СП 32-102-95 Сооружения мостовых переходов и подтопляемых насыпей. Методы расчета местных размывов (взамен ВСН 62-69)

Система нормативных документов в строительстве
Свод правил
Сооружения
мостовых переходов
и подтопляемых насыпей
Методы расчета
местных размывов
СП 32-102-95
Предисловие
1. Разработан Научно-исследовательским институтом транспортного строительства (АО "ЦНИИС").
Внесен Корпорацией "Трансстрой".
2. Согласован Федеральным дорожным департаментом Минтранспорта РФ (№ АТО-8/150 от 11.11.94) и ЦНИ МПС (№ ЦПИ-4/16 от 20.12.94).
3. Одобрен Минстроем РФ (№ 13-238 от 05.06.95).
Принят и введен в действие Корпорацией "Трансстрой" (№ МО-298 от 22.12.95).
5. Взамен ВСН 62-69 "Технические указания по расчету местного размыва у опор мостов, струенаправляющих дамб и траверсов".
Введение
Главное задачей настоящего свода правил является упорядочение как принципиальных подходов, так и методов расчета местных размывов в зависимости от типа сооружений и их взаимодействия с потоком.
Свод правил разработан АО "ЦНИИС" (ответственный исполнитель канд. техн. наук В. Ш. Цыпин) на основе накопленных в России и за рубежом за несколько десятилетий данных о местных размывах, по результатам лабораторных гидравлических исследований, натурных наблюдений на естественных водотоках и на эксплуатируемых мостовых переходах, а также с учетом опыта проектирования и строительства мостовых переходов.
Приведенные правила и положения позволяют по сравнению с имеющимися зарубежными аналогами более полно учесть в расчетах реальные условия работы сооружений и повысить достоверность определения глубин воронок местных размывов.
Свод правил
Сооружения мостовых переходов и подтопляемых насыпей
Методы расчета местных размывов
CONSTRUCTIONS OF BRIDGES AND ABUTMENTS
METHODS OF LOCAL SCOUR CALCULATION
Дата введения 1996-04-01.
1. Область применения
Настоящий свод правил устанавливает методы расчета глубин местных размывов у оснований сооружений железных и автомобильных дорог при воздействии на них водного потока и волн.
Положения настоящего документа обязательны для предприятий, организаций и объединений независимо от их форм собственности и принадлежности, осуществляющих проектирование, строительство и эксплуатацию сооружений на железных и автомобильных дорогах.
2. Нормативные ссылки
В настоящем своде правил использованы ссылки на следующие документы:
СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений.
СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы.
СНиП 2.06.04-82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов).
ГОСТ 20522-75 Грунты. Метод статистической обработки результатов определения характеристик.
3. Определения
В настоящем своде правил применены термины в соответствии со СНиП 2.06.04-82*, СНиП 2.02.01-83* и СНиП 2.05.03-84*.
4. Общие положения
4.1. Расчет местного размыва производится для следующих сооружений мостовых переходов:
промежуточных опор мостов;
береговых опор мостов, грани которых выступают из конуса;
насыпей пойменных подходов и в долинах рек, в том числе на прижимных участках, когда часть откоса насыпи попадает в русло;
струенаправляющих дамб и конусов мостов, регулирующих пойменный поток;
сплошных незатопляемых поперечных регуляционных сооружений, отжимающих поток от пойменных насыпей (траверсы) или от берегов и насыпей на прижимных участках рек (буны, шпоры и т. п.), а также затопляемых сооружений (типа полузапруд).
4.2. Глубину местного размыва следует определять для условий возможных наиневыгоднейших положений русла и наносных скоплений, выявляемых с учетом руслового процесса в районе перехода:
у промежуточных и береговых опор после окончания общего размыва подмостового сечения;
у струенаправляющих дамб на пике расчетного паводка;
Если расчет общего размыва производится по допускаемым скоростям течений, то с некоторым завышением местные размывы допускается определять на момент 50 % полного размыва при продолжительных паводках (к которым следует относить снеговой сток) и 25 % размыва при непродолжительных (ливневых);
у других сооружений, расположенных на пойме, на пике расчетного паводка;
у других сооружений, расположенных в русле, за расчетный принимают наибольший размыв, определенный при расчетном уровне и уровне, соответствующем протеканию потока в бровках русла.
Если в расчетах глубина размыва получается отрицательной, то глубину размыва принимают равной нулю (размыв отсутствует).
4.3. Расчетную (наинизшую) отметку у основания сооружений после местного размыва следует определять, отсчитывая полученную согласно настоящим нормам глубину местного размыва:
у опор от расчетной отметки дна на соответствующей вертикали после общего размыва (с учетом возможного перемещения в русле вертикали с наибольшей глубиной потока);
у прочих сооружений от бытового дна с учетом естественного переформирования русла или возможных изменений в гидрографической сети в районе перехода.
4.4. Расчет местного размыва предусматривается в двух случаях:
а) когда в воронку размыва беспрепятственно поступают наносы, влекомые потоком;
б) когда поток не влечет наносов или какая-либо причина исключает их поступление в воронку размыва.
К последнему случаю относятся водотоки и их участки, на которых скорость при расчетном паводке менее размывающей для грунтов русла, а также пойменные потоки на задернованных и заросших поймах. К этому же случаю относятся условия, когда русловые деформации в подмостовом сечении протекают при дефиците донных наносов (например, при волне попуска).
4.5. Для определения глубины местного размыва необходимы следующие данные: гидравлические характеристики бытового и стесненного потоков у сооружений и в отверстии моста; характеристики грунтов в пределах ожидаемого местного размыва; очертания и размеры сооружений; их положение относительно направления потока. Исходные данные получают в результате топографических, гидрометрических и геологических работ, выполненных на стадии изысканий, а также на основе лабораторных анализов и в процессе проектирования.
4.6. При определении расчетных характеристик грунтов, а также их связности и неоднородности необходимо пользоваться приложением А.
4.7. При надлежащем обосновании в проектах могут быть использованы коррективы или методы определения местных размывов, не включенные в нормы.
5. Промежуточные опоры мостов
5.1. Размыв в однородных несвязных грунтах
5.1.1. В расчетах грунт следует считать однородным, если местный размыв происходит за счет выноса из воронки размыва всех входящих в несвязный материал разнозернистых частиц. Требования, обеспечивающие указанное условие, изложены в приложении А (п. А. 4).
5.1.2. Наибольшую глубину местного размыва h, м, в однородном несвязном грунте у опоры (в виде одиночно стоящей сваи, сваи-оболочки и т. п.), имеющей от уровня воды до дна воронки местного размыва постоянную ширину поперечного сечения (рисунок 5.1), следует определять по формулам:
при поступлении наносов в воронку размыва (v v0)
; (5.1)
без поступления наносов в воронку размыва
; (5.2)
где b расчетная ширина (поперечное сечение) опоры, равная ширине ее передней грани, м;
v, H средняя скорость, м/с, и глубина потока, м, перед опорой после общего размыва;
v0, vв размывающая и взмучивающая скорости потока для грунта, в котором происходит местный размыв, м/с, (см. приложение А и п. 5.1.5);
vн начальная скорость, м/с, (см. п. 5.1.6);
М, К коэффициенты формы (см. п. 5.1.9) и косины (см. п. 5.1.10) опоры.
5.1.3. Наибольшую глубину местного размыва, м, в однородном несвязном грунте у опоры на массивном фундаменте, имеющей от уровня воды до дна воронки местного размыва переменную ширину поперечного сечения (рисунок 5.2), следует определять по формулам:
в случае, предусмотренном п. 4.4.а,
; (5.3)
в случае, предусмотренном п. 4.4.б,
, (5.4)
где F(b) параметр, учитывающий геометрию опоры, м0,6; определяется по формуле
, (5.5)
где bi ширина поперечного сечения i-го из n имеющихся выше отметки дна после общего размыва элементов опоры с постоянной шириной, м (рисунок 5.3);
Мi, Ki коэффициенты формы и косины i-го элемента опоры, определяемые соответственно по пп. 5.1.9 и 5.1.10;
fi весовой коэффициент, приходящийся на i-й элемент опоры (см. п. 5.1.8).
5.1.4. Наибольшую глубину местного размыва в однородном несвязном грунте у опор на свайном основании следует определять в зависимости от положения низа плиты ростверка е относительно дна русла после общего размыва (рисунок 5.4):

Рисунок 5.1 Опора с постоянной шириной от расчетного уровня воды (РУВВ) до дна воронки местного размыва

Рисунок 5.2 Схемы опор на массивном фундаменте:
а с постоянной шириной в пределах глубины потока; б с переменной шириной в пределах глубины потока

Рисунок 5.3 Разделение опоры на элементы (1, 2, 3, ... n) с
постоянной шириной
а) при e 0,3H по формулам (5.3) или (5.4) в зависимости от режима наносов;
б) при е < 0,3Н по формуле
, (5.6)
где hе глубина размыва, определяемая по формулам (5.3) или (5.4) при положении низа плиты ростверка относительно дна после общего размыва, равном е = 0,3Н (рисунок 5.5);
hм то же, при плите ростверка, низ которой заглублен ниже отметки возможных размывов (а ее верх на проектной заданной отметке).

Рисунок 5.4 Схема опор на свайном фундаменте:
а и б профиль и фасад опоры с плитой ростверка выше дна русла после общего размыва; в профиль опоры с плитой ростверка ниже дна русла;
1 дно русла; 2 сечение воронки размыва при расчете как для опоры на массивном фундаменте (т. е. без учета свайного основания); 3 то же, с учетом свайного основания; 4 расчетная отметка дна воронки размыва, когда глубина размыва, определенная без учета свайного основания, больше глубины заделки низа плиты ростверка е и меньше е при учете свайного основания.
Если глубина размыва, определенная по формуле (5.6), окажется меньше глубины заделки низа плиты ростверка в русло от отметки общего размыва (h < |e|), то расчет местного размыва следует производить по
...