Вопрос 17.(19) Мостовой переход через большие реки. Принцип проектирование и требования предъявляемые к ним. Методы определения расчетного уровня воды и расходов. (интернет)

В основные инженерные сооружения мостового перехода входят:

подходы к мосту;

опоры и пролетные строения моста;

русловые струенаправляющие и укрепительные сооружения (непосредственно у моста);

выправительные пойменные регуляционные сооружения в районе перехода.

В зависимости от местных условий некоторые из указанных сооружений могут отсутствовать.

Требования.

Пересекаемый участок реки должен обладать устойчивостью.

Поймы должны пересекаться в самом узком месте, а русло - в самом широком. Следует избегать пересечений рукавов, островов, а также мест, где могут образоваться ледяные зажоры.

Мост надо располагать по возможности нормально не только к руслу, но и к долине реки. Если такого участка нет, то надо выбрать наиболее пологую петлю реки, где такое совпадение имеется хотя бы на коротком участке. На небольших и средних реках в сложных случаях рекомендуется устраивать спрямление русел.

На судоходных и сплавных реках должны соблюдаться установленные подмостовые габариты.

При проектировании мостового перехода исходной величиной служит рабочая площадь живого сечения под мостом, которую определяют расчетом на пропуск расчетного паводка.

Принцип проектирования.

При проектировании больших мостовых переходов следует учитывать и по возможности снижать их влияние на природные процессы, возникающие из-за стеснения водного потока земляным полотном подходов к мосту. В районе моста происходит деформация свободной поверхности потока, что сопровождается нарушением условий обводнения верховых и низовых участков пойм. Обводненность верховых участков пойм вследствие подпора повышается, на поймах развивается заболоченность, а вблизи моста, в зоне подпора, отлагаются наносы; в то же время снижается обводненность низовых участков пойм; ниже моста, в зоне растекания потока, часть пойм заносится вымываемым из подмостового русла аллювием. Изменение обводненности верховых участков пойм реки вызывает переувлажнение и заиливание пахотных и лесных угодий, а на низовых участках пойм - обеднение почв, растительности и угодий х).

Необходимость устройства моста на пойме определяется условиями, перечисленными и обосновывается гидравлическими расчетами, а также технико-экономическим сравнением варианта устройства одного моста на главном русле (вариант 1) с вариантом двух мостов - на главном русле и на пойме (вариант 2).

В сравнительных расчетах можно пользоваться укрупненными стоимостями мостовых переходов.

При проектировании мостовых переходов через реки, имеющие рыбохозяйственное значение, необходимо учитывать промысловую ценность рыбы и категорию водного объекта по ГОСТ 17.1.2.04-77.

По исходным данным (отверстие моста, надводные габариты, отметка проезжей части, ситуационный и детальный планы, профиль перехода, панорамные фотографии местности) приступают к эскизному проектированию моста, одной из задач которого является выбор силуэта моста на фоне окружающего ландшафта

Мост должен составлять единый ансамбль с окружающим ландшафтом, но при этом он либо господствует над окружающей местностью, открытой и однообразной по рельефу и растительности, либо имеет подчиненное значение при живописном ландшафте и среди архитектурных построек города. В первом случае мост может быть с ездой как понизу, так и поверху, во втором предпочтителен мост с ездой поверху.

При проектировании больших мостов должен быть выдержан закон оптического равновесия ансамбля относительно оси зрительного восприятия, которая может не совпадать с осью симметрии моста. Это достигается компоновкой больших и малых пролетов моста и группировкой пролетных строений с ездой поверху и понизу

При выборе типа пролетного строения следует учитывать особенности его эстетического восприятия.

Следует учитывать, что силуэт моста зависит от соотношения длин пролетов и высоты подмостового пространства. Оптимальное соотношение этих параметров устанавливается в процессе пробных членений моста на пролеты.

Ширина промежуточных опор по фасаду должна гармонировать с высотой моста и длиной пролетов.

При сравнительно небольшом количестве опор (шесть-восемь) предпочтительнее принимать четное их число.

На мостах, как правило, должны быть запроектированы смотровые приспособления.

Проектирование укрепления конусов земляного полотна и сопряжений моста с насыпью следует производить с учетом рекомендаций

При необходимости снижения заболачиваемости прилегающих к мосту участков пойм в проекте должны быть предусмотрены осушительные канавы.

Определение расчетных расходов

Общие указания

Определение расчетного расхода соды производится в следующей последовательностиНаходят одним из изложенных ниже способов бытовые расходы воды в реке.Строят кривые расхода всего потока Q = f(H) и средней бытовой скорости русла υ = f(H). Среднюю скорость сопоставляют со скоростями на других участках реки и в особенности со скоростями под существующими мостами.Устанавливают расход с требуемой вероятностью превышения для расчета отверстия моста и бровки полотна подходов.Находят по кривой расходов на переходе соответствующие горизонты и среднюю скорость в русле.

Расчетный расход воды (в м3/сек) может быть определен:

на основе гидрометрических наблюдений в районе мостового перехода;

путем переноса расхода из другого места на реке, где он был определен с достаточной точностью;

по эмпирическим формулам гидравлики.

Надежнее всего определять расход с помощью гидрометрических наблюдений. Однако производство их сложно и дорого; кроме того, они дают достаточно ценный материал только тогда, когда их проводят при паводке выше среднемноголетнего, что бывает редко.

Определение расхода без наблюдений за проходом паводка производится по эмпирическим формулам гидравлики - морфологическим путем.

Эмпирические формулы гидравлики

Средняя скорость течения воды (в м/сек) определяется по формуле Шези:

где i - уклон потока;

R - подводный радиус ( - м, где ω - площадь живого сечения, p - подводный периметр);

C - коэффициент, характеризующий сопротивление русла и пойм течению воды.

Для рек (кроме русел каньонного типа) R заменяют H (средняя глубина, равная где b - ширина свободной поверхности воды) и тогда

Величина C находится по эмпирическим формулам разных авторов, базировавшихся на наблюдениях за протеканием воды в руслах рек и канавах.

Для определения C при расчете мостов обычно пользуются формулой Базена:

где γ - коэффициент шероховатости.

Метод математической статистики

Расход заданной вероятности превышения определяется по формуле:

Q = Q_cp(l + C_vФ) м3/сек,

где Qср - средний максимальный (многолетний паводочпын) расход, т.е. где ∑Q - сумма всех максимальных расходов, n - число лет наблюдений на водомерном посту;

Cv -коэффициент вариации реки (коэффициент изменчивости паводков за ряд лет), зависящий от формы бассейна (при длинных бассейнах этот коэффициент, как правило, больше, чем при разветвленных);

Ф - поправочный коэффициент по табл

Коэффициент вариации реки:

где т.е. отношение максимального расхода каждого года, входящего в ряд, к среднему максимальному расходу.