книги из ГПНТБ / Переходы через водотоки

(Ï3)

Рис. XI-4. Деформация русла на переходе через р. Вопь (цифры обозначают глу­ бину от уровня поймы, цифры в кружках — проценты расчетного расхода по пой­ мам и руслу)

оружения, имеют на мостовых переходах через равнинные реки ог­ раниченное применение.

Из сооружений, регулирующих пойменные потоки на мостовых переходах, применяют струенаправляющие дамбы и траверсы для защиты пойменных насыпей, а также водоразделительные дамбы для разграничения расхода между сооружениями, расположенны­ ми в общей пойме.

Верховые струенаправляющие дамбы направляют пойменные потоки под мост и обеспечивают равномерное распределение размы­ ва под мостом.

Низовые дамбы обеспечивают плавное и постепенное растека­ ние потока, выходящего из-под моста.

отверстия моста. При назначении криволинейных обтекаемых дамб большего размера со стороны правой поймы и меньшего размера со стороны левой живое сечение под мостом после размыва имеет очертание ближе к прямоугольному, чем то же сечение до раз­ мыва.

Устройство прямолинейных дамб на этом переходе приводит к концентрации всего потока в русловой части отверстия моста к сосредоточенному размыву и отложению наносов на срезке.

Переход, показанный на рис. ХІ-5, б, представляет собой тот же переход, но на нем в результате руслового процесса русло, быв­ шее ранее прямолинейным, искривилось и приблизилось к правобе­ режному устою.

При устройстве со стороны правобережной поймы прямолиней­ ной дамбы пойменный и часть руслового потока будут отжаты к средней части отверстия моста. Криволинейная левобережная обте­ каемая дамба направит поток с левой стороны на прилегающий участок отверстия моста. В результате можно ожидать относитель­ но равномерный размыв под мостом.

Замена прямолинейной правобережной дамбы криволинейной приведет к концентрации правопойменного потока в правой русло­ вой части отверстия. В результате подмостовое русло после размы­ ва будет иметь глубокий сосредоточенный размыв.

Обтекаемые дамбы рассчитывают по методу, разработанному А. М. Латышенковым [69], который анализировал различные пред­ ложения іпо расчету струенаправляющих дамб на мостовых перехо­ дах. Им.установлено, что наилучшее обтекание дамб без отрывов и обратных токов дают дамбы эллиптического очертания с соотноше­ нием полуосей 1,5 и 2,0, расчет которых приведен ниже.

Основными параметрами, определяющими очертание верховой эллиптической дамбы, являются (рис. XI-6) ее проекция на ось пути Ьв, принимаемая за малую полуось эллипса, и проекция на ось

русла ав, принимаемая за большую полуось. Отношение прини-

мают от 1,5 до 2,0 в зависимости от степени стеснения потока под­ ходной насыпью Ô. Значение б определяют по формулам:

для односторонней поймы б — —.“??;

где Qnep — расход, проходивший в бытовом состоянии на левобе­ режной или правобережной пойме, перекрытой насыпью; Q — полный расход; Qp — расход, проходивший в бытовом состоя­ нии в русле; Qn — расход, проходивший в бытовом состоянии на левобережной или правобережной пойме. Значения Кв приведе­ ны ниже:

К головной части дамбы следует добавлять начальную входную часть в виде дуги круга с радиусом, равным 0,2 Ьв, и углом разво­ рота до 120°.

Для случая резко выраженного несимметричного двустороннего сжатия И. С. Ротенбург [115] рекомендует для расчета струенаправ­ ляющих дамб устанавливать границу раздела потока в отверстии моста и каждую дамбу рассчитывать для своей части при односто­ роннем сжатии. Границу раздела потока устанавливают подбором

исходя из условия равенства подпоров от потоков по одну и другую сторону от принятой границы.

На основе выполненных опытов по сравнению дамб различных очертаний, а также опытов на моделях ряда конкретных мостовых переходов А. М. Латышенков предлагает следующие рекомендации для проектирования низовых струенапрявляющих дамб.

Дамбы очерчивают по дуге круга радиусом, равным 2ав, при угле разворота 7—8°, а затем по прямой, касательной круговой кривой. Проекции низовой дамбы на нормаль к оси пути принимают равной половине проекции соответствующей верховой дамбы

Струенаправляющие дамбы шпоровидного очертания иногда за­ меняют дамбами грушевидного очертания. Лабораторные опыты по­ казывают, что если размеры грушевидной дамбы и очертание ее речного откоса близки к шпоровидной дамбе, рассчитанной для тех же условий, то пойменная ветвь грушевидной дамбы на ее работе не сказывается и грушевидная дамба работает как шпоровидная.

Применение грушевидных дамб це­ лесообразно при расположении подхо­ да на кривой, направленной в верхо­ вую сторону, когда насыпь.подхода на­ правляет пойменные воды под мост (рис. ХІ-7).

Иногда грушевидное очертание дам­ бы— результат отсыпки, грунта, кото­ рый не может быть использован.

Рис. ХІ-8. Схема к оп­ ределению отжима при прямолинейной дамбе:

а — схема лаборатор­ ной установки; б — график для определе­ ния отжима А/м

Работа прямолинейных дамб по отжиму потока от прилегающе­ го участка отверстия моста требует изучения.

В 1968 г. в ЦНИИСе были проведены предварительные опыты с

жесткой модели мостового перехода. Предварительно рассчитыва­ ли размеры эллиптической обтекаемой верховой струенаправляю­ щей дамбы аЕ и Ьъ и устанавливали прямолинейную верховую дам­ бу длиной а в.

Низовую прямолинейную дамбу принимали равной Опыты

проводили с отверстиями мостов 50, 80, 120 и 200 см, при каждом отверстии с расходами .17,2—28,1 лісек.

Опыты показали, что при длине верховой дамбы ав отжим по оси перехода (близок к максимальной величине и касательная к граничной струе отжима близка к перпендикуляру к оси перехода (рис. ХІ-8, а). Опыты позволяют определить величину отжима А/м по длине дамбы а в и отверстию моста /м при одностороннем сжатии по графику (рис. ХІ-8, б ) .

В соответствующих случаях возможна промежуточная^ форма дамб •— криволинейная с прямой вставкой, примыкающей к устою.

При проектировании струенаправляющих дамб, особенно верхо­ вых, следует учитывать ситуационные особенности и в соответствии с ними изменять размеры дамб. Если голова рассчитанной струе­ направляющей дамбы будет расположена вблизи протоки или озе­ ра, чтобы избежать значительных скоростей течения у головы дамбы, ее следует удлинить, усилив поперечное сечение дамбы в месте пересечения протоки или озера.

Местный размыв у головы дамбы возрастает с глубиной потока, поэтому голову дамбы следует располагать на возможно более вы­ соких отметках.

Задачи струенаправляющих дамб на равнинных реках зависят от типа руслового процесса. На меандрирующих реках следует учи­ тывать смещение меандр и их выключение вследствие прорыва пе­ решейков между ними, что может вызвать изменение положения русла под мостом и необходимость переустройств дамб. На немеандрирующих реках такая необходимость менее вероятна.

гуляционных сооружений на равнинных реках следует учитывать возможность использования древесной и главным образом кустар­ никовой растительности для направления пойменного потока в же­ лаемом направлении. Для защитных лесонасаждений используются ивовые породы, имеющие широкое распространение.

Для регулирования потока используют естественную раститель­ ность на поймах, придавая ей необходимую форму путем вырубки излишней растительности.

Посадка деревьев и кустарников производится массивами для придания пойменному потоку желаемого направления, а также в виде продольных и поперечных полос для защиты сооружения от подмыва пойменным потоком и волнобоя [13].

На пересечениях предгорных, блуждающих рек в конусах вы­ носа задачи, струенаправляющих дамб сводятся к ограждению сва­ ла потока от моста к одному из подходов.

При решении этих задач возможны две схемы регулирования: в первой схеме поток воспринимается струенаправляющими дамбами в удалении от мостового перехода и постепенно подводится к не­ му, во второй схеме бытовой поток подходит непосредственно к мос­ товому переходу и воспринимается короткими, но сильно укреплен­ ными дамбами и подходами.

Для переходов в конусах выноса (рис. XI-10) первая схема (рис. XI-10, а) включает струенаправляющие дамбы, доходящие до горловины ущелья и принимающие весь расход. Вторая схема (рис. X I-10, б) предусматривает трассу перехода выпуклой вниз по течению кривой, что обеспечивает направление всего потока вдоль подходов к мосту и мощные, но короткие грушевидные дамбы у моста.

Рис. ХЫО. Схемы струенаправляющих дамб при пересечении конусов выноса

Задачей струенаправляющих дамб на переходах через круп­ ные блуждающие реки является направление потоков с участков живого сечения, обычно частей активно работающей зоны блужда­ ния, перекрытых насыпью под мост.

Направление пойменных потоков под мост на равнинных реках достигается сравнительно короткими входными дамбами, которые составляют в сумме 0,8— 1,5 отверстия моста.

Такие размеры дамб позволяют вписаться пойменным потокам, элементарные расходы которых в десятки раз меньше руслового, в отверстие моста.

Та же задача на блуждающих реках не может быть достигнута короткими дамбами. Элементарные расходы на выключенных час­ тях зоны блуждания равны бытовым элементарным расходам под мостом, поэтому вписаться под мост эти потоки могут постепенно лишь посредством дамб, которые доходят до границ зоны блужда­ ния, относительная длина которых достигает 4,0—5,0 отверстий моста.

Дамбы должны быть достаточно мощными, чтобы противостоять размывам вдоль дамбы при прижиме потока (рис. XI-11, а). Иным решением (рис. X I-11, б) является дамба более легкой конструкции, но с траверсами (отбойниками) по всей длине, которые и воспри­ нимают прижимы потока. При этом решении следует считаться с местными размывами у голов траверсов.

При проектировании дамб должно быть обращено внимание на врезку головной части дамбы в берег во избежание обхода ее по­ током.

Струенаправляющие дамбы на равнинных реках отсыпают из грунта шириной поверху не менее 2 м, крутизну речного откоса принимают не круче 1 : 2, пойменного 1 : 1,5.

В головной части, для уменьшения местного размыва откос дам­ бы уполаживают до 1 : 3.

Верх дамб назначают исходя из отметки уровня, принимаемого к расчету, и учитывают подпор перед мостом, волну с накатом на откос и запас не менее 0,25 м.

Рис. X I-11. Схемы струенаправляющих дамб на переходе через предгорную реку:

а — тяжелая дамба; б — легкая дамба с отбойниками

Для укрепления откосов дамб, подверженных воздействию тече­ ния, применяют преимущественно железобетонные плиты. По подо­ шве откосов целесообразно устраивать рисберму из каменной на­ броски. Объем наброски рассчитывают с тем, чтобы камня хватило расположиться по откосу на всю глубину размыва, а также, чтобы сверх того1в рисберме оставалось бы достаточное количество кам­ ня для удержания плит на откосе от сползания.

Основания откосов защищают также бетонными или хворостя­ ными тюфяками.

На предгорных, блуждающих реках применяют каменно-хворо­ стяную кладку, бетонные блоки, габионы. В последнее время для продольных дамб проектируют оболочки большого диаметра, погружаемые с учетом размыва на значительную глубину.

§ 54. ЗАЩИТА БЕРЕГОВ И ПОДХОДОВ ОТ РАЗМЫВА

Как отмечено выше, естественный русловой процесс может вы­ звать такое положение излучины русла, которое будет угрожать устойчивости сооружений мостового перехода. Иногда по условиям трассирования мостовой переход приходится выбирать на криволи­ нейном участке русла, дальнейшее искривление которого также не­ желательно для устойчивости сооружений перехода. В этих случаях необходимо оградить берег русла от размыва.

ÖI

Рис. ХІ-12. Защита берегов русла:

а — укрепление откосов; б — поперечные сооружения

Рис. X I-14. Схема рас­ текания потока за сооружением

Высокие скорости потока вдоль насыпи подхода к мосту, что не­ избежно, например, при наличии на трассе подхода угла вверх по течению, вызывают необходимость защиты подхода от возможного размыва.

При защите берегов и подходов от размыва могут быть примене­ ны два варианта защиты; укрепление откосов с приданием берегу русла плавного очертания (рис. ХІ-12, а) или осуществление систе­ мы поперечных сооружений (траверсов, бун, полузапруд), выступа­ ющих в поток и отжимающих его от подхода или берега (рис. ХІ-12, б).

Вариант выбирают на основе технико-экономических расчетов. Береговые откосы перед возведением укреплений планируют.

Для укреплений используют сборные или монолитные плиты, а ни­ же меженного уровня в основании укрепления — гибкие укрепления в виде тюфяков, опускающихся при подмыве.