765

должна быть равна ширине устойчивого русла Вр.б(max). Следующее значение Lм может совпадать с размером уширенного русла

Вр.б, а остальные варианты отверстия должны превышать его. Условия пропуска водного потока под мостом в паводок зависятне только отразмераотверстия, ноиотрасположения его относительно профиля живого сечения реки. В случае несимметричных пойм в створе перехода отверстие моста следует развивать в сторону более мощной поймы. В нашем примере отверстие моста будет развиваться в сторону левой поймы при следующих значенияхLм:240,300,400и500м.Расчетысводятся втабл.3.12.

Согласно СНиП 2.05.03–84 [14] коэффициент общего размыва Р не должен быть более 2. Поэтому отверстие моста нельзя

принять равным Lм = Вр.б(max) = 200 м, так как коэффициент общего размыва Р при этом составит 2,07, что больше допусти-

мого по [14]. Если принять Lм = 300 м, то Р = 1,74, что меньше Рдоп. Однако в [1] указано, что для мостов через большие реки коэффициент общего размыва русловой части Ррус не должен быть больше 1,3–1,4, а при размываемой пойменной части

101

отверстия моста коэффициент общего размыва поймы больше Ррус. В связи с этим коэффициент общего размываР, который мы уже определили, дает неточное представление о фактических русловых процессах под мостом, тогда как коэффициент Ррус является более конкретной изначимой характеристикой.Однако Р = 1,74 все же велик для данного случая, поскольку при небольшом отверстии (Lм = 300 м) велико стеснение левого мощного пойменного потока подходной насыпью к мосту, что приведет к большим размерам регуляционных сооружений на этой пойме. Далее, принимая во внимание высоту подмостового габарита для судоходных пролетов моста (для класса 5 реки — 10,5 м) и общий и местный размывы в русле под мостом, можно сделать вывод о том, что общая высота промежуточных опор с учетом глубины заложения фундамента может составить 45–50 м.

Добавим сюда большую глубину потока, значительный подпор воды перед мостовым переходом и ожидаемую большую высоту наката волны на откос насыпи, которые потребуют устройства высоких подходных насыпей. Наличие всех этих факторов приводит к тому, что рекомендуемое значение коэффициента общего размыва не должно быть больше 1,5–1,6. Этому условию соответствует отверстие моста, равное Lм = 400 м (см.

табл. 3.12 и рис. 3.12).

Для определения размера отверстия моста возможно использование программы «РОМ».

Схемамоста определяется размерами пролетныхстроений, их типом и числом, а также последовательностью расположения пролетов. Чем выше опоры, тем целесообразнее использовать пролетные строения больших размеров, что приводит к сокращению числа опор. Очевидно, что выбор схемы моста неоднозначен. В каждом конкретном случае можно наметить несколько вариантов. Выбор рациональной схемы основывается на разработке вариантов схем моста и технико-экономическом сравнении этих вариантов.

В рамках курсового проекта по дисциплине «Изыскания и проектирование мостовых и тоннельных переходов» такая комплексная задача не ставится. При его выполнении, как правило, ограничиваются одной схемой моста. Формирование схемы начинается с назначения судоходных пролетов, здесь следует прежде всего учитывать класс реки (прил. Л).

102

3.4. Прогнозирование и оценка последствий строительства мостовогоперехода

Для принятой схемы моста (см. рис. 3.13) необходим прогноз деформаций дна в подмостовом сечении после завершения общего размыва для уточнения коэффициента общего размыва и определения максимальной глубины воды в подмостовом русле послеразмыва,стемчтобырассчитатьглубинуместного размыва у промежуточной опоры. Далее согласно составу проекта (см. раздел 1) необходимо выполнить расчет глубины местного размыва дна у промежуточной опоры, определить подпор воды перед мостовым переходом и высоту ветрового нагона воды, а также выполнить проектирование регуляционных сооружений.

3.4.1. Расчет линии дна под мостом после общего размыва

Построение линии дна после окончания размыва основывается на расчете максимальной глубины после общего размыва на характерныхвертикаляхживогосеченияподмостом(см.рис. 3.13,

точки 1, 2, …, 7).

Для решения этой задачи следует выделить в живом сечении под мостом морфологически разнородные участки и распределить между ними общий расход воды еще до размыва. Методика распределения общего расхода Qp% водотока между характерными частями живого сечения была изложена выше.

Для каждогоморфологическогоучасткаподмостомопределяем средние удельные расходы, м3/с∙м, для неразмытого русла

где Qд.р j — расход воды, проходящей через j-й характерный участок неразмытого подмостового сечения, м3/с; lj — протяженность j-го участка в отверстии моста, м, измеренная на отметке НУВВ за вычетом ширины промежуточных опор. Среднюю ширину нижней части опоры можно принять равной от 3 до 6 м. Меньшие значения — для опор на пойме при небольшой глубине воды, большие — для русловых опор.

Удельный расход воды, м3/c∙м, до размыва на i-й вертикали живого сечения под мостом определяется по формуле

104

где hд.р j — средняя глубина воды до размыва на j-м участке подмостового сечения, м; y — показатель степени, принимаемый равным: 1,3 — в случае динамического равновесия наносов; 1,25 — приотсутствиипоступленийнаносов;1,17 —для связных грунтов дна водотока.

Средняя глубина воды до размыва на j-м участке подмостового сечения вычисляется по формуле

j

где д.рj — площадь живого сечения доразмыва наj-мучастке под мостом, исключая площади, занимаемые промежуточными опорами, м2.

Скорость течения воды до размыва на каждой вертикали подмостового сечения, м/с, определяется как

д.р j

Максимальная глубина воды на i-й вертикали после завершения общего размыва рассчитывается по формуле, сходной с формулой (3.21), но с учетом удельного расхода воды на i-й вертикали

Вычисление глубин после общего размыва на i-х вертикалях выполняются при расчетном и наибольшем расходах.

Далее для определения глубины местного размыва дна у промежуточной опоры моста кроме глубины воды у опоры после завершения общего размыва hп.р i необходимо знать скорость потока перед опорой vп.р i, которая будет после общего размыва. Значения hп.р i и vп.р i являются исходными данными для расчета глубины местного размыва.

По этой причине необходимо вновь распределить общий расход Qp% между ранее выделенными характерными участками теперь уже размытого подмостового сечения. После этого по

105

формулам, аналогичным (3.22)–(3.25), вычисляются основные гидравлические характеристики потока в размытом подмостовом сечении:

п.р i

Всерасчетывыполняютсявтабличнойформе(табл.3.13и3.14).

Таблица 3.13

Распределение в подмостовом сечении расчетного расхода Qp = 1% = 17 334 м3/с (в условиях неразмытого дна)

106

Для построения линии дна под мостом после общего размыва намеченосемь вертикалей:четыреизних расположенывглавном русле, две — на левой пойме и одна — на правой. Положение и номера вертикалей показаны на рис. 3.13.

Расчету на каждой характерной вертикали живого сечения глубины воды под мостом после завершения общего размыва предшествует определение величин, которые являются постоянными для каждого выделенного j-го участка, входящего в

отверстие. К этим величинам относятся qд.р j и hд.р j.

Вычисление этих величин приведено в табл. 3.15 и 3.16 для

Qp = 1% и Qp = 0,33% соответственно.

Таблица 3.15

Расчет основных характеристик до начала общего размыва на участках живого сечения в подмостовом потоке

при Qp = 1% = 17 334 м3/с и РУВВр = 1% = 95,0 м

Таблица 3.16

Расчет основных характеристик до начала общего размыва на участках живого сечения в подмостовом потоке

при Qp = 0,33% = 22 775 м3/с и НУВВр = 0,33% = 97,06 м

107

Расчет максимальной глубиныводы после завершения общего размыва выполняется для всех вертикалей. При этом величина qд.р i, входящая в формулу (3.26), устанавливалась по характери-

стикам qд.р j и hд.р j, приведенным в табл. 3.15 и 3.16, причем это делалось для каждого j-го участка моста. Показатель степени y

вформуле (3.23) принят равным 1,3, коэффициент , входящий

вформулу (3.26), — равным 1,0 при вычислениях для расчетного паводка и 1,07 — для наибольшего паводка.

Результаты расчета приведены в табл. 3.17.

Таблица 3.17

Расчет глубины воды под мостом после общего размыва

В табл. 3.17 представлены увеличенные на 15 % с учетом запаса значения глубины воды после общего размыва hп.pi (15 %) и соответствующие им значения Hп.р i (15 %).

Для размытого паводком подмостового сечения в табл. 3.18 дано распределение расчетного расхода Qp = 1% = 17 334 м3/с при РУВВр = 1% = 95,20м, ав табл.3.19 —распределение наибольшего расхода Qp = 0,33% = 22 775 м3/с при НУВВр = 0,33% = 97,06 м.

108

Новое положение дна в подмостовом русле после размыва показано на рис. 3.13.

Таблица 3.18

Распределение в подмостовом размытом сечении расчетного расхода Qp = 1% = 17 334 м3/с

Линия дна под мостом после общего размыва, полученная в результате расчетов по вертикалям, позволяет определить площадь живого сечения под мостом после размыва при РУВВп.р = 7 256 м2. Теперь можно более точно определить коэффициент общего размыва

Р п.р 7256 1,53.д.р 4734

Полученное значение Р не превышает допускаемой нормами максимальной величины Рдоп = 2 и, таким образом, подтверждает рациональный выбор отверстия и схемы моста.

109

Наконец, вычисляем основные характеристики для каждого участка под мостом в условиях размытого подмостового русла. Данные приведены в табл. 3.20 и 3.21.

Таблица 3.20

Расчет основных характеристик участков живого сечения

вразмытом подмостовом русле при Qp = 1% = 17 334 м3/с

иРУВВр = 1% = 95,0 м

Таблица 3.21

Расчет основных характеристик участков живого сечения

вразмытом подмостовом русле при Qp = 0,33% = 22 775 м3/с

иНУВВр = 0,33% = 97,06 м

В табл. 3.22 приведены вычисленные по формулам (3.28) и (3.30) значения расходов и скоростей воды после общего размыва на характерных вертикалях живого сечения для расчетного и наибольшего уровней.

110