книги / Местный размыв у опор мостов
..pdfГлава 1
МЕТОДЫ РАСЧЕТА МЕСТНОГО РАЗМЫВА И ОЦЕНКА ИХ ТОЧНОСТИ
1.1.МЕТОДЫ РАСЧЕТА
За последние 20 лет в практике проектирования мостов применялись методы расчета, выполненные в основном в разное время пятью авторами: А. М. Латмшенковым (1943—1960 гг.), И. А. Ярославцевым (1956 г.). В. С. Муромовым (1969 г.),
В.С. Алтуниным (1972 г.), Д\. М. Журавлевым1 (1977 г.).
Вэтот период, когда данные натурных измерении еще толь ко накапливались, появлялись н другие предложения по расче ту местного размыва, по они вследствие грубого подхода к Построению формул п отсутствия сопоставлении с данными фактических наблюдений, в практике проектирования не при вились, и влияния па развитие теории вопроса почти не ока
зали.
Формула Л. М. Латышенкова. По данным этого автора [20], местный размыв у опоры происходит вследствие образования нисходящих токов, вызванных подпором от волны набегания потока на опору. Эти токи вместе с подходящими токами обра
зуют валец |
с горизонтальной осью вращений высотой 0,125о |
|
и шириной |
2,756 (здесь 6 — ширима опоры). Донный |
валец и |
размывает дно перед опорой, создавая интенсивную |
циркуля |
цию, переходящую в две ветв.и вихревого шнура, опоясываю щего опору на дне воронки размыва.
Автор различает следующие элементы структуры потока: волну набегания потока на опору; нисходящие токи перед опо рой; вихревое кольцо; восходящие токи с зоной подсасывания.
Исследуя в лаборатории ВОДГЕО местные размывы у мо делей цилиндрических опор диаметром 1,1—1,8 см при глуби нах потока 0,22—0,44 м и скоростях 0,2—0,35 м/с, А, М. Лагышенков в 1948 г. предложил формулу для определения глуби ны воронки местного размыва
где а(— коэффициент пропорциональности, имеющий среднее |
значение |
V — средняя скорость потока, м/с; Ь —диаметр круглой опоры, |
м. *| |
1 Метод Союздорнии (1977 г.), в котором решается ряд |
вопросов, |
ннкшнх при сопоставлении методов с натурными данными, |
расемоцч I |
1.4. |
|
откоса воронки, приближенно равный углу естественного откоса мокрого* грунта (для песчаного грунта фо=30**); Уо — неразмыващая скорость потока по В. Н. Гончарову, м/с; Я — глубина потока после общего размыва, м.
В 1960 г. А. М. Латышенков публикует вторую редакцию формулы
* = * , * * » ] / " • |
(1.2> |
где а 2 — коэффициент пропорциональности, в среднем равный 0,52; |
К ф — |
коэффициент формы опоры (для круглой опоры /Сф—1,0); «о— неразмываю щая скорость, определяемая по формуле, предложенной А. М. Латышенковым
„о = 5Я0.2/*33. |
(1.3> |
Полагая, что местный размыв достигает наибольшего значе ния и далее не увеличивается, при некоторой скорости «оь ко
торая |
в |
1,3 раза |
превышает |
неразмывающую |
|
скорость, |
|||||
А. М. Латышенков получает наибольшую глубину размыва: |
|||||||||||
|
|
|
лт.х = о,7/Сф/ |
^ . |
|
|
|
|
(1.1) |
||
На основании формулы (1.4) автор приводит пределы мак |
|||||||||||
симального |
размыва |
при |
1/01= (0,42-г-1,25) |
м/с |
и |
глубинах |
по |
||||
тока 7/= (5-г-10) м: для мелкозернистого песка |
(</= 0,25 |
мм) |
|||||||||
Лтаз| = (1,2ч-1,4)КфЬ] для |
галечного |
грунта |
(</=10 |
мм) /г,пах = |
|||||||
= (1,7-г-2,0)/СФ&. |
что |
в формулах (1.2) |
и |
(1.4) |
отсутству |
||||||
Следует |
отметить, |
||||||||||
ет такой важный параметр местного размыва, |
|
как |
глубина |
||||||||
потока, |
а коэффициенты |
пропорциональности |
имеют |
размер |
ность. Кроме того, в формуле (1.4) глубина местного размыва прямо пропорциональна неразымывающей скорости, что проти воречит физическому смыслу явления.
Формула И. А. Ярославцева. Формула основана на иссле дованиях механизма формирования местного размыва у мосто вых опор. По И. А. Ярославцеву, он заключается в следующем.
При набеге потока на опору в результате удара струй о ло бовую грань опоры кинетическая энергия поступательного движения жидкости переходит в* энергию давления. Избыточное давление в части потока, непосредственно соприкасающейся с лобовой гранью опоры, и возникающий в связи с этим пере пад давлений между этой частью потока и остальным потоком приводят к преобразованию энергии давления в кинетическую энергию поперечных и нисходящих течений. Достигая дна, ни сходящие струи отражаются от него и, образуя вихревой валец, интенсивно выносят грунт вдоль боковой грани опоры.
Добавочное (сверх гидростатического) давление у лобовой грани опоры, определяющее энергию нисходящих в воронку струй, согласно теории удара,
Ашб = оЧу.
Потеря энергии при опускании нисходящих сгр>н и норонку размыва И. А. Ярославцев связывает с массой или дж^ччром частиц вымываемого грунта. Эти потери пропорциональны длине пути, на котором они произошли, т. е. глубине воронки Л. Отсюда
А= *' [Анэб-/(<*)]•
Теоретические и экспериментальные исследования И. А. Яро славцева показали, что избыточное давление может быть вы ражено тремя раздельными параметрами, а функция !(ё) — произведением ЗОё. С учетом этого глубина воронки размыва [38]:
А = /С'фКг, ( а + К н о ’Чд — ЗОД*.-,, |
|
|
где К ' ъ — коэффициент формы опоры, равн |
й для круглой опоры. Ю.о |
для |
прямоугольной— 12,4; К о —Д о - ; ( § Ь)) н 1\ н |
~ / { Н ; Ь ) коэффициенты скорости |
|
и глубины потока; а=0,6ч-1,0 — постоянная, характеризующая форм> |
эпю |
ры скоростей на вертикалях в русле и на поймах: о — средняя скоростг. по |
||||
тока; </65— расчетный диаметр |
фракций грунта |
(диаметр |
наиболее |
..чих |
частиц, содержание которых в |
пробе грунта не |
мене Го |
по масс |
|
Формула (1.5) размерна. Глубина местного размыва, рас считанная по этой формуле, отвечает случаю отсутствия по ступления наносов в воронку местного размыва (у<о0. где с*. — неразмывающая скорость), что соответствует максимальной глубине из возможных. При определении размыва в мелкозер нистых песках с размером фракций до о мм вторым членом формулы (1.5) можно пренебречь. Формула (1.5) пригодна и для расчета размыва в связных грунтах. В этом случае второй член формулы заменяется выражением бгчгоси/#. содержащим неразмывающую скорость для связного грунта.
Ряд специалистов [10, 27 и др.1 отмечал, что в формуле (1.5) неправомерно снижается глубина размыва с ростом глубины потока, что показывает коэффициент Кн- Действительно, с ростом глубины потока глубина размыва должна увеличивать ся. Вследствие отмеченного недостатка формула (1.5) в зоне больших глубин потока даст весьма существенное (до 2 раз и более) снижение расчетных глубин размыва по сравнению с фактическими.
Рассмотрим коэффициент глубины потока К и подробнее. Для его трак товки И. А. Ярославцев использовал теорию воли, согласно которой доба вочное (сверх гидростатического) давление от волны по глубине выражает ся экспонентой с отрицательным степенным показателем
Р б = |
Р ехр (-С///Х), |
|
|
|
|
где р — давление на глубине Н |
от рассматриваемой точки; X —длина волны; |
||||
с — коэффициент, который находится |
опытным |
путем; // — глубина потока. |
|||
Полагая, что длина волны равна ширине опоры, |
коэффициент К и |
автор |
|||
выражает в виде: |
|
с,ехр( |
|
|
|
|
К н |
с Н Ь ) , |
|
||
где С\ — коэффициент пропорциональности, который |
находится также |
они: |
|||
ным путем. |
|
|
|
|
|
откоса |
воронки, приближенно равный углу |
естественного |
откоса |
мокрого- |
грунта |
(для песчаного грунта <р0=3<У); п0— |
неразмыващая |
скорость |
потока |
по В. |
Н. Гончарову, м/с; Н — глубина потока |
после общего |
размыва, м. |
В 1960 г. А. М. Латышенков публикует вторую |
редакцию |
формулы |
|
А= *аКф»1/ - ^ * |
(1 -2} |
где а2— коэффициент пропорциональности, в среднем равный |
0',&2; /Сф — |
коэффициент формы опоры (для круглой опоры /Сф = 1,0); — неразмывающая скорость, определяемая по формуле, предложенной А. М. Латышенковым
О0 = 5Я 0.2/ . з з > ( | . 3>
Полагая, что местный размыв достигает наибольшего значе ния и далее не увеличивается, при некоторой скорости о0|, ко
торая |
в |
1,3 раза |
превышает |
неразмывающую |
|
скорость, |
|||||
А. М. Латышенков получает наибольшую глубину размыва: |
|||||||||||
|
|
|
Лшах = 0.7Кф)Л^ |
|
|
|
|
|
(Ы) |
||
На основании формулы (1.4) автор приводит пределы мак |
|||||||||||
симального |
размыва |
при |
»01= (0,42 ч-1,25) |
м/с |
и |
глубинах по |
|||||
тока Н= (54-10) м: для мелкозернистого |
песка |
{(1=0,2Ъ мм) |
|||||||||
Лтах= (1,2-г-1,4)КфЬ; для |
галечного |
грунта |
(</=10 |
мм) Лт ах= |
|||||||
= (1,7 ч-2,0)/СФЬ. |
что |
в формулах (1.2) |
и |
(1.4) |
отсутству |
||||||
Следует |
отметить, |
||||||||||
ет такой важный параметр местного размыва, |
|
как |
глубина |
||||||||
потока, |
а коэффициенты |
пропорциональности |
имеют |
размер |
|||||||
ность. |
Кроме того, в формуле (1.4) |
глубина |
местного |
размыва |
прямо пропорциональна неразымывающей скорости, что проти воречит физическому смыслу явления.
Формула И. А. Ярославцева. Формула основана на иссле дованиях механизма формирования местного размыва у мосто вых опор. По И. А. Ярославцеву, он заключается в следующем.
При набеге потока на опору в результате удара струй о ло бовую грань опоры кинетическая энергия поступательного движения жидкости переходит В) энергию давления. Избыточное давление в части потока, непосредственно соприкасающейся с лобовой гранью опоры, и возникающий в связи с этим пере пад давлений между этой частью потока и остальным потоком приводят к преобразованию энергии давления в кинетическую энергию поперечных и нисходящих течений. Достигая дна, ни сходящие струи отражаются от него и, образуя вихревой валец, интенсивно выносят грунт вдоль боковой грани опоры.
Добавочное (сверх гидростатического) давление у лобовой грани опоры, определяющее энергию нисходящих в воронку струй, согласно теории удара,
Ацзб = &1е-
Потеря энергии при опускании нисходящих струн и воронку размыва И. А. Ярославцев связывает с массой или диаметром частиц вымываемого грунта. Эти потери пропорциональны ■длине пути, на котором они произошли, т. е. глубине воронки к. Отсюда
А = й ' [/»11Эб— /(< /)].
Теоретические и экспериментальные исследования И. А. Яро славцева показали, что избыточное давление может быть вы ражено тремя раздельными параметрами, а функция /(^) — произведением 30с(. С учетом этого глубина воронки размыва
[38]: |
Л = К ' ф К у ( а |
+ |
|
«’/Я — З М * . |
|
|
) |
|
|
К и |
|
|
(1 .5 |
||||
где К 'ф — коэффициент формы опоры, |
равный для круглой опоры, |
10,0. для |
||||||
прямоугольной— 12,4; К 0=/(о-Цд Ь) ) и Л// ^Д И /Ь ) коэффициенты |
скорости |
|||||||
н глубины потока; |
а = 0,64-1,0 — постоянная, |
характеризующая форму |
эпю |
|||||
ры скоростей на вертикалях в русле и на поймах; о — средняя скорость |
по |
|||||||
тока; <1ЬЪ— расчетный диаметр фракций |
грунта (диаметр |
наиболее |
крупных |
|||||
частиц, содержание которых в пробе грунта нс мене Г5 % по массе). |
|
|||||||
Формула (1.5) размерна. Глубина местного размыва, рас |
||||||||
считанная по этой формуле, |
отвечает |
случаю |
отсутствия |
по |
||||
ступления наносов в воронку местного размыва |
(у< уо, где |
— |
||||||
неразмывающая |
скорость), |
что |
соответствует |
максимальной |
глубине из возможных. При определении размыва в мелкозер нистых песках с размером фракций до 5 мм вторым членом формулы (1.5) можно пренебречь. Формула (1.5) пригодна и для расчета размыва в связных грунтах. В этом случае второй член формулы заменяется выражением 6т*о2осп/б\ содержащим неразмывающую скорость для связного грунта.
Ряд специалистов [10, 27 и др.] отмечал, что в формуле (1.5) неправомерно снижается глубина размыва с ростом глубины потока, что показывает коэффициент Кн. Действительно, с ростом глубины потока глубина размыва должна увеличивать ся. Вследствие отмеченного недостатка формула (1.5) в зоне больших глубин потока даст весьма существенное (до 2 раз и более) снижение расчетных глубин размыва по сравнению с фактическими.
Рассмотрим коэффициент глубины потока Кп подробнее. Для его трак
товки И. А. Ярославцев использовал теорию воли, согласно которой доба вочное (сверх гидростатического) давление от волны по глубине выражает ся экспонентой с отрицательным степенным показателем
Ра = р ехр (—с ///А),
где р — давление на глубине Н от рассматриваемой точки; — длина волны; с — коэффициент, который находится опытным путем; Н — глубина потока.
Полагая, что длина волны равна ширине опоры, коэффициент К» автор
выражает в виде:
Кн = скехр ( - с Н'Ь),
где с( — коэффициент пропорциональности, который находится также ным путем.
Таким образом получено резкое снижение коэффициента К н с увеличени
ем отношения Я/6 или глубины Я.
При обработке серии опытов для получения Кн автор, повидимому, искал функциональную зависимость не с глубинами размывов, а с исправленными их значениями делением на про
изведение К-, — • Поэтому был получен |
результат, укладыва- |
ё |
противоречащий |
ющийся в принятую расчетную схему, |
физическому смыслу явления.
В противоположность снижению добавочного давления по глубине имеется и другая закономерность, также прослежен ная И. А. Ярославцевым, — это возрастание в нижней части потока скоростей нисходящих токов у передней грани опоры. Возрастание происходит примерно с половины глубины потока и достигает максимума на дне русла. В пределах глубины воронки размыва скорости нисходящих токов несколько снижа ются. Максимальное увеличение скоростей нисходящих струй на дне русла, если судить по построенной И. А. Ярославцевым эпюре, доходит до 2,6 раза.
Из этого вытекает, что основу механизма разработки во ронки размыва составляют нисходящие струи, скорость кото рых тем больше, чем больше глубина потока. М. Бонасоундас [39], например, использовав, теорию потенциала и уравнение движения жидкости Эйлера, получил скорость нисходящих то ков по передней грани опоры
Щ = V{у -п - |
V-у) - г 25 (Н — У), |
|
(1.6) |
||
где Уа, уи— скорости соответственно |
поверхностная и на ординате V (нача |
||||
ло координат совпадает с плоскостью дна); Я — глубина потока. |
|
|
|||
Вблизи дна скорость нисходящих токов, если не учитывать |
|||||
шероховатость русла, описывается уравнением |
|
|
|
||
АД = У 2е Н |
|
|
(1. 7) |
||
т. е. находится в прямой зависимости |
от глубины |
потока |
Я |
||
возле опоры. |
|
|
|
|
|
Отметим, что близкое к М. Бонасоундасу выражение при |
|||||
донной скорости было получено А. Я. Миловичем |
[25]: |
|
|||
|
|
|
|
0.7,л) |
|
и автором этой книги при обработке фактических |
данных |
по |
|||
местному размыву (см. формулу (3.18)). |
|
|
|
|
|
Что касается избыточного |
давления |
потока |
на |
опору, |
то |
наименьшее его значение на уровне дна способствует увеличе нию кинетической энергии потока вихревым движениям струй и образованию опоясывающих опору шнуровых движений,
14
складывающихся в кормовой части опоры с подсоса.
Известен [3] упрощенный вариант формулы |
(1.5). при выво |
||||||
де которой принималось, что для больших глубин |
потока (по |
||||||
рядка 15—20 |
м) |
коэффициент |
|
глубины |
/(я = 0,05 |
и а —Л'я = |
|
= 0,65 = соп$1, |
а |
коэффициент |
скорости |
получен |
\-.ъ основании |
||
экспериментальных исследований И. А. Ярославцева |
|||||||
|
|
Кг , = 0,58 |
Ь ) ~ ол |
|
|
|
|
Тогда глубина воронки местного размыва |
|
|
|||||
|
|
/ 1 - 3 ,8 Д'ф (о*#)0* Ьпл - Ж . |
|
(1.,ч) |
|||
В приведенной формуле коэффициент формы опоры |
уже |
сравнивается |
|||||
с 1,0 (для круглой опоры /Сф=1,0), |
а не с Ш’,0 как б формуле (1.5). |
Формула (1.8) не улучшает ранее принятую И. А. Ярослав цевым зависимость (1.5), так как она распространяет и на малые глубины потока значения коэффициента Ки. вычислен ные для больших глубин, чем еще более увеличивает расхож дение расчетных глубин размыва (в сторону их снижения) по сравнению с фактическими данными.
Следует, однако, отметить ценность разработок И. А. Яро славцева, поставившего по существу впервые вопросы прогноза местного размыва на научную основу. Не потеряли своего зна чения и его тщательно выполненные эксперименты по вскрытию кинематических характеристик набегающего на опору потока.
Формула В. С. Муромова. Вошедшая в Технические указа ния ВСН 62-69 (34] формула построена так, что за основную величину принята предельная глубина местного размыва у ци линдрической опоры при о= о0
, |
6,24, н |
(1.9) |
/»о=---- г- |
||
|
К/*)3, |
|
где Я — глубина потока, м; Э,=0,18(6/Я)°’8 ; |
— гидравлическая крупность, |
м/с; и 0 — неразмывающая скорость, м/с, определяемая по формуле Б.’П. Студеннчннкова:
= НЛ , (1.10)
где й — средний' диаметр фракции наносов, м.
При поступлении наносов в воронку размыва (о>со) наи большая глубина местного размыва
Л = (л0 + 0,014 |
б) #СФ К а , |
апри осветленном потоке (у^ о0)
о— \0.75
где /Сф н К а — коэффициенты формы опоры и косины потока; V,, — началь
ная скорость размыва для песвязаных грунтов, определяемая по выражению
^, = V о т |
у . |
(1-13) |
где й — средний даметр фракций наносов. |
Степенной показатель |
у — обычно |
колеблется от 0,2 до 0,125' в зависимости от Н/й, а начальная скорость —
0,2—0,6 от о0При связных грунтах она составляет 0,9 о0.св.
При построении формулы (1.11), помимо лабораторных опы тов, были использованы полунатурные опыты на реках Оке и
Протве |
(49 опытов) и данные натурных замеров на реках Аму |
|||
дарье |
(20 замеров), Агул (один замер) и |
Волге у |
Саратова |
|
(три замера). Сопоставление этих данных |
с |
лабораторными |
||
экспериментами показало, что по отношению |
к ним |
глубины |
||
размывов при полунатурных опытах меньше в |
1/0,91 = 1,10 ра |
за, а натурные меньше в 1/0,79=1,26 раза. Этими сопоставле ниями обоснован коэффициент 0,014 в формуле (1.11), но не формула в целом.
В. С. Муромовым предложена также формула для расчета местного размыва в связном грунте
у\0,75
( 2 - ---------- |
1| КфКа . |
(1-11) |
в которой неразмывающая скорость а0.св определяется по пре образованной формуле Ц. Е. Мирцхулавы [26]. При этом учте но, что разрушение связного грунта при размыве происходит отрывом отдельностей средним диаметром 4 мм. Расчетное сцепление в грунте принято равным 3,5% от средней (норма тивной) усталостной прочности на разрыв; коэффициенты одно родности и условий работы приняты равными 1, а коэффициент перегрузки равным 4,0. В результате
|
«ос» = |
^ (3,34 + |
1е Н) / 0 |
, 1 5 > Ср , |
(1.15) |
|
где |
е — коэффициент снижения неразмывающей |
скорости; когда |
поток вле |
|||
чет |
более 0,1% мелких |
песчаных |
наносов, |
е |
принимается равным 1,4. В |
случае осветленного потока е=1',0'. Расчетное сцепление в грунте Ср, приве денное в формуле, имеет размерность 104 Па.
Первый множитель, входящий в формулу (1.14), Н0 опреде ляется по формуле (1.9), в которой гидравлическая крупность принимается для эквивалентного по размываемости несвязного грунта, средний диаметр фракции которого (в метрах) нахо дится из формулы (1.10) неразмывающей скорости, предложен ной Б. И. Студеничниковым
= о‘0/168/У. |
(1.16) |
Формула В. С. Муромова вызывает ряд замечаний. Основ ной величиной в ней является глубина «предельного размыва»
16
при V = V^. Из формулы (1.9) видно, что глубина прямо пропор циональна гидравлической крупности наносов и\ а зю проти воречит физическому смыслу формирования местною размыва. Такая пропорциональность дает увеличение глубины размыва вместо снижения с ростом параметра крупности наносов.
Параметр Но в формулах (1.11) и (1.12) при о= уо является общей величиной как для случая поступления наносов в ворон ку размыва, так и для осветленного потока. Между гем глуби на местного размыва при осветленном потоке зависит от отно шения Ь/Н и увеличивается с ростом у/у0 по-разному (см. гл. 3). При Ь/Н>1 глубина размыва в осветленном потоке бу дет превосходить глубину размыва при движении наносов, а при Ь/Н< 1 будет меньшей.
Показанные здесь условия формирования местного размыва в зависимости от режима наносов в формулах В. С. Муромова не отражены. Многочисленные расчеты показывают, что дроб ный член в формуле (1.12), т. е. (V Пи)/(»о — »«*) меньше единицы или равен ей. Это означает, что глубина местного раз мыва в осветленном потоке меньше Н0 или равна ей. В то же время, сравнивая формулу (1.12) с формулой (1.11), где к Н0 добавляется дополнительный член, можно убедиться, что опре деляемая по последней формуле глубина размыва в условиях движения наносов будет всегда больше глубины при осветлен ном потоке, что не отвечает теории рассматриваемого вопроса.
Недостаток имеет и формула (1.11). В этом можно убедить ся из выкладок, сделанных инж. В. Г. Ходоровым (1977 г.). Подставив значение Р1 в формулу (1.9), обозначим группы со множителей в числителе и знаменателе формулы следующими величинами:
|
= 6.2-0,18 (ЬН)°'т |
Н = 1, !2 //0,1 |
|
|
К = |
(г/1/о)0,1в//~0,87 |
. = 0,867 |
Возьмем первую производную дП/дЬ: |
|||
дИ_ |
т Ьа |
1 (1 - 6 ’ 1п К) + 0.014 -— - |
|
оЬ |
КЬл |
|
и |
Поскольку можно подобрать такие сочетания независимых Н, V и й, при которых полученное выражение первой производ
ной будет равно пулю, то, |
счепщно. |
исследуемся |
функция |
||||
экстремальна. |
на примере. |
Задавшись |
глубиной |
потока |
|||
Это положение рассмотрено |
|||||||
Н = 2 м, скоростью V — Г,2© м/с и средним диаметром наносов Д=1 |
мм, мож |
||||||
но построить график Н = 1 ( Ь ) , из |
которого |
видно (рнс. |
1.1), что |
глубина |
|||
размыва имеет два значения /1т«хав2<75 м |
и /1т т = 2,50' |
м, полученных соот |
|||||
ветственно при 6=9,Э м и 6=21 |
м. Отсюда |
можно |
эакпючнть, |
|
что для |
||
уменьшения глубины размыва выгоднее эапросктнроиап. |
опору |
ширннсн |
21 м, а не 9,5 м. Это свидетельствует о возможности получения по форму ле (Г.11) как завышенных, так и заниженных глубин размыва
|
|
| Следует также отметить, что вхо |
|||||
|
|
дящую в формулы (1.12) и (1.13) |
|||||
|
|
начальную |
скорость |
размыва |
а„ |
||
|
|
трудно объяснить. Эта скорость по |
|||||
п 20 28 |
зв ьи |
лучена |
на |
основе |
эксперимеиталь- |
||
ных исследований равенства состав- |
|||||||
* |
' |
шлющей |
вальца |
у опоры с дойной |
|||
Рис. 1.1. Схема к анализу фор- |
неразмывающей скоростью. Поэтому |
||||||
мулы (1.11) |
|
разность |
V — Vн неправомерна, |
так. |
|||
|
|
как здесь существуют |
разные уров |
ни приложения векторов скоростей. Для перехода к уровню дей ствия средней скорости V значения >оп необходимо исправить введением фактора шероховатости.
И, наконец, о структуре формулы |
(1.13). Очевидно, что при |
|
отсутствии опоры |
(6 = 0) мы должны |
получить скорость У0, |
а получаем ц„ = оо, |
что лишает физического смысла и эту фор- |
Формула В. С. Алтунина. Автор формулы исходит из пред положения, что расход реки, который проходил бы на ширине опоры цилиндрической формы при ее отсутствии, перераспреде ляется по бокам опоры в пределах ширины воронки местного размыва по всей площади сечения воронки. Исходя из такой схемы автор получает
_к_ |
— )2 + |
— т Г ° - |
( ! - — )• |
(1.17) |
|
У1- |
|||||
Н 1Л |
"сг / |
\ |
\ |
«ст / |
|
где ь и Кст — соответственно средняя скорость потока и скорость в воронке размыва при стабилизации деформаций; шI — коэффициент откоса воронки
размыва, колеблющийся от 3,0 (песок очень мелкий) до Г,25 (галька круп ная).
Из уравнения (1.17) следует, что |
относительный местный, |
||
размыв автор выражает через |
отношения чисел Рейнольдса |
||
для опоры Яе0 = V Ь/чц потока Це = ъстН/ч, а также отношения, |
|||
скоростей |
СТ- |
|
|
Обозначив ф/цст= т) и вводя коэффициент формы опоры /Сф,. |
|||
автор получает |
|
|
|
|
0,256 12 |
Ь Н |
■|0.б Г |
|
|
|
(1-18). |
Параметр перераспределения скоростей в воронке размыва т) авдор связывает с отношением скорости потока к неразмы
вающей скорости, а также с отношением |
чисел Рейнольдса |
для опоры и для потока. Если о первой |
зависимости можно |
судить по приводимому автором графику, то вторая зависимость-
18