1÷10 – Номера ливневых районов; I÷V – группы климатических районов
Рис. 13. Карта-схема ливневых районов.
Рис. 14. Номограмма для определения расходов от снеготаяния вероятности превышения 1 %
Рис. 15. Карта-схема изолиний элементарного модуля стока от снеготаяния при вероятности превышения 1 %
Согласно нормам проектирования /1/ трубы, как правило, должны работать в безнапорном режиме. Полунапорный и напорный (при обтекаемых входных оголовках) режимы протекания воды в трубах допускаются при наличии фундаментов, при этом производят расчет на пропуск наибольшего расхода водотока.
Для труб, располагаемых в северной строительно-климатический зоне, предусматривать полунапорный и напорный режимы не допускается (за исключением труб, расположенных на скальных грунтах). Применять трубы не допускается при наличии ледохода, а также в местах возможного образования наледей.
При пересечении трассой больших и средних рек отверстие моста В можно определить ориентировочно по формуле:
В
=
(Bгр
+
0,04Враз),
где r – допускаемый коэффициент размыва русла (для приближённых расчётов принимается r = 1 ÷ 1,25);
Bгр – ширина главного русла (принимается по карте в горизонталях), м;
Bраз – ширина разлива реки при наивысшем наблюденном горизонте высокой воды (принимается по согласованию с руководителем проектирования), м.
Полученная величина В округляется в большую сторону с учетом применяющихся типовых пролетных строений.
Для сохранности пролетного строения и других элементов моста наименьшая отметка (высота насыпи) бровки земляного полотна на подходах к мосту определяется по формуле:
Нбр ≥ Нл + hвх + m + c – d,
где Нл – отметка лога при входе в сооружение, м;
hвх – глубина потока при входе под мост, которую приближенно принимают по значению напора, м; hвх = (0,75 ÷ 0,85)Н;
m – возвышение низа проверяемого элемента над уровнем воды при входе потока под мост, м;
c – расстояние от низа проверяемого элемента до подошвы рельса, м;
d – расстояние от подошвы рельса до бровки земляного полотна, м.
Сохранность элементов моста определяется при пропуске расчетного расхода, когда глубина потока на входе под мост равна hвх, и при пропуске наибольшего расхода, когда глубина потока h'вх (см. рис. 16).
Рис. 16. К проверке сохранности элементов моста
Например, возвышение низа пролетных строений мостов над уровнем потока на входе под мост согласно нормам должно быть: при пропуске расчетного расхода m = 0,5 м (когда глубина подпертой воды не более 1 м), m = 0,75 м (когда глубина подпертой воды более 1 м); при пропуске наибольшего расхода m' = 0,25 м (независимо от глубины подпертой воды).
Строительная высота пролетных строений с – расстояние от низа конструкции до подошвы рельса. У железобетонных мостов это значение зависит от конструкции пролетных строений и их длины (табл. 7).
Таблица 7
Строительная высота пролетных строений эстакадных мостов
Длина пролетных строений l, м |
6,0 |
9,3 |
11,5 |
13,5 |
16,5 |
Высота пролетных строений с, м |
0,95
|
1,40 1,10 |
1,55 1,20 |
1,70 1,30 |
1,90 1,50 |
Примечание.
В числителе – для ребристых пролетных строений; в знаменателе – для пролетных строений в виде пустотных плит.
Для предохранения насыпи на подходах к водопропускному сооружению от затопления бровка земляного полотна должна возвышаться над уровнем подпертой воды при пропуске наибольшего расхода не менее чем на 0,5 м, т.е. проектная отметка насыпи Нбр в пределах разлива воды должна удовлетворять условию:
Нбр ≥ Нл +Н' + 0,5,
где Н' – напор при пропуске наибольшего расхода.
Все результаты подсчета и выбора типов водопропускных сооружений по вариантам необходимо представить в виде ведомости (табл. 8).
Таблица 8
Ведомость выбора типовых водопропускных сооружений по варианту № …
Место-положе-ние сооруже-ния |
Площадь бассейна Fб, км2 |
Макси-мальный расход Qмах, м3/с |
Расчет-ный расход Qр, м3/с |
Проект-ная высота насыпи hн, м |
Тип сооруже-ния
|
Отвер-стие, м |
Возмож-ный расход, м3/с |
Требуемая высота насыпи hтр, м |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ведомость рекомендуется заполнять в следующем порядке.
1. Заносятся рассчитанные расходы воды определенной вероятности превышения (1 % и 0,3 %) в графы 3 и 4. Из схематического продольного профиля выписывается проектная высота насыпи (графа 5).
2. По данным граф 3, 4, 5 ориентировочно назначается тип сооружения (графа 6).
3. Устанавливается отверстие малого водопропускного сооружения (графа 7). Отверстия труб и малых мостов определяются по графикам, представленным в Приложении 1. При выборе отверстия трубы необходимо обращать внимание на то, что труба должна работать в основном в безнапорном режиме.
4. В соответствии с гидравлическими и конструктивными требованиями определяется требуемая (минимальная) высота насыпи (графа 9). При этом отверстие водопропускных сооружений выбирается по расчетному расходу Qр (р = 1 %), а минимальная высота насыпи в месте его расположения определяется по максимальному расходу Qmax (ρ = 0,3 %).
По гидравлическим требованиям высота насыпи у моста или трубы должна быть выше не менее чем на 0,5 м подпертого уровня воды при максимальном расходе.
При размещении водопропускных сооружений рекомендуется применять следующие их типы:
а) круглые трубы - одно-, двух- и трехочковые;
б) прямоугольные трубы – одно- и двухочковые;
в) сборные железобетонные мосты эстакадного типа с пролетами 6,0; 9,4; 11,5; 13,3; 16,5 м, обеспечивающими различные схемы разбивки моста;
г) сборные железобетонные мосты с обсыпными устоями и типовыми пролетными строениями длиной до 16,5 м;
д) железобетонные мосты эстакадного типа при высоте насыпи до 8 м, а при насыпи более 8 м – мосты с обсыпными устоями.
Эстакадные мосты могут применяться на периодических и постоянных водотоках, если промежуточные опоры располагаются вне меженного русла и отсутствует ледоход.
Применяемая длина пролетов зависит от высоты насыпи.
При высоте насыпи: 2 ÷ 4 м - пролеты 6,0 ÷ 9,3 м;
5 ÷ 8 м - пролеты 9,3 ÷ 11,5 м;
4 ÷ 7 - пролеты 13,5 ÷ 16,5 м.
Типовые круглые и прямоугольные железобетонные трубы применяются в насыпях высотой до 19 м на периодических водотоках, кроме районов вечной мерзлоты, а на постоянных водотоках – при отсутствии наледей.
Прямоугольные бетонные трубы применяются в насыпях высотой до 19 м на постоянных и периодических водотоках, где расчетная температура воздуха в январе не ниже -40 ºС, кроме районов коренной и островной вечной мерзлоты.
Металлические гофрированные трубы применяются при высоте насыпи не более 6,0 м.
При высоких насыпях (при остальных равных условиях) предпочтение надо отдавать трубам, особенно при расчете отверстий с учетом аккумуляции. Поэтому подбор типовых сооружений следует начинать с попытки применить трубу (одно-, двух- и трехочковую). Если расход трубы велик или недостаточна высота насыпи, применяются мосты свайно-эстакадного типа (при hн = 2 ÷ 8 м). Эти мосты могут оказаться более экономичными (особенно на заболоченных участках), чем двухочковые прямоугольные трубы /7/.
При наличии вблизи искусственных сооружений населенных пунктов, промышленных или других застроек необходимо проверить безопасность строений и угодий от подтопления из-за подпора воды перед сооружением.
В целях сокращения числа переездов и переходов в одном уровне допускается увеличивать отверстия мостов и труб для использования их в качестве пешеходных переходов, а в случае технико-экономической целесообразности – для пропуска автомобильного транспорта.
Габариты сооружений, используемых в указанных целях, следует принимать согласно /1/.
От правильного размещения водопропускных сооружений, их типов и отверстий во многом зависят условия эксплуатации дороги, безопасность и бесперебойность движения поездов.