4.5. Расчет местного размыва

Местный размыв является результатом локального нарушения гидравлической структуры потока при обтекании опор мостов, голов струенаправляющих дамб, траверсов и т.д. Местный размыв наиболее опасен для опор мостов. Развиваясь у передних граней, он может привести к потере их устойчивости (по этой причине подмытая опора всегда падает вверх по течению). В связи с этим, при фундировании опор мостов помимо природных деформаций и общего размыва необходимо учитывать местный размыв у передних их граней.

Наибольшее распространение для расчета местного размыва получила теоретико-эмпирическая формула И.А. Ярославцева

для расчета в несвязных грунтах:

h_в=К∙К_ , (38)

для расчета в связных грунтах:

h_в=К∙К_ , (39)

где К – коэффициент, зависящий от относительной глубины потока, принимается по таблице 10;

V_нер – неразмывающая средняя скорость для связных грунтов, в которых развивается общий размыв (определяется по табл. 11);

Таблица 10

hрм/воп	К для
	русла	поймы
5,0 3,0 1,0	0,38 0,44 0,73	0,62 0,68 0,97

К_ – коэффициент, учитывающий форму опоры и принимаемый равным : для прямоугольных опор – 12,4; для цилиндрических – 10,0; для овальных – 8,5; в_оп – средняя ширина опоры, м; h_pм – максимальная глубина после общего размыва, м.

Таблица 11

Грунты	Разновидность грунтов	Объемный Вес, тс/м3	Глубина потока, м
			0,4	1	2	3
			Средние допустимые скорости течения, м/с
Глины тяжелые и тощие суглинки	Малоплотные Средней плотности Плотные Очень плотные	1,2 1,2-1,65 1,65-2,05 2,05-2,15	0,35 0,70 1,00 1,40	0,40 0,85 1,20 1,70	0,45 0,95 1,40 1,90	0,50 1,10 1,50 2,10
Лессы	Средней плотности Плотные Очень плотные	1,2-1,65 1,65-2,05 2,05-2,15	0,60 0,80 1,10	0,70 1,00 1,30	0,80 1,20 1,50	0,85 1,30 1,70

g = 9,81 м/с – ускорение силы тяжести;

V_оп – скорость набегания потока на опору в м/с определяется для наиболее глубокой вертикали подмостового сечения на момент окончания общего размыва по ориентировочному выражению:

V_оп=V_рм∙ , (40)

_р – коэффициент формы русла, _р= h_{рб max} / h_рб;

V_рм – средняя скорость течения в русле под мостом после завершения общего размыва, м/с:

;

V_оп – скорость набегания потока на пойменную опору в м/с определяется равной средней скорости течения на пойме после общего размыва V_оп= V_пм .

При расчете местного размыва в разнозернистых грунтах следует учитывать возможность отмостки дна крупными фракциями. В этом случае при расчете по формуле (38) в расчет вводится размер наиболее крупных фракций, содержащихся в грунте в количестве 15-20%.

Формула И.А. Ярославцева применима для скоростей течения, при которых не происходит разрушения структурных скоплений наносов - гряд. Практически ее применяют при скоростях течения до 4 м/с.

Другой зависимостью для расчета местного размыва, построенной на основе обработки многочисленных данных натурных измерений, является формула М.М. Журавлева:

h_в=1,1∙ , (41)

где – коэффициент, учитывающий форму опоры, принимается по табл. 12.

Таблица 12

Тип опоры	Вид опоры	К* при нормальном набеге потока на опору (=00)	Тип опоры	Вид опоры	К* при нормальном набеге потока на опору (=00)
1		0,85	5		1,25
2		1,05	6		1,00
3		1,00	7		0,70
4		1,25	8		0,65

V_взм= – взмучивающая скорость, м/с;

W – гидравлическая крупность размываемого грунта (скорость выпадения частиц в спокойной воде) в м/с определяется по шкале В.Б. Архангельского (табл. 13);

d – средний диаметр размываемого грунта, м;

Таблица 13

d, мм	W, м/с	d, мм	W, м/с	d, мм	W, м/с	d, мм	W, м/с
0,01 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30	0,0001 0,0018 0,0069 0,0156 0,0216 0,027 0,324	0,35 0,40 0,45 0,50 0,60 0,70 0,80	0,0378 0,0432 0,0468 0,054 0,065 0,073 0,081	0,90 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50	0,088 0,094 0,126 0,153 0,177 0,193 0,209	4,00 4,50 5,00	0,223 0,237 0,249

n – показатель степени, принимаемый равным:

при , то n= 1; при , то n= 0,67;

V_вд= – взмучивающая донная скорость, м/с.