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

СЛШ'-ПЕТЕРБУРГСЮЙ ГССУДОСШН®® ТШШЕСКЙЙ УНИВЕРСИТЕТ

< : a q #

■.j о >. . » f.

; Ha правах рухогаси

ШАР Гхатфан

НЕРАЗМьШАЩАЯ СКОРОСТЬ ШТОКА У ОГОР НА СВЛЙННХ ЙУИДАМЕНТАХ К З/ЩТЛ ИХ QT ГОДЩВА

Специальность С5.23.16 - гидравлика и итаенермая

. гидрология

Автореферат дассертйцяа'-на соискание учэкой суеягки -¿ кандидата текн№!бекйх наук .)

Сгякт-Еэтср5,ург 19 9 2

Работа выполнена на кафедре инженерных ;.?олкорацл!!, гидрологии и охраны окружающей среда'Санкт-Петербургского государственного технического укигерситета.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор М.А.КИХАЛЕВ

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

кандидат -технических наук, стерший научннй сотрудник Ь.Г.НАРКОВ

Ведущая организация: Санкт-Петербургский филиал ■ института "Т'ипрстрамсност"

Задита состоится " 14 " епреля 1992 г. s 16 часов ны заседании специализированного совета К 063.33.22 в Санкт-Петербургском государственном техническом университете по адресу: I9525I, Санкт-Петербург, Политехническая уяице, 29, гидрокорпус, ауд. 208.

• С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке университета.

У) '2 л

Автореферат разослан " ^^ и г.

Учений секретарь специаякаировакног;»

совета, кандидат технических на;.«-к,

доцент Б.А.ДЕРГАЧЕВ

- '•' ЙЕРЙфАЩАЯ СКОГОСТЬ ПОТОКА У ОШР НА СЕ<ц1ШХ «ЩАМгНТАХ „ . | И ЗАПИТА ИХ ОТ ПОДШВА

ОБДО ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми диссертации определяется дальнейшим раэвити-¡4 транспортных иагисграяей и С^.Г и в других странах кира, в том «еле и в Сирии, которое связало со строительством многочисленных >стов"оК переходов через водотоки. Основными направления® научно-гхнического прогресса в мостостроения является применение современ-лс методов строительства с использованием конструкций из сборных »ементоз. При этом важной проблемой является обеспечение надежнос-\ эксплуатации мостовых переходов.

К сожалению, и в настоящее арзня ииевг место разрушения опор зстов. Причем подавляющее число разрушений таких сооружений проис-здяло вследствие местного разиыва русла у оснований опор, возника-цэго при обтекании их водкш потоком. В связи с этим возникает важ-1я задача обоснования расчета паранетроз воронки местного размыва способа борьбы с .'-'эстным раэиынои у опор, которая находится в тес-)й связи с определением условий начала размыва грунта, слагающего гсло в районе опор.

В последние 10-16 лзт в практике строительства постовых перз->дов широкое распространение получили опоры на свайных фундаментах, зоры таких конструкций предпочтительнее других типоз, во-первых, с >чки зренкя упрощения производства работ, согсрадегая сроков строп-¡льства, кмрокого применения сборных конструкций и т.п., во-вторых, ¡-за уменьшения величины нестннх деформаций русла.

Проблемой разьмва русла у опора и разработкой кзтодоз борьбы н:-:н залишлись ккогие, однако рекомендация в этой области весьма зотаворечивы. Соответствуюгдаз расчеты по предлагае;.гьг! формулам да-г богьиой разброс. Это можно объяснить отсутствием научно обосно-шного подхода к изучений явле.чия с позиций методов'иоделирования, ¡скольку в подавляющем большинстве случаев исследования проводить именно на гидравлических моделях. Изучением местного раз;.шва гсла у опор современных мостовых переходов начали заниматься срав-1Тельно недавно; сегодня остается не ясным влияние свай-оболочек I величину скорости начала трогания грунта у опор, следовательно, I крупность камня и разиери крепления, надежна задвдагщих опор от

подг-гоа bowob: потоком- Íckoo подсуют требуе? рсзрлбог:» jioejs: га-то дав, поэголягада учоехь осноыше сарслггра, от Koiopisc зыпся?-сзличкаы неразгаьащзй скорости потока у опоры на свгйнои яе, и определить раэиэри крепления, зазкцаяаего опора от notase..

Таааг образов, Eiraop темы »-.гслздоЕааий продиктован вршлачеси:-погрешностями.

Ноль..[1сслер,(л;&ш;-1 заключается а разработке штодик:; расчета ís-лишены веразигЕазодвй скорости потока для несвязного грунта, сх&га>-цого русло р. районе опор на свайном фуздаианте, а такжб способ* борьбы с кестоим разишюм русла с г.о1:оз;ы> казгенней наброскл, о*скзд8-цом г окру r опори.

Составленная цель позволяет сформировать еяедушкз згдаад следования;

- получить на основе котода. теории поцобкя и размерностей s;pvi-теряйлммо уравнения, определяззаяз величину изразыибатаей скорости потока, при которой частицы грунта, слагасщзго русло у опор на свайных сгу-кдешенгах, теряют устойчивость;

- аровесгн шдельше исследования и разработать штодя;;у расчета нгразмязаяцей скорости потока для несвязного грунта у опор па свайньк сЗукдамзнгах;

■ - обосновать способы берьбн с местный размывом с по&окыо стошки вокруг ошрз кшмнкой наброски.

Научная новизна рабош состоит:

- в соодэ с иесользоваииек мггоиог теории подобий и разк-зрнзе-?8й 'хрягериаашк уравианиЗ, ее йяюздта иераз".аэ«а;гй скорости потока у опор на се^йкк-: гГуйяакв«»:, крзпявхШв, ззд:-цаицего опора от годшеа и кру.;.:оо?:. na:?ís ¿- ьги с фактор^:;» ks он-редзлетдеи;

- в организации на база кл-одое иаусглкгсссиаго шсэдэдшш эаспергзонтов исследований кзраз1заавзэй схороств а способа борьСп

• с ходпш раакиаои у спор ца ccaSiss; ^ут^дкоктах;

- в обосновании кзюушка расчета керазкяйж^а скоросга sotqi:,-, крупности юыя к роз^зрос зэдггзакг^к) крзмзккя s соапсю сссгеотсг-jehh с трэСскияиш крхгоргайьшго шкинровгшя окспорй»5«ов.

. Ррююя^еотая гонпоси. работа зьзятгзгм; в 8оошз»ста каюль-аоЕашя в практических расчетах цреддашняой ыетодааш опрэдзлеиту; у опор на свайном вуеда-с-шге кэразшквдей скорости штока, раз:гзроа крепления русла от .розгдза з вида огешкги из' крупного ка^зцг s его

о

[групиост:!.

Рнеясзкмз. Рекогзндацик, получегаплэ автором, были использованы : проекта костогого перехода через реку Рребей, разрабатываемом З.Пзтербурггкиа филиалом института " Паротрансмэс?", при опрзделеняи заэ;;згоз кропления у опор госта и крупности камня в ном.

Агробаз» в работы. Основята ргзультаты диссертационной рсботи декладывались на нпучзях: сешнарах кафедра ини?н<?рн«2с иолпорацнй "-'дролог;;;; -,: олрьш окрузашгей оредо СПГ1У в 199С~1$Э2 гг.

Дчсссртационная работа госгонт из 154 страниц ка-•лкоглюного текста, вклпчадазго: медеилз, весть глаз, заключайте, ¡йблиографав из 65 наитенований, приложение на. 2-4 страницах.

СОДКГЛАЛга РАКШ

оП_ r.^iiJ. рассиэгрзки иетоды расчага валулиии нерюжза::-;з.Ч скорости потока прл отсугсттая d пэ.м соордз&ика типа опор и иа-тлк'л 7ак.1х сооружен;!?.. 3,-зсь оЗеут-гдоигся общи сейдснкд о дчфор:,:а-уях русла d рз,1экз опор : "остовах переходов и нетедн защиты опор о«? од>.П'за.

Ib пер?о:г/ допросу рассмотрены работ« Лев:; И.И., Гончарова В.Н. , егоза Т.Н. s K>!opo3i B.C., Jbccajteoa У. А., Латьгггнчова A.M., Радчен-о i'.FL, А;;дсгойа 0.3., Лрославцгва И.А., Дкчутоаа Г.С., Канарского .Д., Ха В«? УЛ1, 'fen Чулг Кы, Лл;:5скоза А.И. л др.

А'одхз «.стерглурязе асготшжоа показал, что вопросу каиака тро-з>/:::; гру.-мпз з потека, в там число ;; у ог.ор газсооругс!;""; ссггдзно i-rzero paior. Од; х*о, н рззулыатг:: рз.этогоз по ярэдетлея-:гл ¿от:;ул'::; сб::зпул;;:15л01сл бояьегз p~c::cr:rijiu;5:i, 3ra rorop:ii о осу:: п ^актеров, с?а а тг:г/э с:5

rcyi'cr::ri у а:;дэрсс i;.iy-r;:o сбссксгаюата поддав год^лпрз-

г'с-о :?-;:с:нл на гзгодоз подобия и рат.г'зрчео--

Уаилвгулзи ятлглгея рзоотг! Ki';f)p:::;oro И.Д., Ха Бгч лея я Чг-1 шг Hi;, кегзг.'э о у-:.г,он этих ::270дэз иоут-ш явки::* к.гхплл тр>-

:з з штс::е у сосру.:зн;;й ?:!.va опор:; бзз £y;vvarci-:r?. л с icc;;-::r:: а А.К. исследовал десзк^Л пч«:г:з

'зла у спсп :;а сьзд^-аболочпах со aaaztni:г.; ростпарг.оп. :оп~

го о усоганип 1'руя?оз у сс-

до силс пор рассмотрен С::;.

Но порогу гслпосу раосшгрзкг: ргбог-] Гот:::бург-а И.О., йлг.па ^

A.B., 3)0rgahi В. , Шеталес В., Ха Ван Хоя, Чал Чунг Кы и др. Обзор литературы свидетельствует о том, что выбор способа защиты опоры от раздаза в значительной пере определяется местными геологи ческими условиями и гидрологическими характеристиками реки. Задита опоры от подмыва путем отсыпки вокруг нее казенной наброски обладс 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 рачкгква у опор на свайных фундаментах до сю пор не изучалась. Все это определило тему диссертационной работы.

Во второй главе формулируются задачи иеследовзлия, которые заключаются в определении величины иеразкываиаей скорости потока для несвязных грунтов у опор на свайньа фундаментах и размеров ко« пленил в зависимости от основных параметров, определяющих изучаемое явление. *

Указанная задача решается с использованием методов теории подобия и размерностей. Предполагается, что динамическая скорость п< тока, отзечающая началу трогания частиц несвязных грунтов у опор i свайных фундаментах t зависит от следующих величин: fi -

плотности воды; V - коэффициента кинематической вязкости вод - усхорвиия силы тжести; pt - плотности грунта; глуби; потока W , среднего диа1ктра частиц грунта d ; соответств! но длинц, ширины и плановой со pua охюри /о , Р* , <Ро ; соот ветотввнно длины, шршы, kv^jùi! h 1ШЙ0806 формы плиты ростверк £р , ép , 1 и <p/s ; Ei.soTKc-r-o пояс-кения плиты роствзря над дном потока с учетом обцзго разбила & (при полоезнии нкз плиты ростверка юхг дна потока параметр -& отрицательный); ей рины (даакетра). свай de ; расстояния в свету кеяду сваями соот ветствешо вдоль и поперек продольной оси опоры Sa?, Зу ; фор ш расположения свай в плане ф,. ; числа рядов свай вдоль и по . гарок продольной оси опоры Язе, ftj/ ; "косина" потока - угла меаду .направлением вектора скорости потока и ось» опори п плане ^ Î /с - плановой форма свай.

Таким образом иогдо записать уравнение связи зтих величин в

вздз:

<р(И, d, и*сь J р, £ pi-p, 4 £р, г, <pPj d,

s Ж, Sv qjc, Их, Л y, d) =0.

Используя когод теории подобия и размерностей, получено крите-иальное уравнение следующего вида:

Р -( а^ Пп о' А ^ е г

Ъу+ёс Ьх гас ' (2)

№ Кем о-—;--число Рейнольдса; —. ""^Г ~

оятерий Архикеда; - критерий Галилея, определен-

1й по ширине опоры Д?

Далее была рассмотрена возможность уменьшения числа безразмер-■IX факторов, характешэуйаих геокегрию опоры на свайном фундаменте, (аэалось, что число свай П т , П.Ц , характеризуется входящими критериальное уравнение (2) другими безразмерными комплекса.«®, »этому Лх и можно исключить из рассмотрения. Было принято пеже репение описывать плиту ростверка толщиной ~ , шириной ]р , длиной ^Р • Плановая форма плиты (параметр (рр ) учиты-1лась симплексом Ф- , где - величина срезки угла плктн-

, со /

'Стверка (характеризует плановую форму плиты ростверка, что з свои :ередь определяет различные схемы расположения куста свай в плане).

В работе Канарского Н.Д. било показано, что по критерию Гаяи-я имеется автомодельная область.

С учетом всего выпеотмеченного и некоторьве преобразований вмз— о (2) можно получить следующее окончательное критериальное урав-кие для определения динамической скорости потока, отвечающей нача-трогашя частиц несвязного зернистого материала у опор на срайкых ндаментах: ' , „

п Г г а А. * '

- г ( "га> 7Г> ЙГ' ' ' е + н' ^ ' 6а ' '

(3)

Вторая задача решалась также с использованием методов теории п.обия и размерностей, в результате чего были получеин гсритеризль-. 5 уравнения:

GC -r-í/i , и й- Jü i« // iá.

-Г" | hri, -, л , & , елА£, 4 I êa ?

ti

Sp-Êo £j3-f* Sa

, f-, rpc¡ cCj,

(4)

где и. - скорость набеганного потока; (-10" - тразкыващая скорость при отсутствии в русле опоры;, с ~ принимает значения- Ж ,

У , 2- , ¿2^ , 0,у , <2? - разкзри защитного слоя, соответственно от края отсылки до лобовой, боковых и кордовой" части опоры.

Связь кекду динамической скоростью к средней нераэмыэахгаей вирааается зависимостью

МГ = и^ V -Р- , • (5)

где коэффициент гидравлического трзкия русла Д в-общем виде для различных зон гидравлического сопротивления является функцией критерия Архикзда $гА и отношения М/с/.

А г/Г йы% М.

(б)

На основания результатов, проведенных в работе Алибекова А., получено, что при наличии отношения il/, критерии J-rd можно опустить, потопу что скорость Uf ьшглчена з < a /Ç е* ^

является функцией критерия -¡¡п' . Тогда окончательное критериальное уравнение для размеров хреа&з<г.*д в аояе ¡;с.;кко записать в следующем виде;

О t -г f jL A A'il ÂS.- Я- JL É2-. "57 ~ г[ U£> ' м V ». ¿0 • 'g+fi & у Sy + tfe ;

' efi-¿„ , i ,

7—7"» .~f~i íPoJ d 1 .

Szid. L / . ' (7)

Полученное уравнение (7) следует рассматривать совместно с (5), а при проведении экспержснтальных исследования варьирование симплекса У-fU.о3 осуществлялось но только sa счет изменения скорости потока U , ко и за счет изменения скорости Ll*' , отношения Ц/d и критерия /}rd (т.е. дкакетра частиц грунта с/ ), ' В„грежь»й глевз обоснована необходимость для решения задачи кс- пользовать методы критериального планирования эксперимента; на оено-6

со. аяраорпой кнформациа выбран факторный план эксперимента. В задачу экспериментзльтгх исследований входило определение явного вида функций (3) и (7). Однако, если эксперименты провести классическим (од-нофакторньм) способом, то получается практически нереализуемое число опытов. Задача может быть решена с помощью методов критериального планирования экспериментов.

Обобщение :;зв£йтншс положений. теории планирования эксперимента и ее непосредственное практическое применение показало, что для однозначного и корректного вкбора плана эксперимента в случае поиска подели явления необходимо и достаточно предварительно ответить на зледующие вопросы: I) определение «¡исла факторов; 2) установление вида будущей модели явления; 3) скбор интерзалов и числа уровней варьирования каждого (количественного или качественного) фактора.

Предлагаемая модель явления начала трогания частиц грунта и чи-:ло уровней варьирования факторов первоначально установлены на основе априорной информации о различных типах опор. При выборе числа ^фо'вней варьирования отдельного фактора 'учитывалась ширина интервала . зго варьирования.

Иктг:';-гли варьирования факторов,, характеризуют* геоиетрип опоры на сваЯкых фундаментах, установлешГйа основе анализа размеров пгпови:: и реальных проектов опор, разработанных з институтах 1енг::п-ээтракс !'. Ленгяпротранс."ос7{ учтзга рекамендац;:!! я требовеяяя, - прздь-

ЗЭЛЯОЮв К ОПОр.".'! ТгШОС КОНСТРУКЦИЯ ПШ ИХ ПрООЭТИрэВЕН.'П!,

Кроме того, пет? назначения крупности модельного разнизаемзго гаркала принято зо гл-;?;гант:'з каяхчяэ трах оЗ-тастей сопротизлом:П (гладкой, погзждаоЗ и гзг-драуэтдал)» устщяпйтш В.СЛйюрогсм. -

В результате такого анализа огсокчаюпько щшага еяздувезпо «з-:ер?оли м тссяо урззкзй варьирзгедая бззразкгрян:: хожзксоз пг ураз--ггпш (2):.

- -ч чзкгрз уровня; £о/оо --*1,0 5- 4,0; = о г- 0,0: * 0 * 0,61"

[гдо (/. » О 4- 35 '"й/у « 0,2 * 0,55; О,& »

- ггл! урок;-:;::

¿-■/¿О ' 0,3 * 0,09; = 105 * 700 ,( </, я 0,20 * 0,53 с.;);

/>Уг » 760 - 4-143? (с/г . 0,33 - 1,5 кч); - 44437 * . 737420 ( а'3 = 1,5 г- 4 им): ■ '.'..••'

- Два урезия: ' г " " I ? - - ' *//, - 0,5 ~ 1,0; -^г;- » 0,30 * 0,70; ^¿Г = 0/лО *

* 0,80; М- = 0 4- 0,50; =0,15 + 0, 8.

■ри

Ёактор ер0 , характеризующий плановое очертание лобовой части опора, отнесен к категории качественных с тремя уровнями в&ръироввл-ия (цифрами словесно): 0 - лобовая часть опоры заостренная с углом при Бершинз У0 I - полукруглая; 2 - прямоугольная/ С помозц.» факгоро!

'¿Ре я отношения описываются круглые, квадратные, прямо-

угольные, овальные к заостренные (с углом 90 опоры.

Еозкокность применения математической модели явления определяется двумя видами рабочих формул, описывающих исследуемые процессы, одна из которых представляет собой в общем случае сушу функций независимых переданных (факторов)

у ={,(*,) ьЦц ■'}*( (6)

а другая - произведение функций:

у ^¡<(Х*)-к(Х2)- ... • /л (-**), (9)

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

¿7 у = ¿7 1<(и+Сп кШ": ■■ ^^¿„(Хп) . (10>

Екбор вида формул для нгсяедусшго продгсса осуществляется на основе опыта, интуиции или теорг-п^еотизс г.рздаосшок.

В четвертой глазе приводится описание экспериментальной установки, -излагается методика проведения опытов, аналиэирувтся результаты исследований.

Исследования цроведенн в лаборатории гРусловь-с процессы" СЛГТУ в гидравлическом лотке, имеющем следующие параметры: длину 10,5 м, отрину - 1,02 м, высоту 0,9 м. Дно лотка формировалось горизонтальным из .однородных несвязных грунтов. Модель опоры устанавливалась ка расевдявди 6,3 м от головного устройства. Модель опоры при заданном угле набегания потока устанавливалась с помощью специального 'шаблона. Уровни воды и поверхности дна фиксировались с помощью тестера.

Максимальнве размера модельных опор приняты, исходя из условия допустимого стеснения опорой потока, а минимальные - по конструктивным соображениям. При изготовлении моделей опор за основу были при-8 ' "

няты широко прикшяекые на практике конструкции. Число рядов свай-обслочек в лобовой части опоры изменялось от I до 4, а в продольном направлении - от 2 до 9.

Состав и условия проведения опытов полностью определялись приняты!.« планами. Проведены три серии экспериментов по 32 опыта в каждой для первой задачи (по одной серии для кяядой области сопротивления) и две серии опытов для второй задачи при и/ц™3 1*0 и при .

I; число повторов огштоз двухкратное. Максимальная глубина воды в лотке 25 см принята с цельп обеспечения плоских условий течения.

Для опорн заданной формы критериальное уравнение (3), определяющее величину неразмиваотей скорости для несвязного грунта, ьюяно записать в следующем виде:

Л), (И)

где параметр А вклгзчает в себя все факторы, загис.^з о? конструкции опоры.

С целью оценки влияния на число критерия у/лсУ были со-

строены графики зависимости Д*1* всех гидов опор. На

основании анализа оказалось, как и в случае отсутствия г потоке опоры, возможным выделить три области сопротивления, в свою очередь, это позволило зависимость (II) представить в следугщзм вида

¡/¡Ы =</>{#) где показатель степени П. принимает значения 0,5; 0,43 и 0,35 соответственно в области квадратичного сопротивления С. ^/-</5- 4,5. ЛО4); переходной (760 < /!п/ 4,5 Л О4); гидравлически гладкого русла (106 ¿Ы4, 750). "

Характер я степень влияния критериев, входящих з уравнения (3) и (7), на величину неразыызаюцей скоростями относительнпз размеры крепления оценены на основе статической обработки результатов опытов. Выявлено влияние отдельных критериев иа величину неразшвазязея скорости для квадратичной, переходной а гладкой области сопротивления и на относительные размеры ирэпяешш при ^ 1,0 и ,

¿¿/иг <1,0. "

Ранаированный рад критериев для дананической скорости потока п области квадратичного сопротивления получен в такоа виде:

Н Н Со ^ £0 ^ ¿с •

В перзходной обяаета, 'раюшрованныД ряд критериев представляется в ьлде:

■ А >с(> А - у - А ок-

В гадраетачоскп гладкой облаете сопротивления ряд такоа:

# 4^.4 Ч ч ч Ч ч

^ Н ' Со > ¿о > + ^ & ^ йс *

Сйздуеу ¥шаке ог*этить8 что для веох областей сопротивления ве-• хеяяна. динашчэской скорости потока, отвечающая началу трогания груиуа у опор на свайном фундаменте, меньше для опор с одним продольным рядом свай ( » 0). Дяя двух и более рядов продольных свай { > 0) наблюдается некоторый рос? динамической скорости кра 0 ^ 0,5.

Псслодосакия позволили установить характер влияния факторов на цродош-ый плановый размер кропления О-х .

1Ь сгслэнн ианболываго к>8дейс?вка на отаосение йх/вЬ рад §ак?орэЕ раепавагоего? в какой воскодэоачбльяости при I:

ИГ . & '-г/' ^ И ' & ' * '¿с > £0 * .

^М. ' -у .

^ ^ »л., ,

а

&агщрвгвш5«1 рад £зк50рэз цдо I несколько стосчеа«-- •

- я , ■ Со «» . Се Аг

В,с»ш"з;з фжгороз-на тпергтаа2. пягяешкз раа.:зр кргяхетт ву • В сечче-:: ¿¿/¿/'я< 1,0 осгс^ае^ рзнгдравашнЗ ряд:

а.г > Ф-> л >с/> А> .

Дяшжяш в случав ; ¿^у/0 1,0: Г

J< „ // . /в ^ S« ъ > ik. > iL „

17>e7JI>^> 7T> IT ' S/^et &> > ^ ^

В пятой главе дана полная статистическая обработка роэультатоз экспериментов п- разработанной применительно к ЗЕ!.1 серии ЕС програ:;-

"атемагическая модель, описыгшсз&л изучаемый процг-сс, которая однозначно диктуется принятим планом эксперимента, записывается и следующем виде:

У Кг+2. & XI + £ ¿/х/1-£ & (12)

где X/ - фиктивная переменная, равная всегда единице; X -количественные факторы, в качестве которых зиЗрани на^уральтя логарифм критериев, аходдах в уравнения (3) я (7); $ коэффчця-ента регрессии, определяете по. результатам опытов; О, - сбцез число количественных факторов, определят;ее явления; £ ~ тасяо факторов с числом уровней варьирования Зольйа двух; С - "пело факторов с 4-ия уровнями варьирования.

По результата}.! серий опытов для определения величины нзразг—'^а-кдей скорости потока у опор на свайных фундаментах полу:?:!г, слсдув-аая обобщенная зависимость: '• '

^^(Ц) , . (23)

в которой уЗ - постоянная; Я ■ - принимает значения, характерные для соответствующей области сопротивления; ^ :г ]Г XI ёс/ ( ^ = 1,2,3, ■ I в I, ... 25): ЗУ - извести« функции от логарифмов натуральных критериев, ~ коэффициенты регрессии,

наеденные по результатам'-спатов.

Для определения размеров крепления обобценныз зависимости ¡иге-

ВИДI

9l2L

G'<z

Sias

¿яр ( Л/ J; ■ (14)

earft(J/Jt' ■ Ü5)

Ii

в которых параметр -V , дастся отдельно для разме-

ров СХх и ¡2 у , причем /=4,5". соответствует и/ц30< 1,С,

а -%Г *

Разкер С'? кохно принимать разним ширине опоры.

. В пестоЯ главе приведена методика расчета неразмываодей скорости потока к крупность кгилет, устойчивого к размыву в районе опор на свайных фундаментах.

-Здесь могут встретиться две задачи.

I - для данного материала, слагающего дно потока, известны форма опоры с ростверком и сваями и глубина воды У ; найти нераз№-вавдув скорость потока. '

2. Подобрать крупность материала, устойчивого к размыву и относительные размера защитного^слоя у опоры заданной 'формы.

Первая задача может быть решена следугаим образом. В соответствии с предложенной методикой вычисляем факторы (критерии ;( симплек-^-сы), затем найдем число , а следовательно, и динамичес-

кую скорость Ц*<> при известных величинах у° и ^ Определим затем коэффициент А .для натуры, далее вычислим Средние скорость потока, при которой начинается размыв у опорн. •

Во второй задаче обычно неизвестна скорость потока, н&£>ега:-;кцего на опору, и "косина потока" (угол ), так как подходные дамбы К'ыостовокф' переходу перекрывают часть поймы реки, так что при прохождении паврдковых вод они -сосредотачиваются в подмостовом отверстии. Несмотря ка . сооружение "специальных струенаправлящих дамб, добиться равномерного распределения скорости потока по всему сечению . под мостом не удазтея: пря этом имеет место "косина потока". Вследствие увеличения удельных расходов вода и скоростей течения по сраЕ-нсд;;а с бытовыми под ко с том происходит, так называемый, "общий раэ-шв" русла, что осложняет еще больше картину течения..

Решить эту задачу кокн'о путем постановки специальн-х экспериментов, которые можно провести сравнительно несложно на физической модели кастового пзрзхода с воздушным потоком. Такая модель позволяет подобрать форму и длину струенаправляющих сооружении, которые дают, минимально возможную неравномерность распределения скорости течения под мостом и минимальную "косину потока". Эти данные позволяв? 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 .. " д. . ■ • •

этих опытов могут быть использованы для проведения расчетов, связанных с определение« глуйига воронок костного размыва у различных опор с учетом скорости набегающего на них штока и его "косины". Упрощенные расчеты можно делать по средней скорости течения воды под 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 .

Во второй задаче неизвестна крупность материала у опоры, устойчивого к размыву, поэтому критерия Архимеда становится числом подобия. Кроуч того, крупность материала входит в качестве линейного мчсзтаба в число Рейнольдса. В этой связи во второй задаче возникает необходимость поиска критерия подобия.

В качестве такого южно использовать критерий Нелегала, который получается путем комбинации чисел ^ З х о и гг> следупзда

Ясно ¿1* а

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

I) если ДГ2> 4,5.10 , то 10 /1

Дгр .. Г« 1

~(е* к«*)

2) если 7&С 4. Лщ 4,5.Ю4, то:

О -J2._-- . (18)

^ к&*)

Б 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), (16) тлело Игр является исноиыы.

одесь se приведены результаты расчетов величины неразиыващой скорости потока и крупности ка.\яя крепления у опоры на свайгам фундаменте по нагвЯ гмгтодика с результатам« аналогичных расчетов у о по pi- с массивным фундаментов по .'.'этодике Чан Сравнение

лон.'йало, что использование опор на свайных фундаментах существетаэ уменьшает крупность крепления, запагдавдегз опору от подмыва, следо-

13

затоаькэ, дсгаа»- 09 сз&иювгцсви Сокао »ягодной и в этоа отношении. Тшао правздеда рсаульуата расчета кругоюоти иатериава и размеров вяоиэди г.рзплэния у одар моста черзз реку Юргбэй.

В в в о д и-

Как показал обзор литературные нсточяикоа, неразмысагаей скоро. сгьв тюка в райокз опор достав» переходов и зашитой опор от нзет-. кого раг^'^а занимались >.з»г*.;с- исследователи. Однако, отсутствие сд'.ка?, ио-юдйка вссягдоьсний к обработка данных их результатов яви-хзоь яр;:«««?. едэгообр&зяя расчетных §орцуя, обладающих -азлкчнюгл !-:сдос'хг.?кга:. Тэдоо пологенйе объясняется сяохшостьо явления и мно-ьзггеа« определи,его фактораь, е. такге отсутствием научно обо-Сг!ЗЕ"Я"-;ог<! подкода к г.;одвлг;р:>Еал::ю явления с позиция кэтодов теср;;;: пздл .ь.л т»: доизриэдесЯ, из-за чзге результата, получгнныз на кодера, па кэху? бита ка^зечягаш на нодурт-й углов;«.

Эгэ определяло осмовнуо ц£».*.$. настондзй работу: на основании мопеда подоЗкя и рагкорксегс-З получить критеризлыше уравнения, сяр5Д€-Л;гсч;';а величину нвразинваяззй скорости потока для несвяэкьтс г&унтос у опор на сва^&д: Ззгндамснтах (фэр^ла (2) , провести иссле-доягяяя душ оценка елляклй парсу,зтрэп, опродслязждих явления и на кх ¿ркеиздадо пэ зсяйто опар от размывов, й ан^г.'.&а, сувдшзуаск и ггхюктнруегсге мостовых пе-сгз}^!):; г:а еЬа с ^.дг.гзи'га;: установлено, что скорость потока, ир; ■ у «л;ли.г подс^'кк грунта, з£>е;:с;;г о г 23 ¿.цзи-Ч0'.л~.х ьогмчл'Л. С по.о^дэ теор;:;; юдоЗкк и размерности с учетом ( СС;13С" .пр.:» 1:.лгу'сс;о критериальное уравнение (2), еедррппра 15 для установлен-:;: некого еп-

ik.cs:» с^о&гств экешро&ктагышз к?глсдо-ьлч";.: и крлггшл^ьнзго планирокаи:;; гкепор:-

вгегэдкжягя я&эгэдя«;- с&вх&я» екгду^.*,«: ызодо; I. ¿Ъ^но^акд.' что с.елта'.на сре„чэй скорости пуга;::. Но , гжсръГ; петаггзген ртаиг грунта у оюр на ссак;;;:?; фундаконл'е::, фукггга;: ктсиория Арз^геда и ряда фатгэров, опргдглдкгкх-сп опару; а тгетс угса ' сС направлениям:;

552101« ска|.ао5'я потока я осиз опор:: г. п*«» ¡в праг.тккз сгроктель-стса г.-.эс1*аап: пгдкзсэдо» с-агпл ухсои связан терки; "косина потока").

1-ч •

2. Используя «год дяспэрсскоигаго анализа сасгоалон рангхярввпи-

ни" ряд влияний фаморея на велкчгяну неразгетаетй скорости потока д.-;л тгсх областей соирог.пглет'я.

3. Предложена столика росиста круп.-сстз эт?ор::гла, огге.'лаа-»-го «округ спорч на счзрлсм $унд0;!0н?9, уотсГдаго го :: ракету. Определено плездь > -'¿¡¡лскл, пп«оср* мьные раз*.:зрк которой гогго рос*?:? -•¡•«•гь по фор-"/лй..4 (14), (15). "Д'олвд-г.г наЗрое:;:! додана бы'Лг кэ 5.-знгз

5 £) . где' - крупность готатдала г

наброске.

Установлен ранжированный ряд аяягния определять« факторов на кагдня параметр алозадя заяятного слоя, найдеш .-фактор! I,вяитнка "оторух несущественно.

5. Обнаружено, что нзеозггадеико направления сектора скорое*::; поток» с осыз спора в плане ("косина потока"), супесте-гинта обра-оо« влияет на поперечякЯ гоганоЕК-Л размер шюз»зди зештаого слоя по сравнения с продольнгп размером этоП плссщди.

Сделанные выгода справедливы вря изкзнензя факторов в гнтерад-лах, указанных п главе 3.

В дальней»» нэо&тдииз иссяедозатн г-опрос зедкта от шетгюго раэ^ва опор 'на свайных фундаментах а связных грунтах и с использованием других защитных '..атзриаяэв.