Контрольные вопросы

1. Какая глубина называется сжатой?

2. Какая глубина называется бытовой?

3. Какой гидравлический прыжок называется отогнанным?

4. Какой гидравлический прыжок называется затопленным?

5. Какие существуют способы гашения энергии потока?

6. В чем заключается принцип действия водобойного колодца?

7. В чем заключается принцип действия водобойной стенки?

8. Какой вид сопряжения бьефа будет, если вторая сопряженная глубина больше бытовой?

9. Необходим ли гаситель энергии, если вторая сопряженная глубина меньше глубины воды в нижнем бьефе?

10. Изложите порядок расчета водобойного колодца.

11. Изложите порядок расчета водобойной стенки.

12. Из каких соображений назначают длину ступеней многоступенчатого бесколодезного перепада.

6. Малые мосты

Малыми мостами называют мосты с длиной пролетов до 25 м. Они устраиваются на постоянных и периодически действующих водотоках с расходами 10÷100 м³/с, при высоте насыпи дорог 2÷8 м, когда строительство водопропускных труб по технико-экономическим параметрам оказывается менее выгодно.

Основными характеристиками малых мостов являются: форма и размеры поперечного сечения отверстия, высота до низа пролетного строения, длина и вид укрепления подмостового русла, его уклон, конструктивные особенности входного и выходного участков. Малые мосты бывают одно- и многопролетными, с вертикальными и вертикально-откосными устоями, с прямоугольной или трапецеидальной формой поперечного сечения потока.

С гидравлической точки зрения малый мост работает как бесступенчатый водослив с широким порогом.

Гидравлический расчет малого моста начинается с определения бытовой глубины и соответствующего ей значения средней скорости потока, а также допустимого значения скорости для грунта в естественном русле.

Если допустимая скорость оказывается больше скорости, соответствующей бытовой глубине, то ширину отверстия моста можно уменьшить вплоть до выполнения условия .

Если по технико-экономическим соображениям целесообразно сооружать мост с меньшим отверстием, то приходится дно русла укреплять. Для укрепления дна можно использовать: посев трав; каменную наброску, укладку бетонных плит и т. д.

Затем определяется величина критической глубины

. (6.1)

Определяется схема протекания вод в подмостовом русле. Если выполняется условие , то мост работает как свободный водослив (рис. 6.1, а), в противном случае – как подтопленный (рис. 6.1, б).

Дальнейший расчет выполняется в соответствии с табл. 6.1.

а

б

Рис. 6.1. Схема протекания воды в подмостовом русле: а – свободный водослив; б – подтопленный водослив

Таблица 6.1

Расчетные формулы

Параметр	(отверстие моста работает как свободный водослив)	(отверстие моста работает как подтопленный водослив)
Отверстие моста b, м	(6.2)	(6.5)
Фактическая скорость в подмостовом русле v, м/с	(6.3)	(6.6)
Глубина воды в верхнем бьефе Н, м	(6.4)	(6.7)

Многочисленными исследованиями установлено, что картина протекания воды в подмостовом русле несколько отличается от ранее рассмотренной.

В процессе протекания потока в неподтопленном отверстии в конце входного участка устанавливается глубина , меньшая критической (рис. 6.2). Эту глубину находят из соотношения .

Рис. 6.2. Неподтопленное отверстие моста

Для случая подтопленного водослива в конце входного участка устанавливается глубина, несколько меньшая бытовой (рис. 6.3) .

Рис. 6.3. Подтопленное отверстие моста

Пример 9. Для пропуска воды под железнодорожным полотном проектируется малый однопролетный мост, имеющий прямоугольное отверстие. Дно русла в пределах пролета моста укрепляется каменной наброской. Расход воды 15 м³/с. Бытовая глубина 0,7 м. Для моста с конусами коэффициент сжатия струи , коэффициент скорости .

Определить ширину отверстия моста. Найти глубину воды перед мостом при пропуске через отверстие заданного расхода.

Решение

1. Определяется критическая глубина в подмостовом русле по формуле (6.1). Для каменной наброски величина допустимой скорости принимается равной 2,5 м/с

м.

2. Определяется условие подтопления

^.

3. Следовательно, протекание происходит по схеме свободного водослива с широким порогом.

4. Находится ширина отверстия моста по формуле (6.2)

м.

5. Назначается ближайшая большая ширина отверстия типового моста 11,3 м.

6. По формуле (6.3) вычисляется фактическая скорость движения воды в подмостовом русле

м/с.

7. Уточняется значение критической глубины

м/с.

8. Проводится проверка условия подтопления водослива

.

Следовательно, условия протекания не изменились.

9. Определяется глубина воды перед мостом по формуле (6.4)

м.

10. Высота низа пролетного строения моста должна быть не ниже

м.

11. Определяется глубина на выходе из отверстия моста

м.

12. Проверяется значение скорости на выходе из отверстия моста

м.

Значение скорости на выходе из отверстия моста превышает допустимое значение для каменной наброски, поэтому принимается решение о устройстве на этом участке двойного каменного мощения с м/с.

Пример 10. Выполнить гидравлический расчет малого моста для данных из примера 9 при бытовой глубине, равной 1 м.

Решение

1. Проводится проверка условия подтопления водослива

^.

Следовательно, протекание будет происходить по схеме подтопленного водослива.

2. Находится ширина отверстия моста (6.5)

м.

3. Принимается ближайшая бóльшая ширина отверстия типового моста равная 7,3 м.

4. Вычисляется фактическая скорость движения воды в подмостовом русле (6.6)

м/с.

5. Определяется глубина воды перед мостом

м.

6. Высота низа пролетного строения моста должна быть не ниже

м.