книги из ГПНТБ / Болдаков, Е. В. Проблемы мостовых переходов

Л А

-

круговые дамбы с обычной откидной головкой. При двусторон­ них поймах (рис. 63, а) у сильно работающей поймы нужна кру­ говая дамба 1, а у слабо работающей — прямая или эллиптиче­ ская 2. После реконструкции на р. Нее прямой дамбы 2 (рис. 63, б) в круговую 1 подмыв опоры 3 прекратился и заработал левый пролет, чего раньше не было. Размеры дамб приняты по имеющимся нормам.

На р. Оке у Мурома, как отмечалось, прямая дамба отжима­ ла поток, в результате из шести пролетов два с половиной про­ лета слабо работали. Необходимо перестроить дамбу, как пока­ зано на рис. 64, в. Это увеличит пропускную способность отвер­ стия на 20—25% и уменьшит подпор:

Уменьшение подпора очень важно, так как в 1926 г. с трудом удержали подход от перелива, хотя ВП паводка была 2%.

Автор предлагает для верховой круговой дамбы принимать R = aL. Значения а приведены в табл. 39; L — отверстие между передними гранями устоев.

щий расход.

142

б)

Рис. 65. Подход всего потока к мосто­ вому переходу и проход его в плане

Закидка головы дамбы за пределами 90° производится при радиусе 0,25R еще на 45°. При симметричных поймах рекомен­ дуется сочетание круговых дамб, прижимающих поток к себе, с

голов дамб — не менее 1 : 3. Размеры низовой дамбы составляют 7з от размеров верховой, иначе нижняя пойма заносится.

При проектировании регуляционных сооружений следует учи­ тывать возможности перемещений меандр в районе перехода, длину уширенного русла вдоль реки, изменения судового хода. Направления речных потоков определяют построением плана те­ чения основных струй на пойме морфометрическим путем

(рис. 65).

План составлен по данным расчета после размыва русла под мостом с 230 до 386 м, считая его прямоугольным, и до 650 м после размыва бортов. Величина всего отверстия — 990 м, а рас­ ход при ВП-1% — 15 420 м3/с применительно к переходу р. Оки у Рязани. Расход в русле на переходе после размыва равен 8850 м3/с, который на морфостворах состоит из бытового расхода и части расхода поймы (см. рис. 65, а). Распределение расходов определяется по формуле (34) и табл. 29.

На сильно меандрирующей реке при расходе в русле, равном 20—25% всего расхода, распределение может быть очень слож­ ным. На рис. 65, б показано возможное движение водных масс мостового перехода при проходе под мостом и дальнейшем раз­ ливе вне перехода. Пунктирными линиями показаны шесть уча­ стков расхода пойм примерно по 2000 м3/с со средним бытовым расходом русла 3500 м3/с.

Пойменные водные массы при меандрах на плане пересекают русло, что и наблюдается в натуре. Положение размытого русла заштриховано. По плану можно судить, какая форма регуляци­ онных сооружений должна быть. Расширение русла возможно не вправо, а влево, что будет влиять на положение фарватера.

143

Моделирование работы мостового перехода

На мостовых переходах практикуется моделирование, однако оно недостаточно дает нужного материала, а во многих случаях может ввести автора проекта в заблуждение. Это происходит вследствие искажения вертикального масштаба по сравнению с горизонтальным в 4—10 раз, искажения уклона в 10—100 раз, полного несоответствия КШ лотка и натуры и пр.

На рис. 66 показаны два мостовых перехода с отверстиями в пойме. Разлив— 7 км. Моделирование производилось под Москвой на площади 60x100 м. Наносы в лоток подавали в ко­ личестве до 1 м3/мин. Стоимость этого опыта была значительна. Подготовка, наблюдения и обработка заняли 6 мес. В результа­ те получили распределение расходов в отверстиях в русле и на пойме на обоих переходах и в средней части между ними, где проектировался новый переход. Казалось бы, на модели можно получить объективные данные по распределению расходов, а на самом деле из-за искажения всех масштабов, нельзя было оста­ новиться на чем-нибудь определенном. В частности, сооружение 4 на нижнем переходе (см. рис. 66) в высокий паводок с ВП-1% было вынесено в натуре из-за большого подпора (около 2 м). Для проверки была смоделирована обстановка на переходе до выноса сооружения. Казалось, что на модели вынос сооружения

144

Д. П. Рузский (1923 г.) и многие другие. По исследованиям ряда

ченная делением расчетного расхода на площадь под мостом до размыва; vб — средняя скорость потока, полученная деле­ нием расчетного расхода на всю бытовую площадь потока,

0—10—20 0—0,03—0,04 0,41—0,50—0,60 0,09—0,011—0,14 21—30—40 0,04—0,06—0,09 0,61—0,70—0,80 0,14—0,17—0,22

Первая часть формулы показывает подпор в пределах ворон­ ки перед мостом на расстоянии 0,3 величины В — L, а вторая — уклон вдоль дамбы к концу разлива на расстоянии 0,7 (B — L).

В низовой стороне подхода имеется обратный уклон, который можно оценить в 0,5 от верхового уклона. В некоторых случаях, когда переход расположен на меандре, то уклон вдоль перехода (с верховой стороны) может возрасти и во второй части форму­ лы (48).

Первый коэффициент уклона в этом случае надо принимать не 0,5, а 0,7—1,0.

В нижней части спад уровней также может соответственно уменьшиться.

Отверстия косых мостов

На равнинных реках имеется значительное количество косых мостов: на р. Дон у Ольшанска при угле косины а=12°; на р. Сырдарья на 43-м км Наманганской линии «=17°; на р. Зее у г. Свободный а = 20°; на р. Тоболе у Кургана а=32°; на р. За­ падный Буг у Бреста а = 25° и т. д. Десятки косых мостов по­ строены в горных районах. Причем угол косины мостовых пере­ ходов па горных реках очень часто составляет 40—45°. При косом пересечении рек опоры мостов могут располагаться иод уг­ лом в направлении течения (рис. 68, а) или по течению реки (рис. 68, б). В первом случае несколько ухудшаются условия протекания потока под мостом, увеличиваются размывы у опор, затрудняются условия судоходства. Во втором — указанные не­ достатки отсутствуют, но возникает необходимость применения индивидуальных пролетных строений, что усложняет и удоро­ жает сооружение моста.

По рекомендуемой в настоящее время методике при расчете отверстий косых мостов стеснение живого сечения потока опо­ рой, косо расположенной по отношению к направлению течения, принято считать равным проекции опоры на плоскость, перпен­ дикулярную направлению течения.

Рис. 68. Основные схемы расположения опор при косом переходе реки

146

В связи с этим при расположении опор моста в пределах косо пересеченного русла рабочую величину пролета канд. техи. наук В. В. Невский рекомендует определять по формулам:

для необтекаемых опор прямоугольного очертания

соображений и не учитывают гидравлических условий протека­ ния потока под косым мостом. В этом нетрудно убедиться, если рассмотреть частный случай, когда сумма проекций опор косого моста на плоскость, перпендикулярную направлению течения в пределе, равна проекции расстояния между устоями па ту же плоскость. В этом случае отверстие косого моста будет равно пулю и течение воды под мостом должно прекратиться. В дей­ ствительности при подходе к косо расположенным мос­ товым опорам струи потока изменяют свое направление, обтекают их и при этом по­ ток лишь изменяет направ­ ление течения на определен­ ном участке.

Недостатком указанной методики является некото­ рая неопределенность в ис­ пользовании коэффициентов сжатия струй для опор косо­ го моста при их расположе­ нии по направлению течения. Как известно, поток, проте­ кающий под мостом, сжима­ ется пойменными насыпями, устоями и промежуточными опорами. Сжатие потока, об­ текающего мостовые опоры, косо расположенные к на-

5**

правлению течения, исследовалось В. В. Невским. В результате исследований установлены зависимости и расчетные формулы для определения основных параметров нетранзитных зон, обра­ зующихся у мостовых опор при их обтекании потоками: макси­ мальной ширины нетранзитной зоны, расстояния от начала не­ транзитной зоны до места расположения максимальной шири­ ны и длины этой зоны. Максимальную ширину нетранзитной зоны (рис. 69) определяют по формуле

опоры, противоположно обращенной к набегающему потоку; Fn — проекция опоры на плоскость, нормальную к направле­ нию течения потока; А т а х л е в — максимальный отжим струй у боковой стороны опоры, обращенной к набегающему по­ току.

где /Сф — коэффициент изменения формы, учитывающий очерта­ ние опоры в плане и расположение ее по отношению к на­ правлению течения потока, принимаемый по табл. 41.

Для опоры прямоугольного очертания

Fn = b cos а + а sin а.

Для опор овального очертания

/7л= ( а —2r) sin а-\-2г.

где Кф — коэффициент, принимаемый по табл. 42.

148

Т а б л и ц а 42

совой и кормовой граней

Длина нетранзитной зоны /кз, т. е. расстояние от начала от­ жима до конца нетранзитной зоны, может быть определена:

для опор прямоугольной формы при угле косины а = 0:

но рассчитать отверстие косого моста. Расчет отверстия рекомен­ дуется производить в следующем порядке:

1.Расходы и уровни в принятой ВП, скорости течения и жи­ вые сечения потока в бытовых условиях, схема моста, угол коси­ ны и т. д. определяют в соответствии с НИМП-72.

2.По схеме моста и плану мостового перехода определяют параметры бокового и низового водоворота, образующиеся при обтекании пойменных насыпей и устоев.

3.Задавшись размерами и формой мостовых опор, по форму­ лам (53) — (58) определяют максимально возможные параметры нетранзитных зон, образующихся у опор, при их обтекании по­

током.

4. Вычерчивают схему мостового перехода с нанесением не­ транзитных зон, образующихся у опор моста, и находят наиболее стесненное поперечное сечение потока, которое и принимают за расчетное.

5. Находят рабочую площадь, рабочую ширину потока в дан­ ном сечении, общий, местные размывы и пр. Определив рабочую площадь и ширину потока в расчетном сечении, устанавливают среднюю глубину и среднюю скорость потока до размыва, а за­ тем глубину общего и местного размыва и подпор перед мостом по методике, изложенной в НИМП-72.

Рекомендуемый метод расчета отверстий косых мостов, учи­ тывающий гидравлические условия протекания потока под соору­ жением, дает возможность получить более достоверные данные.

149