несвязных грунтов у опор I свайных фундаыентах1 и*о зависит от следующих величин: р -плотности вода; V - коэффициента кинеыатическйй вязкости водь ^ - ускорения силы тяевсти; />■/ - плотности грунта; гяубиг потока ^ , сродного диаметра частиц грунта (х ; соответств? но длину, иирянц и плановой спори с& , , <ра ; соот-

ветственно длины, ширины, тс,и «.!логой формы плиты ростверк: , ■$■/» ,2 и <рр - заоогиогэ полсхгшш плиты ростворкг над днои потока с учетом общего размаса в (при пологении нлзг плиты ростверка шкз дна потока параметр отрицательный); си-

рины (дидазгра). свай с1с ; расстояния в свету ыаяду сваями соответственно вдоль и поперек продольной оси опоры в а?, Зу ; 'формы располоаешэд свай в плаче <ре ; числа рядов свай вдоль и поперек продольной оси опоры Л да , Пу ; "косины" потока - угла изаду.направлением вектора скорости потока и осыо опоры в плане ^ ; - плановой фэрмы сгай.

Таким образом ша.чо записать уравнение связи этих величин в

виде:

<р(и, с1, р, £ /v -р, 4 ср0) ел 4р, г, <РЛ е д с/с

Зж, ¿V фь, Пх, - О.

Используя из год теории подобия и раиторностг.*, получено крите-иальное уравнение следующего вида:

_ /« Sx е_ z_

-1 Л6о, Н, 'fa ' '¿о ' ' к ' t?o

&n = (JrdiGQgof£.A jf

¿а Ъу+dc Sx J (2)

О Ü,üC/ . „ Oa^ Are*. 0 p--число Рейнольдса; ¿rtf — —-. -

мтериЯ Архимеда; Gag ——^jy- - критерия Галилея, определен-

jS по сирине опоры

Далее была рассмотрена возможность уменьшения числа безразмер-факторов, хар^ктешзущлх геометрии опоры на свайном фундаменте. :йззлось, что число свай Пх , , характеризуется входяеими

критериальное уравнение (2) другими безразмерными комплексам!, этому Л х и /Ту можно исключить из рассмотрения. Было принято гасе селение описывать нлит.у ростверка толвднок ~ , шириной :р , длиной ~Р „< • П-чанопая форма плиты (параметр ер^, ) учиты-лась симплексом |Г— , где -ßp - величина срезки угла гашты-стверка (характеризует плановую форму плите ростверка, что в свои ередь определяет различные exet,га расположения куста свай в плане).

В работе Канарского Н.Д. было показано, что по критерия Гаяк-я имеется автомодельная область.

С учетом всего вкиеотмеченного и некоторых преобразований вкз— ' э (2) можно получить следующее окончательное критериальное урав-лт для определения динамической скорости потока, отвечающей начатое гания частиц несвязного зернистого материала у опор на свайных вдамэнтах: „ , _

г, л 4, & Sv ' г de

"е*о ~ ( Hrd> ТГУ ёь ' &> ' е + н' ' ба '

Sx*dt >■ ' ' ' У

(3)

Вторая задача решалась также с использованием методов теории !.обяя и размерностей, в результате чего были получеки критериаль-. : уравнения:

С>: - с/ А , и ¿о- А. Зк. Л- ¿4.

"¿[¡Г ~ { ' 7 /у" & ' 4* ' 7 4 ' &» '

¿¡>-4о & сп* г/}

~Г-Т> С- /' > ]Г>

где и ~ скорость набегаюязго потока; - нвразшвакдая ста-

рость при отсутствии в русле опоры; - принимает значения • ,

-£/ , 2- , <2~ , £2у , <2? - размеры защитного слоя, соот-вЬтствонно от края отсыпки до лобовой, боковых и кормовой'части опоры.

Сзязь кевду динамической скоростьа к средней неразмывавдэй выражается зависимостью ^

и™ ~ /¡-р- ' 1 (5)

Л I

где коэффициент гидравлического трения русла Л в общем виде. для различных зон г идр&в х^чче с ко го сопротивления является функцией критерия Архикеда Д гЛ и отношения Н/Д

<б>

На основании результатов, проведенных б работе Алибекова А., получено, что при наличии отношения И/Цо , критерии ЛЫ мояно опустить, потому что скорость вкишчена в , а

является функцией критерия -Дг- Тогда окончательное критериальное уравнение для размеров кретошм в плане и~хяо записать в следующем виде:

а,- ~ г{М- А А. В—

77Г Ц?' И ' $о & >е+Н ' 7 Зу^-ае '

£р -£'с £а I

лякае >:- ' у

Ь° ■ (7)

Полученное уравнение (7) следует рассматривать совместно с (б), а при проведении экспериментальных исследований варьирование симплекса U./US' осуществлялось на тожька за счет изменения скорости потока U , но и за счет изменения скорости , отношения Ц/d и критерия f)rd (т.е. диаметра частиц грунта а' ).

В третьей главе обоснована необходимость для. решения, задачи ие-• пользовать катоды критериального планирования эксперимента; на осно-6

ве априорной ::нфэржции выбран факторный план эксперимента. В задачу экспериментальных исследований входило определение явного вида функций (3) и (7). Олнако, если эксперимента провести классическим (од-нофакторнкм) способом, то получается практически нереализуемое число опытов. Задача может быть ревена с помощью методов критериального планирования экспериментов.

Обобщение известных положений, теории планирования эксперимента и ее непосредственное практическое применение показало, что для однозначного и корректного вкбора плана эксперимента в случае поиска модели явления необходимо я достаточно предварительно ответить на следующие вопросы: I) определение числа факторов; 2) установление вида будущей модели явления; 3) вьйор интервалов и числа уровней варьирования кшхдого (количественного или качественного) фактора.

Предлагаемая модель явления начала трогакия частиц грунта.и число уровней варьирования факторов первоначально установлены на ос-ноге априорной информации о различных типах опор. При выборе числа уровней варьирования отдельного фактора учитывалась ширина интервала . его варьирования. "

Интэгс^ига варьирования факторов, характеризующих геометрию опоры на сваЯкых фундаментах, установлены на основе анализа размзроз тппог!!.--: и реальных проектов опор, разработанных в институтах Ленпш-рэтранс и Лонгаяротраксвост; учтенн рзкемзндации я требования, - прздт,-тлвеиио к onopsíí таких конструкций при их про-зктароваим.

Крзк-э того, при назначеют крупностп модельного рагмиваемого • гари ала принято во щаттз наличие трех областей сопротивязнкГ; (гладкой, переходной и хзадрмчтеиой), уегвярвггтеяе В.С.Ккорозсм. •

В результате такого -аяаляза окончательно приняты следуете«» гл-герзази я tstexo урозязП варьирования безразкзрных кэгшх&аеоз кг ураэ-гзкиа (2): " .

- чзтурз уровня: /

£o¡Bo * 1,0 * 450S ¿¿//о «Of 0,3; е^Мб" = 0 * 0,61 Сгде ' el - 0 - 35 &/'/ = 0,2 v 0,55; = .0,57 * 1ДТ;

- трп уровня: ' '

= 0,3 * 0,69; /tfftj * 106 * 750.( с/, » 0,20 0,Г;3 ни); /!r,j, = 780 - 44437 ( а'г . 0,?3 -1,5 Ы; Лг^ - * . !• 737499 ( а'3 = 1,5 í- 4 ш)% •

. - дзс. уровня: • f р ■ ? р

5//, = 0,5 * 1,0: • 0,30 4 0,70; * 0,40 *

' , \>ГТ£7(.• Sy-tCÍC f

+ 0,80; М- = 0 * 0,50; = 0,15 <- 0, 8.

©актор ср0 , характеризующий планоЕОе очертание лобовой частя опоры, отнесен к категории качественных о трзыя уровняй» варьирования (цифрами словесно): 0 - лобовая часть опоры заостренная с углои при Езршина УО I - полукруглая; 2 - прямоугольная, С помощью факторов и отношения описываются круглые, квадратные, прямо-

угольные, овальные и заостренные (с углом 90 °) опоры.

Возможность применения математической модели явления определяется двумя видами рабочих формул, описывающих исследуемые процессы, одна ия которых представляет собой в общем случае сумму функций независимых переменных (факторов)

а другая - произведение функций:

ц-£(*<)-■ ■ ■ о)

где У - исследуемая функция цели (отклик). Вторая модель может рассматриваться как частный случай первой, так как после логарифмирования будем иметь линейное уравнение:

£пЧ=£л {< (и к Аг' , (У:,-г] . <10)

Выбор вида формул для нссяадуского процесса осуществляется на основе .'опыта, интуиции или гсор-гдамвокас кредпоевлок.

В четвертой главе приводится описание экспериментальной установки, излагается методика проведения опытов, анализируется результаты исследований. " .

Исследования цроведзни в лаборатории "Русловые процессы" СПГТУ в гидравлическом лотке,'-имеющем следующие параметры: длину 10,5 м, ширину - 1,02 и, высоту 0,9 и. Дно лотка формировалось горизонтальным из.однородных несвязных грунтов. Ыодедь опоры устанавливалась ка расстоянии 6,3 м от головного устройства. Модель опоры при_заданном угла набегания потока устанавливалась с помощью специального шаблона. Уровни боды и поверхности дна фиксировались с помощью тас-тера.

Накскмалы-ша размеры модельных опор приняты, исходя из условия допустимого стеснения опорой потока, а минимальные - по конструктивным соображениям. Бри изготовлении моделей опор за основу были при' 8

/ . •

4 I

няты широко прикгеняекке на практике конструкции. Число рядов свзй-обслочек в лобовой части опори изменялось от I до 4, а о продольном направлении - от 2 до 9.

Состав и условия проведения опытов полностью определялись принятыми планами. Проведены три серия экспериментов по 32 опыта з кск-дой для первой .-«здачи (по одной серки для каждой области сопротивления)' и две серии опытов для второй задачи при и при .

-> число повторов опытов двухкратное. Максимальная глубина воды в лотке 25 см принята с целья обеспечения плоских услозиЯ течения.

Для опоры заданной формы критериальное уравнение (3), определяющее величину нера-змывапщеЯ скорости для несвязного грунта, кояно записать з следующем виде:

= К {¡ы, /¡), (И)

где параметр $ зклпчаёт в себя все факторы, завксядаэ от конструкции опоры.

С целью оценки влияния на число Не*о критерия Дга' Сша построены графики зависимости Ре«0 = Зге/) дяя всех с:? до в опор. На основании анализа-оказалось, как и в случае отсутствия а потока опоры, возможным выделить три области сопротивления, в свои очередь, это позволило зависимость (II) представить в следующем еидз

У?™ !- 1р (Д)

где показатель степени П. ггглнкае? значении 0,5; 0,43 к 0,25 соответственно в области квадратичного сопротивления ( Дгс! > 4,5. ЛО4); переходкой (750 4 4,5Л04); гидравлически ггадаегб

русла (1С6 760). *

Характер я степень сляягля критериев, входящих з уравнения (3) и (7), на величину керазшэаюцей скорости я относительннз разбора крепления оценены на осноке статической обработки результатов опытов. Выявлено влияние отдельных критериев на величину неразкывалзей скорости для квадратичной, переходной и гладкой области сопротивления и на относительные размеры крепления пря Шц.о ^ 1,0 а

и/и о™ < .1,0. "

Ранжированный ряд критериев для дишшкческой скорости зотока п области квадратичного сопротивления получен в ?ахон виде:

& > s* > JL> £b.>â-> h.

ТГ & èo u> êc > Se.'

В пэрзхэ^.ной обяаегй, раикйроваюшй ряд критериев представляется в вкде,:

А.>с(> &> ¿л-zA ъ JL у & -Л vA vl, çL

H & Sx^c & А ^ й, *

В гядравЕйЧзски гладкой области сопротивления ряд таков:

^ N, Jk V JîiL s. Ч sk. ^ ч Sa? ч Л

Of Я И. 0о Sa > «r + eb ^ /. > 4-"" •

Сзедуат îsase отметить, что для всех областей сопротивления ве-■ япчу.ка дккашчз с кой скорости потока, отвечающая началу трогалия грунта у опор на свайной фундаменте, меньше для опор с одним продольна радом свай ( Sy = 0), Дяя двух и более рядов продольных свай ( S у > 0) наблюдается некоторый рост динамической скорости прз -о ^ ^ 0,5.

Исследования позволили установить характер влияния факторов на ЕрэдслькгЗ плановый раэыар крепления •

1Ъ степгюг какбольюэго воздействия на отношение ¿b>/t/c ряд факторов раадолъгевгея в такой последовательное*» при I:

ife ïr>J^f > ir > >JT>Èr> ■

> cl. , ."■:•'. ' $3S*cie ' '

lîfôaspoBaacS рзд £акеорэз щк; Ï насколько огспчаег-

' ея о? цредццуцзга: - • •

: •' ■■■ A'vJL >> _i:>р/„ А.• -• ■ "ç+u'.и? & ' ** . .

Вдазш фигяорагз- на' попвречзшй. плановый разкзр крепления Qy ■ Б tzynss Uju*>< ï,0 osjasfJss рашроееннай ряд:

. ' ; 'Йшогйяко в сяучаа \Mjuf3 ^ 1,0::

с!с И . еа Зй ^ и - в» > А > к. туе7й>с{> Т> То" " Зу/с; ^ 4 > л-

дана полная статистическая обработка результатов зг.спериьтеигов п« разработанной применительно к ЭВМ серия ЕС прогргл;-

Математическая модель, описыэакцая изучаемый процесс, которая однозначно диктуется принятым планом эксперимента, записывается в следуодем виде:

<■/ ~ ё.%1+11 ё: XI т ¿V * ^ £ С12)

у ' ¿--г у.--у ' / ^ т

где 'V/ - фиктивная переменная, равная, всегда единице;.. X -количественные фактора, а качестве которых зкбраьш кмуральниэ- логарифмы критериев, входящих з уравнения (3) н (7); р - коэффициенты регрессии, определяенш по результатам огштов; (3. ~ общее число коллчесгЕекшк (факторов, определяете« явления; ¿> ~ число (.¡.акторов с чнелоу уровней варьирования больйз двух; С - число факторов с 4-шч уровнями варьирования.

По результатам серий опытов для определения величины нзразгдша-кдей скорости потока у опор на свайют фундаментах полутона слздую-сал обобщенная зависимость:

. (К

з которой - шетоякнаг* Р ■ - принимает значения, характер-

ные _для соответстзутсэя области сопротивления; Л/"Т. Я!: $1/ (-/ = 1,2,3, ¿* = I, ... 25): - известно функция от

логарифмов натуральных критериев, /¿у - коэффициента рзгрессик, найденкь'-э по результатам о.татов.

Для определения размеров крепления обобцшш.'Э зависимости имеют вид:

ехр(^' ); (14)

ах

с/с

и

/

в которых параметр , дается отдельно для разме-

ров О х и (2 у , причем. / . соответствует и/ц»/ I, с, а /-«Я ^ 1.0.

Размер О* ыоено принимать равным ширине опоры.

. В еэстой главе приведена методика расчета нераэмывапцей скорости потока и крупность камня, устойчивого к размыву в районе опор ка с войнах фундаментах.

Здесь ко гут- встретиться два задачи.

I - для данного материала, слагающего дно потока, известны форма опору с росгвзркок и сбоями и глубина воды И ; найти неразмы-вакщуо скорость потока.

2. Подобрать крупность материала, устойчивого к размыву и относительные размеру защитного слоя у опоры заданной форму.

Дерзая задача мокет быть решена следующим образом. В соответствии с предложенной методикой вычисляем факторы (критерии к симплексы), затем найдем число $е*о , а следовательно, и днна.адчез-кул скорость при известных величинах У5 и ^ Опре-

делим затем коэффициент Л .для натуры, далее вычислим среднсо скорость потока, при которой начинается размыв у опоры.

Во второй задаче обычно неизвестна скорость потока, набегаэдего на опору, и "косина потока" (угол ), так как подходные дамбы к-мйстозо!.у переходу перекрывают часть поймы реки, так что при про-хокдении паводковых вод они сосредотачивайся в подмостовоы отверстии. Несштря на сооружение специальных струеналравлктеих дамб, до-бигьси равномерного распределения скорости, потока по всему сечению под шетом не удазтея: прл этом имеет место "косина потока". Вследствие увеличения удельных расходов воды и скоростей течения по ерав-нснио е бытовыми под гостом происходит, так называемый, "общий раз-кка" русла, что осложняет ещэ больше картину течения. .

Решать зту задачу «окно путей постановки специальн-х экспериментов, которао молено провеет*« сравнительно несложно на физической модели мостового парохода с воздушным потоком. Такая модель позволяет подобрать форьу и длину струеналравллющих сооружений, которые дают минимально возможную неравномерность распределения скорости-течения под мостом и минимальную "косину потока". Эти данные позволяют по существующим метода« рассчитать глубину общего размыва. Затем русло на модели углубляется на соответствующую'величину и вновь проводят опыты. Уде после "завершения'общего-размыва". Результаты . 12

этих опытов могут быть использованы для проведения расчетов, еэя-занных с определением Ьлубины воронок местного размыва у различных опор с учетом скорости набегающего на них потока и его "косины". Упрощенные расчеты можно делать по сродней скорости течения воды год мостовым отверстием в зависимости от класса сооружения. В СНГ, если сооружение первого класса, то расчетным, принимается расход С,33 % обеспеченности и I %, если сооружение второго класса капитальности.

Бо аторэй задаче неизвестна крупность материала у опора, устойчивого к размыву, поэтоыу критерий Архимеда становится числом подобия. того, крупность материала входит в качестве линейно-

' го масштаба в число Рейнольдса. В этой связи во второй задачз возникает необходимость поиска критерия подобия.

В качестве такого можно использовать критерий Кзлегана, который получается путей комбинации чисел % вх о и ■^'Ъ следагаярга

И»

Исходя из (16), с учетом (10), (II) получаем следупзде формулы.

1) если Д г-ь ^ 4,5.10 , то

~(ел х**)6 ; (1?)

2) если 760 4 ¿/ъ 4,5. Ю4, то:

Л - Л_— . (18)

^ '(е"2 к*. У**

В этой постановке неизвестной является крупность такого материала , который в конкретных условиях, характерных для сооружений типа опор на свайных фундаментах, остается устойчивым. Следовательно, в зависимостях (17), (18) число Лгл является иеммым.

Здесь зв приведены результаты расчетов величины неразютаггцаЯ скорости потока и крупности камня крепления у опор! на свайног! фундаменте по напая > то дико с результатами аналогичных расчетов у опоры с массивны!.« фундаментом по методике Чан Чунг Ка. Сравнено поткало, что использование опор на свайных фундаментах существенна уменьшает крупность крепления, эащицаяавгз опору от подмыва, следо-

13

«are:ЯЬКО, fiSJSUSV ce 6J;0!.'OJ3Í45CKS более ЕНГОДКСЙ К D ЭТОЙ отноесн1ш.

Tokeq прпЕЭдона рзэулъг&ты расчзта крупности материала и размеров пяецади крзявзнйя у ошр через реку Оребэй.

В « Е О Д II

Кап показас обзор литературная историков, иераэютатей скоро. ся>» потопа б рййокэ oi;op гостошэс пэпеходоэ л задигой опор ст мзет-ного ра&сгва оешмашп« ккогве исследователи. Однако, отсутствие одокай косодакк г.сследоз:-,нп5 к обработки догов» кх результатов яек-лась Kp;u!.*3i-soii ц-гогооЗразия расчоттк фор;уя, обледаюаих -пэлкчнма! кдехижпхх». Таете «шозанйа объясняется слолшостьо явления и кно-•з&гем оярсдсл.т.зцгз: его факторов, а татаз отсутствием научно обо-■ cKOsa?;iiaro подхода г; юд'«п;ровгйта'«влекла с позиции кэтодсо теории кэ&оС::л ц р*акерг»сгвЗ; вз-sa чогс результату получ-гкк^з кздз-з:, на югу? бить кор^сч^токи на натуртз? углооя.

£ío епрздгжию ооногнуч üo.v-. настоядгй работа: на ocioe»:;::: :.:е-ъэда '¿аор,п подобна и-раехораезип получг/ль краториальние уравнен;«:, оаргдедвкф-з езличаиу изразиъжагз^з;* скорзег;: потока для несвязна грунтог у опор на. ccai-rA™; фуцда;.;ента';: (ф-ор:.:уз:а (2) , просвети ::ссле-дзггзнля /гля oLfciüüi сяайнкя папзу.стрзэ, окредачякз« явлен:.;; t; к а их де.1« по зазргго опор от размнззк.

£ ез.лль^й судгсуцуетйс в п»зз;:т;;руе>з-з: ь'остовкх пз-

пзхед..'" ;:ó ¿pi^arioiiia;: усг^лззлсно, что скорость потока,

гз^з'зп •, ui:y-j ;-.ач;;;>згаз;; грунта, зато;:? от £5

га.гч;:«. С vasr.:;;: подзол ¡: раз.'.гзрности с учзтон

сз.ззсй изз:^¡;р;;гзр::альноо уравнение (Р.),

12 для уе?аяойягк.я явного е;:~

рр. л'.яз<"га JX-1?-^*''-^ i'---0 imoiccv;; э;:спзр:::ззкт£дьпь:з позледо-

с кзгезл^зор.ззге;.: г-згодез кр^ср^з.-знзгэ планнрзпакик зкепзр:-

равзррж-ггз йсе;:зрр-;г>шл коззолех»? едзлатз сги^тлю кзгда Í. '"с-:чзо селцщ:иа cps,p:sp cispoe?;; пзго-а. ,

нр:з кзетроП íí^írxavos; tmsí-3-ís грунта у опор на сегХ^их дг-5йо'£ОЯ {'ysrtn::-?;: кркзрзн Архимеда к рол Íixctja-'B» еврздрлдяья:-

ек osspyj а iui"-:o угз;;л ¡ív !?згдр н^лравлопнямк

взг-орз. с^ороЬта потоиз. н ооь;з опэр;: г плзпз (в прзлеткиг стрзг.хсль-cicr hOCívmx: пзрахздоц с зтпм утлс.'Ы связан таркки "косина потока").

Р. !!сполг>гуя ::етод дкспорссксиного анатлза. составлен рагекфэвак-К1Л рдд влияния слхтогоа па велачицу иераэп-лагпз» скорости потока ддд областей сонрог>!г.гс»и*я.

3. ¡¡редлотеп мтэдпка крупг.ост^ ктгзряаяа, отсиясепо-го ::о::;)уг опор/! на ОлрПно'! гуппс^очтч, ;;отоГпи:ого К рг/з-тлу. Слр'1-ле::а::э п.~.гл:!%'\ь ' , от11(«".:г.с;;.М;1;?. рз.з,:,:р'.т /ото со Л ,"о;;а:сг глсС'Н-татг. по ф>р:г/лгц{ (14), (15). ЗЬханша н:;,о'рое;:и дплкиа Сь¡?э кскла

Л „О , гдз .О . - крупное?* ш?9рэя& в

нг-.орос/.е.

4. Установлен р&ютрозанныЯ ряд влитиях еярзделягетю: йзэтеров ис хжицгЯ параметр площади защитного слоя, игйдены фактору, в ликни-л которых несущественно.

5. Обнаружено, что несовпадений направления веэтора скорости потока с ооьп опора э плаке ("когана потока"), судаствентл.« оЗра-зок ?лйягт на поперечный планоскЯ размер плоцада защитного слоя по сравнений с продолькгн размером этой площади.

Сделаннгэ выводы справедливы при извинении фаятороз с гнторга-лах, указании* " глап-5 3.

В дальней-]?:-,? коо&содкго «сслодосать вопрос зажиты от костаого разшва опор на сзайгед фундаг/октах в связных грунтах я с исюльео-ванием других защитных ьатериалов.