Локальный размыв грунта при взаимодействии мостовых опор, находящихся в следе друг за другом

Abstract

Представлены результаты экспериментальных исследований формирования и развития локальных размывов грунта вблизи мостовых опор. Показано влияние расположения двух мостовых переходов, которые находятся в следе друг за другом, на физику процесса формирования размыва грунта. Перед призматической опорой размыв обусловлен взаимодействием с грунтом подковообразных вихревых структур, ниспадающим течением вдоль фронтальной поверхности опоры и боковыми вихревыми системами, которые зарождаются при отрыве набегающего потока с передних граней призматической опоры. Перед многотрубчатой опорой в виде ростверка размыв грунта связан с действием подковообразной вихревой системы, огибающей ростверк как единое целое, подковообразных вихрей, которые зарождаются возле каждой из цилиндрических опор ростверка, и струеобразного течения, которое возникает между передними опорами ростверка. При взаимном расположении двух мостовых переходов, находящихся в следе друг за другом, локальный размыв грунта перед призматической опорой старого моста возрастает при сверхкритических скоростях потока на мелкой воде и уменьшается при докритических скоростях на глубокой воде.

Наведено результати експериментальних дослiджень формування та розвитку локальних розмивiв грунту поблизу мостових опор. Показаний вплив розташування двох мостових переходiв, якi знаходяться в слiдi один за одним, на фiзику процесу формування розмиву грунту. Перед призматичною опорою розмив обумовлений взаємодiєю з грунтом пiдковоподiбних вихрoвих структур, течiєю, яка спрямована до низу, вздовж фронтальної поверхнi опори та боковими вихрoвими системами, якi зароджуються при вiдривi набiгаючого струменя з переднiх граней призматичної опори. Перед багатотрубчатою опорою в виглядi ростверку розмив грунту обумовлений дiєю пiдковоподiбної вихрoвої системи, яка огинає ростверк як одне цiле, пiдковоподiбних вихорiв, що зароджуються бiля кожної iз цилiндричних опор ростверку, та струмоподiбної течiї, яка виникає мiж переднiми опорами ростверку. При взаємному розташуваннi двох мостових переходiв, якi знаходяться в слiдi один за одним, локальний розмив грунту перед призматичною опорою старого мосту збiльшується при надкритичних швидкостях мiлкого потоку та зменшується при докритичних швидкостях, коли вода глибока.

The results of the experimental investigations of local bed scour formation and development around bridge piers are reported. Influence of an arrangement of two bridges which are found in the wake one after another, on physics of the bed scour formation is shown. The scour before prismatic pier is caused by the bed interaction of the horseshoe vortical structures, the downflow along a frontal pier surface and lateral vortical systems which are arised at a separation of the incident flow with the forward edges of the prismatic pier. The bed scour before the multitubular pier in the form of grillage is connected by action of the horseshoe vortical system which is bending around grillage as a single whole, of the horseshoe eddies which are arised near each of the cylindrical pier of the grillage and jet-stream which is arised between forward piers of the grillage. The local bed scour before prismatic pier of the old bridge is increased at the supercritical flow velocities on the fine water and it's decreased at subcritical flow velocities on deep water at a positional relationship of two bridges locating in the wake one after another.