Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Проектирование мостовых переходов через большие водотоки

..pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
30.92 Mб
Скачать

при которой скорость Умост минимальная. В связи с этим при расче­

те отверстий мостов,

находящихся в зоне подпора от плотин ГЭС,

могут встретиться три случая:

 

 

1. Если при Я гмо

VM< V 0 (рис. 135, а), то

скорость Vmct= V0

будет минимальной при Я ГВ= Я ГМ0. Следовательно,

/М= / Ч(тах) при

И

 

 

 

** гмо-

V„>V0, а при Яппг Vu <

V0

(рис. 134), то

2 . Если при Я гмо

скорость Кмост получается минимальной при отметке Ягв, соответ­

ствующей точке пересечения

кривых VM~ /J{H rB) и У0 = ф(Ягв).

При этой же отметке Я гв /м= /м(шах>.

а)

ф

Рис. 135. Возможное соотношение скоростей VM и Vo при различных значениях Ягв

3.

Если при Я гмо и Я,[ПГ Vu >

V0 (рис. 135, б), то скорость

^мост= ^м

будет

минимальной

при

Я гв =

Янпг.

Следовательно,

^м= ^м(тах) При Я ипг*

 

 

 

построении гра­

В первом и третьем случаях необходимость в

фиков Гм=х'(Я гв)

и Г0=<НЯГ1,)

отпадает.

Во втором случае эти

графики нужно строить, начиная с отметки

Я гмо

и кончая отмет­

кой Я гв,

несколько большей той,

которая соответствует точке пе­

ресечения указанных графиков.

 

 

 

 

Зная отметку Я гв, соответствующую /м =

/М(тах). нужно для этой

отметки определить величину необходимого отверстия моста. С этой целью для указанной отметки Я гв находится необходимая площадь подмостового поперечного сечения потока 2 по формуле (VI-1) (при Q = Qmax и FM= Гыосх). Коэффициент сжатия е берется

из табл. 25.

Зная связь между коэффициентом размыва по глубине РЛр и площадью &—1и?1к= 1ыР Лр/гб.р> можно определить необходимое от­

верстие моста

/ м - l u ( т ах) - р ЛрЛб р .

Полученное таким образом отверстие моста /М(тах) соответствует принятому значению коэффициента размыва РАр. При необходимости

рассчитанное отверстие моста может быть изменено в сторону уве­ личения или уменьшения. Увеличение отверстия может диктоваться необходимостью сократить длину высоких подходных насыпей, для которых требуются мощные дорогие укрепления откосов от действия волн и льда. Уменьшение отверстия может быть выгодным в случае небольшой величины подпора от плотины, когда погонный метр подходных насыпей с укреплением значительно дешевле погонного метра моста.

§ 38. Пример расчета отверстия моста, находящегося в зоне подпора от плотины ГЭС

Река Б впадает в реку А , на которой сооружена гидроэлектро­ станция (рис. 136). Через реку Б на расстоянии 25,3 км от устья проектируется мостовой переход. На реке Б на расстоянии 74,8 км

выше по течению от створа мостового перехода имеется водомерный

О

Рис. 136. Продольный профиль русла с по­ казанием створов водомерного поста и мос­ тового перехода:

О — О — створ водомерного поста; 1—/ — створ в месте впадения в реку Б притока; 22— створ мос­

тового перехода

пост с многолетним рядом наблюдений за расходами и горизонтами воды. Река Б на участке от створа водомерного поста до створа

мостового перехода имеет один крупный приток.

Все исходные данные для расчета приведены в табл. 35.

А

Рис. 137. Живое сечение реки Б в створе мос­ тового перехода

Исходные данные для расчета отверстия моста, находящегося в зоне подпора от плотины ГЭС

Расчетные створы

Наименование показателей

I. Данные, характеризующие русло, по которому

 

 

 

происходит движение волны паводка (рис. 137):

 

 

 

Полная ширина русла В, м .

850

973

1102

Ширина коренного русла Ьр, м .

50

68

85

Ширина правой поймы Ьа п , м

430

495

542

Ширина левой поймы Ьл п , м

370

410

475

Разность отметок дна поймы и коренного русла

 

2,8

 

К, м .

. . .

2 ,9

2 ,7

Продольный уклон водной поверхности в бытовых

 

 

 

условиях /0 (см.

рис. 136)......................

0,00031

и 0,00028

 

Коэффициент шероховатости коренного русла пр

 

0 ,0 4

 

Коэффициент шероховатости пойм п„

 

0 ,0 5

 

Меженный расход

С?меж» м*/сек ......................

20

Грунты,

из

которых

сложено

дно коренного

 

русла

реки в створе мостового перехода .

Тонкий иловатый песок

Площадь водосборного бассейна реки выше ство­

 

ра водомерного поста F,

км2

 

950

II. Данные, характеризующие расчетный паводок,

 

проходящий по руслу:

 

вероятности пре­

 

Максимальный расход

1%-ной

 

вышения в створе водомерного поста Qmax(//>»

 

м?/сек

 

 

 

 

 

 

 

896

То же без учета меженного

расхода Qraax

=

 

Фтах (И)

Фмеж»

М3j СвК

 

 

 

876

Продолжительность

стока в створе водомерного

 

поста

Т в

сутках .

 

 

......................

12

Продолжительность

подъема

паводка в створе

3

водомерного поста Т1 в сутках . .

поста

Объем

стока

в

створе

водомерного

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 5 5 -10е

III. Данные, характеризующие водохранилище: Отметка горизонта мертвого объема Нгк0, м Отметка нормального подпорного горизонта

Днпг» м ...................................................

Кривая нарастания площади зеркала водохра­ нилища в зависимости от уровня воды в нем

5 = / (Дгз)

IV. Данные, характеризующие приток, который впадает в русло, и расчетный паводок на нем: Площадь водосборного бассейна притока Fnp, км3 Меженный расход притока ФмеЖ(Пр)> м*/сек

100,05

107,08

см. рис. 139

65

9

Расчетные створы

Наименование показателей

0-0 1-1 2-2

Максимальный расход талых вод 1%-ной ве­

роятности превышения в устьевом створе /р \°,75

притока Qmax(пр) = Qmax(Я)

)

, м*/сек

120.

То же без учета меженного расхода Qmax (Пр) =

~ Qmax(np) @мезк (пр)» Продолжительность стока в устьевом створе при­

тока

Тпр

в

сутках . .

.......................

Объем стока

в

устьевом створе притока \Гпр =

_ _

1 ,

 

з

 

2

^шах (пр) ■*пр» м

 

111

6

288-Ю5

Расчет. Максимальный расход 1%-ной вероятности превыше­ ния, установленный в створе водомерного поста, необходимо перенести в створ мостового перехода. Вдоль русла реки Б

выделяем два участка (рис. 136). Границей этих участков яв­ ляется место впадения в реку Б притока. Расчет движения волны

паводка на каждом участке выполняем по способу М. П. Полякова, изложенному в гл. IV, в которой дается также пример такого расчета.

В результате произведенного расчета движения волны паводка в пределах / участка получен максимальный расход в конечном ство­ ре данного участка Qmax(S) = 830 мЧсек.

Устанавливаем максимальный расход в начальном створе I I

участка с учетом расхода притока:

Qmax (Я) п =

Qmax (Я)

Qmax (пр)

= 830 -j- 120 = 950

M ^ ! c £ K .

Находим

полный объем стока

в начальномстворе

I I участка

с учетом объема стока притока:

 

 

W n =

W +

W ap =

455 • 10е -Ь 288 . 105 = 4838 - 105 м Ч

В результате расчета движения

волны паводка на

I I участке

получен максимальный расход в конечном створе этого участка, т. е. в створе мостового перехода, Qmax(s)n=845 мЧсек.

По

кривым расхода Q=f(z) находим отметки поверхности воды

в створах 0О, I 1 и 22, а затем производим построение линии

максимальных глубин вдоль русла (рис.

138).

Заметим, что,

несмотря на

наличие

притока, максимальный

расход

1 %-ной

вероятности

превышения в створе мостового

перехода меньше, чем в створе водомерного поста, вследствие распластывания гидрографа паводка в пределах каждого транзит­ ного участка.

Далее определяем максимальный расход в створе мостового пе­ рехода при наличии подпора от плотины Qmax для различных зна-

о

чений отметки горизонта воды в водохранилище Ягв, изменяющихся от Ягм0 = 100,05 м до Я1ШГ= 107,08 м. Сначала находим коэффи­ циент аккумуляции р по формуле (VI-29). Объем W \ вследствие

относительно небольшой его вели­ чины можно не учитывать, что значительно упрощает расчет, так как не нужно строить кривых под­ пора. Величины и подсчи­ тываем не каждую в отдельности,

асразу находим их разность Wa—

W '\. Для этого, пользуясь кривой

5 = Д Я ГВ)

(рис.

139), продольным

 

 

 

профилем русла

с нанесенной на

 

 

 

него линией максимальных глубин

 

 

 

(рис.

138) и живым сечением реки

 

 

 

в створе

мостового перехода (рис.

Рис. 139.

Кривая S=f(Hrb)

137),

определяем объем, имеющий

 

 

 

при

Я гв= 100,05

м продольное се­

 

 

 

чение АБВГу

при Я гв= 101 м продольное сечение А Д Е Г и т. д.

(см. рис. 138). Результаты

расчета величины

Wa W " приведе­

ны

в табл. 36

(гр. 2). В гр. 3 приведены значения

коэффициента

р,

найденные по формуле

(VI-29) при W \= 0.

 

 

 

Например,

при

Ягп= 100,05 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

483,8 • 10е

 

 

 

 

 

Р =

lFn_

( r a- l l Q

483,8-10»-16,35- 10° =

1,034.

По формуле (VI-33) подсчитываем коэффициент уклона у. Уклоны 1П0В(сР) и i'noD(cp), входящие в эту формулу, находим из

выражений

J

_ ЯВП-- Нт .

*пов (ср)

НпП Н1МП

*пов(ср) ---

О

»

 

Отметка

Я вп= 117,08+1,0=118,08

м ; отметка Я ып=95,20 +

+0,82=96,02 м (см. рис. 138).

 

 

 

При Ягв= 100,05 м

 

 

 

 

 

 

__ 1 1 8 ,0 8 — 1 0 0 ,0 5

0,000242,

 

*пов (ср) —

 

74 800

 

 

_

1 1 8 ,0 8 — 9 6 ,0 2

0,000295,

 

*пов (ср)--------- 74800

 

Ьюв (ср) Т = <*V - пов (ср)

0 ,0 0 0 2 4 2

0,996.

0 ,0 0 0 2 9 5

Результаты расчета коэффициента *( приведены в гр. 4 табл. 36. В гр. 5 приведены значения произведения [3?.

По формуле (VI-28) подсчитываем расход

Qmax.

При Я гв =

= 100,05 м QTnax= §T(3ma.x(S)n= 1,031 *845=872

м 3/сек.

Результаты

расчета расхода Qmax приведены в гр. 6 табл. 36. По данным этой таблицы построен график Qmax= f (Ягн) (рис. 140).

Выясняем, какой расчетный случай имеет место в условиях дан­ ного примера. Для этого при отметках Я гв, равных Я гмо и Я ||ПГ, определяем скорости Vu и V0и сравниваем их между собой) Сначала

находим скорости FMи V0 при Я гв = Я гм0 = 100,05 м. Вычисляем

расход Qp, проходящий в пределах коренного русла:

 

Кр — юб. рСб. р*|//2б, р = 408 • 38,5 У 4,8

= 3440 м3/сек,

Ка. п =

^л. п^л. п У Ал. п — 997 • 24,2 У 2,1

=

35 000

м?/сек,

Кп. л =

Юл. П С „. „ УТйГп =

1 1 3 8 • 2 4 ,2 y ~ 2 j =

4 0

0 0 0

мУсек,

г \

___ Q

_________________ ____________________

___ 070

___________________3 4

4 0 0 __________________

V p

- У ш а х /С р + К Лш п + К „ , п ~

3 4 4 0 0 + 3 5 0 0 0 + 4 0 0 0 0

= 274 ма/сек.

Площадь живого сечения реки в пределах коренного русла Шб.Р= =408 м 2. Скорость в пределах коренного русла

Qp

= 0,672 м/сек.

Уб.Р =

"б^7

408

 

За допускаемый коэффициент

размыва принимаем РЛр=1,50

и соответственно получаем Ум= 1,5лгУб.р=1»50’43-0,672=0,800 м/сек,

где а'= 0,43 для тонкого иловатого песка.

Вычисляем размывающую скорость V0 по формуле (VI-20) с

учетом принятого коэффициента размыва (для тонкого иловатого песка принимаем средневзвешенный диаметр частиц грунта d=

=0,05 мм):

 

 

 

 

Уо

0,628 d

о.з

0,2

0,628 • 0,050,3.4,80,2 =

 

hб. Р

 

 

 

= 0,380 м/сек.

Аналогично

определяются

скорости VMи VQпри Я гв = Я||ПГ =

= 107,08 м. Результаты расчета приведены в табл. 36 (гр. 7—11).

Из таблицы видно, что при Я гмо VM> F0, а при Я нпг Уы< У0.

Следовательно, в условиях данного примера имеет место II расчет­

ный случай.

Уы и У0 для отметок Ягв,

Производим определение скоростей

больших, чем Ягмо. Результаты расчета

приведены в таблице. Уже

при отметке Я гв=102 м Vbl< V a. Поэтому производить определение

скоростей Ум и У0 при Я гв>102 м не нужно: кривые Уы= х'(Н гв) и

Уa =

ф(Ягв) пересекутся при

отметке Я гв,

находящейся

между

101

и 102 м. По данным таблицы строим кривые Ук= х! (Ягв) и

У0=<1>(Ягп) (рис. 141),

которые

пересекаются

в точке, соответст­

вующей отметке Я гв=

101,50 м. Для этой отметки и производим

определение необходимого отверстия

моста.

 

что от­

По графику Qmax =

f (Ягв) (рис.

140)

устанавливаем,

метке Ягв= 101,50 м соответствует расход

Qmax = 851 мУсек. При

258

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 36

 

 

 

 

 

Таблица результатов расчета отверстия моста,

находящегося

в зоне

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

подпора от плотины ГЭС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гоX

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q max

 

 

 

 

ч*

 

*

н

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

гв

w

а

Р

по формуле

 

 

“ р ’

V ,

,

я*

«5

 

 

а

по формуле

Рт

по форму­

 

б.р

»р

м

 

млн. лса

(IV-29)

(VI-33)

ле (VI-28), м V*/с е к

Л£*

м / с е к

II

г»

о

 

 

 

 

 

 

 

 

м * /с е к

 

 

^ З х

^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

3

4

5

б

7

8

 

9

10

 

и

1 0 0 ,0 5

1 6 ,3 5

1 ,0 3 4 .

0 ,9 9 6

1,031

872

274

408

 

0 ,6 7 2

0 ,8 0 0

0 ,3 8 0

101

 

 

2 2 ,4 0

 

1 ,0 4 6

0 ,9 6 8

1 ,0 1 4

857

202

493

 

0 ,4 1 1

0 ,4 8 9

0 ,3 9 3

102

 

2 8 ,6 7

1 ,0 6 3

0 ,9 3 9

0 ,9 9 8

844

160

578

 

0 ,2 7 7

0 ,3 3 0

0 ,4 0 7

103

 

3 4 ,6 6

 

1 ,0 7 7

0 ,9 0 9

0 ,9 8 0

828

 

 

104

 

4 0 ,6 7

 

1 ,0 9 0

0 ,8 7 8

0 ,9 5 8

810

 

 

105

 

 

4 6 ,9 3

 

1 ,1 0 5

0 ,8 4 6

0 ,9 3 5

790

 

 

106

 

 

5 3 ,1 1

 

1,121

0 ,8 1 3

0 ,9 1 2

771

 

 

1 0 7 ,0 8

6 0 ,0 2

 

1,141

0 ,7 8 0

0 ,8 9 1

753

70

1003

 

0 ,0 7 0

0 ,0 8 3

0 ,4 5 5

отметке # гв=101,50 м расчетная скорость под мостом Кмост= VM= = Fo= 0,400 м/сек, а скорость в пределах коренного русла Vr6.P= =0,340 м/сек (рис. 141).

По формуле (VI-1) определяем необходимую площадь подмо­ стового поперечного сечения потока 2 (при скоростях течения мень­ ше 1 м согласно табл. 25 коэффициент сжатия s=l,0):

2 _ Q

851

шах

1 ,0 -0 ,4 0 0 = 2130 м \

мост

Рис. 141. Графики К б .р= у ( Н г в ) , VM= y ' (Я гв)

иVo = Щ Н Г0)

Сучетом принятого коэффициента размыва ЯАр=1,50 находим отверстие моста

/м " P l , р h 6 . р " 1,50 6 ,3 0 ~ 2 3 0

§ 39. Расчет отверстий мостов в условиях подпора от другой реки

На рис. 142 показан мостовой переход, расположенный на при­ токе главной реки и находящийся в подпоре этой реки. Когда в главной реке происходит подъем воды, он может задержать воду, притекающую к мостовому переходу, в результате чего перед мо­ стом образуется зона аккумуляции. В этом случае под мостом про­ ходит только часть расхода притока, а остальная вода расходуется на наполнение зоны аккумуляции. При очень быстром подъеме воды в главной реке под мостом может возникнуть обратное течение; в этом случае наполнение зоны аккумуляции происходит как за счет притока, так и за счет главной реки. При спаде воды в главной реке происходит опорожнение зоны аккумуляции; в этом случае расход под мостом будет складываться из собственного расхода

притока и дополнительного расхода, образовавшегося за счет опо­ рожнения зоны аккумуляции.

Паводок на притоке может совпадать во времени с паводком на главной реке, а может проходить до или после него. В первом слу­ чае мостовой переход будет работать в условиях подпора от главной реки, а в последних двух случаях — в условиях отсутствия под­ пора от главной реки.

При проектировании мостовых переходов на устьевых участках рек необходимо учитывать рассмотренные особенности условий их работы. В связи с этим рас­

 

 

 

 

чет отверстий

таких

мостов

 

 

 

 

несколько

усложняется

по

 

 

 

 

сравнению с расчетом

обыч­

 

 

 

 

ных мостов, не находящихся

 

 

 

 

в зоне подпора от

другой ре­

 

 

 

 

ки. Очевидно,

что

в

данном

 

 

 

 

случае нельзя

ограничивать­

 

 

 

 

ся расчетом отверстия

моста

 

 

 

 

только для какого-то одного

 

 

 

 

уровня воды, как это делается

 

 

 

 

при расчете

отверстий

обыч­

 

 

 

 

ных

мостов. Задача

расчета

 

 

 

 

отверстий мостов в этом слу­

 

 

 

 

чае сводится прежде

всего

к

 

 

 

 

отысканию

такого

критичес­

 

 

 

 

кого

уровня

воды,

который

 

 

 

 

соответствует

наиболее

нап­

 

 

 

 

ряженной водопропускной ра­

 

 

 

 

боте

мостового

перехода.

Рис. 142. Схема

мостового перехода,

Отверстие

моста,

найденное

работающего

в

условиях

подпора от

при

критическом

уровне, бу-

главной реки:

профиль

дет минимально допустимым.

а — план;

б — продольный

Очевидно, что критический

 

 

 

 

уровень воды

будет

иметь

неодинаковые значения при наполнении зоны аккумуляции перед мостом и при ее опорожнении. Поэтому критический уровень дол­ жен определяться отдельно для случая наполнения зоны аккуму­ ляции и отдельно для случая ее опорожнения. Отверстия моста, найденные при двух критических уровнях, также будут иметь различные значения.

Из всего сказанного следует, что при проектировании мостовых переходов на устьевых участках рек необходимо производить рас­ чет отверстия моста для трех возможных случаев работы соору­

жения:

свободного прохода паводка, когда подпор от главной ре­

1)

ки отсутствует (паводок на притоке проходит до или после прохож­ дения паводка на главной реке);

Соседние файлы в папке книги