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

которые также зарегулированы средними плотинами. Высокие половодья регулируют плотины с подпором до 100—200—300 м, подобные тем, какие имеются на Ангаре, Енисее, Вахте и других предгорных и горных реках.

Перенос расходов на створ перехода. Расчетные расходы во­ ды, определенные для Лоцманской Каменки, нужно перенести на створ проектируемого перехода, удаленный на 383 км. На этом участке р. Днепр вступает в транзитное русло (как и р. Вол­ га ниже устья р. Камы). Водосбор формально увеличивается, но пики ряда мелких притоков проходят раньше пика р. Днепр и никакого влияния на увеличение расхода оказать не могут. Да­ же на р. Ингульце с водосбором 16650 км2, впадающей выше проектируемого перехода на 10 км, пик проходит на 7—10 дней раньше. Аккумуляция воды в долине этого притока может толь­ ко снизить пик половодья Днепра.

По данным Гидропроекта при ВП-1% коэффициент сниже­ ния расхода от Лоцманской Каменки до Каховский ГЭС равен 0,83 в бытовых условиях. По опыту на р. Волге на участке Са­ ратов— Астрахань на расстоянии 904 км среднее уменьшение составляет 0,03% на километр при ВП-1% (1926 г.). Это в на­ ших условиях дает уменьшение на 0,03-366=11% или коэффи­ циент 0,89. Принимаем среднее значение 0,85 с некоторой града­ цией (в основном по данным Гидропроекта) от 0,80 при ВП-0% до 0,96 при низком уровне 1925 г. Портовые изыскания в Херсоне

191

оценили расход половодья 1931 г. в 20 000 м3/с, что корреспон­ дирует с нашим расходом 20 800 м3/с. Расчетный расход с ВП = = 1% + Лп = 21 600-1,17-0,85 = 21 000 м3/с.

Размеры отверстий на р. Днепре и протоке Конке. На р. Днеп­ ре отверстие между заложениями конусов перекрывает все рус­ ло между бровками. Если по условиям подходов нужно на косо­ горе правого берега сократить длину моста, то это возможно пу­ тем устройства высокой подпорной стенки с глубиной основания, как у береговой опоры. Отверстие моста на р. Днепре не меняет­ ся при изменении величины отверстий на протоке Конке. Ме­ няется только в русле глубина размыва.

Отверстия на протоке Конке могут быть разными в зависи­ мости от распределения расходов и величины размывов. Иссле­ дуются четыре варианта отверстия 150, 200, 300 и 500 м, а также пятый вариант с закрытием протока Конки. Грунты на пойме — суглинки; Уо = 0,80 м/с. Геологическое ограничение имеется ниже дна русла р. Днепра на 30 м, а в протоке Конке на 27 м. Деталь­ ный расчет представляется для отверстий 200 и 500 м (рис. 86).

Установление конечных скоростей. Р е к а Дн е п р . За осно­ ву принимается бытовая средняя скорость в русле 1,70 м/с при уровне 3,80 м. Далее при углублении она увеличивается в Р'р^

раз.

П р о т о к Конк а . Проток — действующий, судоходный, не­ сет наносы. Бытовая скорость при уровне 3,80 арм=1,0 м/с, кото­ рая и принимается за основу при определении конечной скорости г»рк= 1,05 м/с. В пойменной части протока Конки по табл. 32—34 принято при глубине 3 м »0 = 0,80 м/с. Тогда vo' = 0,5 (1,0 + 0,8) = = 0,9 м/с.

Указанные скорости вводятся для расчета общего конечного размыва при проходе расчетного паводка 21 000 м3/с вне зави­ симости от времени его прохода.

Установление расчетных соотношений р. Расчет ведется для двух случаев.

1. О т в е р с т и е на п р о т о к е К о н к е 200 м. Ширина русла протока Конки — 150 м, пойменной части под мостом — 50 м. Раз­ деление общего расхода 21 000 м3/с между р. Днепром и прото­ ком Конкой производится через критерий М. Расход Qo, когда включаются в работу регуляционные сооружения, принят на от­ метке + 1,0 м. Выше остаются незатопленными только левый бе­ рег бровки протока Конки и главного русла, а на правой части поймы — у косогора.

По кривой расхода Qo= 5300 м3/с. Тогда первый член в фор­ муле (34) равен 21 000:5300 = 4,0. Второй член формулы (34) определяется через отношение между расходом пересыпанной части перехода к расходу всей поймы. Бытовой расход поймы, включая проток Конку, 3880 + 820-4700 м3/с. Бытовой расход в отверстии 200 м: 820 + 50-4,02-0,26 = 870 м3/с.

192

Рис. 86. Переход через р. Днепр и проток Конку:

а — живые сечения протока Конки при отверстиях моста 200 и 500 м: б — изменение углуб­ лений в руслах в зависимости от отверстий в протоке Конке; в — переход через р-. Днепр у Херсона

ла протока Конки— 150 м, пойменной части — 350 м. Находим критерий М. Первый член формулы (34) 4,0 остается. Бытовой расход в отверстии протока Конки 820+ 350-4,02-0,26 = 820 +

193

+ 370=1190 м3/с. Тогда второй член формулы (34)

4 7 0 0 __11Q0

4700 = ° ’74; 44 = 4,0-0,74=2,9 и [3= 0,68.

Определение i|3 между пойменной частью шириной 350 м и руслом шириной 150 м требует предварительного определения величины расхода в отверстии 500 м. Для этого составляем урав­ нение баланса.

Площадь в отверстии протока Конки 820 + 350-4,02+1410 =

Находим скорость в русле и пойменной части протока Конки. Найденная выше средняя скорость 1,30 м/с относится к отвер­ стию 500 м в целом. Составляем уравнение баланса для распре­ деления расхода 2900 м3/с. Определяем значение критерия М. Расход в русле протока Конки до выхода на пойму Q0 = 370 м3/с, тогда первый член в формуле (34) 2900 : 370 = 7,9.

На рис. 87 показано разделение расхода 21 000 м3/с при от­ верстиях 200 и 500 м на протоке Конке. При отверстии 500 м бы­ товой расход р. Днепра 16 300 м3/с увеличивается от расхода с поймы до 18 100 м3/с или на 1800 м3/с.

Следовательно, в проток Конку может пойти с поймы 3470— —1800=1670 м3/с. Второй член формулы (34) зависит от тяго­ теющего к отверстию 500 м участка поймы при расходе 1670 м3/с. Расход всей поймы 1670+ 370 = 2040 м3/с. Тогда второй член фор-

194

В табл. 63 приведены значения р для дальнейших расчетов.

Определение отверстий и общего размыва. Расчеты приводят­

дим распределение расходов между р. Днепром и протоком Кон­ кой до размыва:

Для р. Днепра определяем:

1. Конечную скорость урп подбором. Вначале можно принять как предел для размыва конечную скорость, равную бытовой

1,70 м/с.

При Ррк=1,18 урк= 1,70-1,18= 1,73 м/с. На этом подбор за­ канчиваем. Принимается ирк=1,73 м/с и Ррк=1,18.

2. Площадь русла после размыва:

=13,90 м и на отметке — 10,10.

Для протока Конки определяем:

1.Конечную скорость в отверстии 200 м после размыва:

v nK= 1,0 /1,45\У8 = 1,05 м/с.

u . o j

195

2. Площадь после размыва: ©=1480 : 1,05=1410 м2.

3. Коэффициент конечного размыва:

Р=19.,38.

Средняя скорость в протоке Конке 1,30 м/с относится ко все­ му сечению 500 м. Найдем распределение расхода 2900 м3/с под мостом при (3 = 0,92 (см. табл. 29) и составим уравнение баланса при площади отверстия 820 + 350-4,02=1410 м2.

2900 = &рм (820 + 0,92-1410).

Отсюда ирм=1,37 м/с; иПм = 0,92• 1,37= 1,26 м/с до размыва.

QPM= 1,37-8,20= 1130 м3/с,или 39% (4,5%)

QrtM= 1,26-1410= 1770 м3/с,или 61% (9,5%)

22900 м3/с,или 100% (14,0%)

Подпор перед переходом. Пересыпанная часть живого сече­ ния за вычетом расхода протока Конки и р. Днепра составляет 20%• По табл. 40 Я =0,040. Площадь отверстия до размыва

9600 + 1020 = 10 620 м2. и= 21000/10620= 1,97 м/с. Площадь всего

с набегом — 1,20; подпор — 0,22; запас — 0,50. Всего — 5,72 м.

Определение отметок размывов. Для р. Днепра определяем: 1. Конечные скорости после размыва

196

4.Величины размывов: среднего Н = 8,02• 1,09 = 8,80 м; на от

метке— 5,00 и максимального Ятах= 11,80-1,09= 12,90 на отмет­ ке — 9,10.

197

В результате составлена табл. 64 для пяти вариантов с отвер­ стиями на протоке Конке, включая вариант с его закрытием. От­ верстие на р. Днепре остается неизменным— 1200 м, но углубле­ ние и подпор меняются.

Из рассмотренной таблицы видно, что закрытие протока Кон­ ки вполне возможно. Отверстия моста на протоке Конке могут быть 150 и 200 м. Предпочтительнее отверстие 200 м, так как оно лучше увязывается по ситуации и имеет некоторый запас пс сравнению с отверстием 150 м (без учета других факторов). От­ метка бровки подхода должна быть по предыдущему расчету не менее 5,72 м.

Проверка надежности перехода. Проверка .производится на проход паводка ММ при снятии части запасов. Расчет выполняем на QMM= 36 000 м3/с при уровне 5,10 м и отверстии в протоке Конке 200 м. Расход этот больше, чем по предыдущему расчету, на 71 % и по уровню на 1,30 м.

Находим критерий М. Расход Q0 имеет прежнее значение —

36 000

5300 м3/с. Тогда первый член формулы (34) - ^ = 6,8; расход

Р= 0,85 составляем уравнение баланса при площади под мостом

1090+ 50-5,60=1470 м2:

36 000 = ®ри (11 300 + 0,95 • 1470),

откуда г)рм=2,86 м/с; х)пм = 0,95-2,86=2,70 м/с.

Находим конечное распределение расходов:

QPM= 2,86-11 300 = 32 100 м3/с, или 89% < 93%

QnM= 2,701470= 3900 м3/с, или 11% > ' 7% 236000 м3/с, или 100% 100%

Для р. Днепра

р = Ъ ^ .= 1 26.

2,20

Размывы Н = 1,26-9,25= 18,70 м; Яшах= 1,26-13,10= 16,50 на отметке 5,10—16,50= —11,40 м < 10,10 м, следовательно, углубле­ ние в русле получалось всего на 1,30 м.

Для протока Конки

р = Ы 2= 1,93.

1,40

Размыв Яшах= 1,93-10,50 = 20,30 м на отметке 5,10—20,30 = = 15,20 м, что ниже на 6,30 м отметки по первому расчету. Если

198

опоры будут на отметке скалы — 25 и —30 м, то до отметки раз­ мыва — 15,20 имеется еще огромный запас.

Определим подпор. Пересыпанная часть подхода за вычетом

некоторых попыток останавливаемся на подпоре 0,35 м против искомого уровня и расхода. Отметка подпертого уровня воды 5,72—(0,85 + 0,35) =4,52 м. Это соответствует по приложению 3 ежегодной ВП-1 : 10.000 и расходу 27 000 м3/с, что больше, вклю­

= 1 : 10000 при снятии 50% запаса, а также при проходе павод­ ка, близкого к предельному (1 : 1010), без запасов. В этом случае допускаются некоторые перерывы движения при значительной волне.

Для железнодорожного перехода в этих условиях при снятии 50% запасов и предельном паводке отметка бровки должна быть не менее 5,10 + 0,49 + 0,85 = 6,44 м, что выше принятой бровки для автодорожного перехода на 0,78 м.

Подобное определение действительной надежности надо про­ изводить на каждом переходе для сведения заказчика, комиссии, принимающей переход в эксплуатацию и самого автора.

П О С Л Е С Л О В И Е

Рентабельность и обоснованный производственный риск. На дороге прекратилось движение — размыт мост. Что это — ошиб­ ка в расчете, недосмотр в эксплуатации или проход паводка вы­ ше расчетного? Последнее всегда возможно, поскольку сооруже­ ния не рассчитываются на ММ. При эксплуатации на дорогах тысяч больших и средних переходов и сотен тысяч малых соору­ жений за срок их службы 50—100 лет создаются в комплексе сотни тысяч и миллионы годосооружений. Поэтому всегда может пройти много паводков с ежегодной ВП-1 : 100 и один-два павод­ ка с ВП-1 : 106 и более редкий.

Каждый мостовой переход должен окупиться в определенный срок, например в 10 лет. После этого за вычетом эксплуатацион­ ных расходов, текущего и капитального ремонтов он должен, как

199