2.11.4. Расчет отверстия моста.

Отверстие моста должно, как правило, полностью перекрывать коренное русло, в которое входят меженное русло и побочни. При широких поймах, пропускающих в половодье значительное количество воды, пересечение всей поймы насыпями приведет к резкому увеличению скоростей у моста и глубоким размывам. Поэтому отверстие моста, кроме главного должно перекрывать и часть поймы.

В курсовом проекте при пересечении трассой больших и средних водотоков отверстие моста можно определить по приближенной формуле [10]:

В = 1/р (В_гр + 0,04∙В_раз), (2.87)

где В – отверстие моста, м;

р – допускаемый коэффициент размыва (для приближенных расчетов можно

принимать равным 1,0 – 1,25);

В_гр – ширина главного русла (определяется по карте), м;

В_раз – ширина разлива реки при наивысшем наблюденном горизонте высокой воды, м.

Полученная величина В округляется в большую сторону и принимается для определения стоимости моста в соответствии и типовыми пролетными строениями.

В дипломном проекте отверстие моста определяется по графику накопления площади живого сечения (рисунок 2.38).

Рисунок 2.38. График накопления площади живого сечения.

График строится на миллиметровой бумаге на одном листе с живым сечением в месте перехода. Горизонтальный масштаб для живого сечения водотока и графика накопления площади живого сечения принимается общим. По оси ординат графика откладывают суммы площадей живого сечения, а по оси абсцисс – длину. Начало координат графика можно принять от уреза расчетного уровня воды (смотри рисунок 2.37).

Затем живое сечение реки разделяется вертикалями на элементарные фигуры и ведется подсчет их площадей. На графике, снося вертикали, откладывают нарастающим итогом сумму значений элементарных площадей. Полученные точки соединяют плавной кривой и получают кривую, которая характеризует накопление площади живого сечения.

Потребная площадь живого сечения под мостом без размыва русла определяется по формуле:

(2.88)

где ν_р – средняя расчетная скорость течения воды на пике паводка. В дипломной работе

ее значение принимается по графику зависимости V=(H) (рисунок 2.37).

Положение одной из береговых опор задается в зависимости от геологических условий и имеющихся других местных условий.

От точки кривой накопления рабочей площади, соответствующей намеченному положению опоры (например, точка I на рисунке 2.38), по оси ординат откладывают значение вычисленной потребной площади и через эту точку проводят прямую, параллельную оси абсцисс. Точку пересечения этой прямой с кривой накопления площади живого сечения сносят на ось абсцисс и получают, таким образом, положение другой береговой опоры (точка II), т.е. определяют потребное отверстие моста. Площади ω будет соответствовать наибольшее отверстие моста L_max , определяемое по графику (смотри рисунок 2.38).

В результате стеснения живого сечения подходными насыпями произойдет размыв русла под мостом. Площадь живого сечения под мостом после размыва ω_пр увеличится и будет равна:

ω_пр = Р ω_др, (2.89)

где ω_др – площадь живого сечения до размыва, м²;

Р – коэффициент размыва.

Следовательно, если учесть, что русло под мостом будет размываться, то потребную площадь живого сечения можно уменьшить, введя в расчет потребной площади коэффициент размыва. Тогда с учетом размыва потребная площадь живого сечения под мостом будет равна:

(2.90)

Очевидно, что ω^’≤ ω, так как Р ≥ 1.

Коэффициент размыва имеет предельные значения и нормируется в зависимости от величины расхода воды в реке, приходящейся на 1 м фронта потока, q.

Максимально допускаемые коэффициенты размыва следует принимать из таблицы П21.3 приложения 21.

Определив q =Q_p / L_max и значение коэффициента размыва Р, можно подсчитать потребную площадь живого сечения с учетом размыва ω^’.

Площади ω^’ будет соответствовать наименьшее отверстие моста L_min (смотри рисунок 2.38). Если полученное таким образом положение второй береговой опоры (точка II) окажется почему-либо недостаточно благоприятным (например, опора окажется в пределах главного русла), можно назначить другое положение первой береговой опоры

(точка I). Подобным построением в обратном порядке можно найти положение первой береговой опоры (точка I^’) соответствующие отверстие моста L_min.

Главное русло потока должно целиком включаться в подмостовое сечение реки.

Варьируя между крайними значениями L_max и L_min , находят наиболее приемлемое решение при назначении итогового отверстия моста (необходимо учесть выбранную схему моста и длину пролетных строений).

Величина пролетов больших и средних мостов обуславливается, с одной стороны, экономическими соображениями, а с другой, - требованиями судоходства, сплава и условиями ледохода.

С точки зрения экономики величина пролетов зависит от высоты моста и от геологических условий: чем больше высота моста и чем сложнее геологические условия, тем выше стоимость опор и поэтому тем большие пролеты оказываются выгоднее. Поэтому, в частности, в пределах главного русла целесообразнее назначать большие пролеты, чем на поймах, где глубина заложения опор меньше и устройство оснований под опору дешевле, чем в главном русле.

Судоходные пролеты размещаются в количестве не менее двух: по пролету для каждого направления (вниз и вверх по реке), обязательно в главном русле реки. Если ширина главного русла в межень меньше ширины двух судоходных пролетов, то устраивается один судоходный пролет. При размещении судоходных пролетов в плане необходимо учитывать не только современное положение русла и судоходных ходов, но и возможное их смещение вследствие естественного переформирования русла.