База нормативной документации: www.complexdoc.ru

- средний смыв в русле реки в створе коммуникации, расположенной на расстоянии lн от конца низовых струенаправляющих дамб;

- средний смыв грунта в русле под мостом после расчетного общего размыва без учета влияния искусственного уширения подмостового русла (срезки);

lр » 2lсж - длина зоны растекания потока за мостом.

Если переход коммуникации в нижнем бьефе расположен в пределах искусственного уширения русла, то величина смыва грунта определяется также как и для верхнего бьефа по формуле

(16.18).

На участке русла в пределах зоны, охватываемой струенаправляющими дамбами, с достаточной для практики точностью можно принимать

.

16.10. Расчет характерных подпоров на мостовых переходах

Стеснение паводкового потока подходами к мосту приводит к нарушению его бытового режима на значительном протяжении вверх и вниз от оси мостового перехода: к увеличению скоростей течения, деформациям русла и свободной поверхности потока. Эти явления, в сильной степени влияющие на стоимость перехода, подлежат обязательному учету при проектировании.

В настоящее время наиболее полно и точно деформации свободной поверхности потока рассчитывают по компьютерной программе «Рома» (см. главу 32), основанной на совместном решении в конечных разностях дифференциальных уравнений неустановившегося течения жидкости и баланса наносов.

850

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

При проектировании мостовых переходов нередко возникает задача в быстрой (особенно на ранних стадиях проектирования) оценке вероятных величин деформаций свободной поверхности потока и определения характерных подпоров (рис. 16.19): начального Dz0 в начальном створе зоны сжатия потока перед мостом (для последующего построения свободной поверхности потока вверх и вниз по реке); общего Dz0б (для расчета групповых отверстий); полного Dz в створе с максимумом подпора (для последующего расчета подпора у насыпи): подмостового Dzм в створе самого моста (для расчета минимальных отметок низа конструкций моста, бровок струенаправляющих дамб, отметок верха укреплений откосов струенаправляющих дамб и т.д.); подпора у насыпи Dzн (для расчета минимальных отметок бровок земляного полотна на подходах, отметок верха укреплений откосов пойменных насыпей).

Рис. 16.19. Схема к определению характерных подпоров на мостовых переходах:

а - план мостового перехода; б - кривая свободной поверхности на мостовом переходе; в - профиль размытого на пике расчетного паводка; 1 - бытовая свободная поверхность потока; 2 - бытовое дно

На основе анализа и обобщения материалов компьютерного математического моделирования с использованием программы «Гидрам-3» разработана полная методика упрощенного расчета

851

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

всех характерных подпоров на мостовых переходах (Г.А. Федотов. Методология комплексного расчета мостовых переходов: Автореф. дис. д-ра техн. наук. - М., 1979.). В основу методики положены известные теоретические зависимости проф. О.В. Андреева, но с обязательным введением коррективов потерь энергии потока, физическая природа которых заключается в учете влияния нелинейности потерь энергии и русловых деформаций.

Начальный подпор:

где

(16.19)

lсж - длина зоны сжатия потока перед мостом, определяемая по формулам (16.11), (16.12);

Iб - бытовой уклон свободной поверхности потока, равный уклону долины;

b - степень стеснения потока, определяемая по формуле (16.9);

- относительный подпор;

hб - средняя бытовая глубина всего паводкового потока;

- относительная длина верховых струенаправляющих дамб;

К - корректив начального подпора.

Корректив начального подпора определяют по формулам:

852

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

при Рw < 1,2; 1 3

при Рw > 1,2, где

Рw - коэффициент размыва под мостом по площади на пике первого расчетного паводка (т.е. отношение площади живого сечения под мостом после размыва к площади до размыва). Определяется по формуле верхнего предела размыва (16.12) для ветви подъема расчетного паводка.

Уравнение (16.19) представлено в неявном виде, поскольку искомое значение подпора входит как в правую, так и в левую часть уравнения. В связи с этим уравнение (16.19) решают подбором.

Подмостовой подпор:

где

(16.20)

- относительный подмостовой подпор;

hм - средняя глубина в подмостовом сечении до размыва;

Км - корректив подмостового подпора;

853

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Vб, Vм - бытовая средняя скорость всего речного потока и средняя скорость под мостом с учетом подмостового подпора и размыва;

aб, aм - коэффициенты Кориолиса (коррективы кинетической энергии потока) в бытовом и подмостовом сечениях.

Корректив подмостового подпора определяют по формулам:

при Рw < 1,2;

при Рw > 1,2.

Коэффициенты Кориолиса:

где

Vрб - русловая бытовая скорость течения;

wрб - бытовая площадь живого сечения в русле;

Vпб - пойменная бытовая скорость течения;

Swпб - площадь живого сечения пойм;

Vб - средняя скорость течения всего потока;

854

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Lм - отверстие моста;

В0 - ширина разлива реки в паводки.

Уравнение (16.20), записанное в неявном виде, также решается подбором.

Полный подпор:

где

(16.21)

lz - расстояние от моста до створа полного подпора (см. рис. 16.19):

При малых значениях бытового уклона Iб < 0,0001 значения начального и полного подпора практически совпадают и можно принимать Dz = Dz0. Подпор у насыпи:

Dzн = Dz +

Iбlz. (16.22)

При проектировании мостовых переходов нередко возникает необходимость в построении кривой свободной поверхности со стороны верхового и низового откосов пойменной насыпи. Особенно часто это требуется на мостовых переходах с большой шириной разлива. В результате такого расчета представляется возможным проектировать продольный профиль подходов к мосту, а также высоты верха укреплений откосов насыпей следующими очертанию свободной поверхности от границы разлива к мосту. Схема к расчету кривых свободной поверхности со стороны

855

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

верхового и низового откосов пойменных насыпей подходов представлена на рис. 16.20.

Рис. 16.20. Схема поперечного профиля водной поверхности с верховой и низовой сторон пойменной насыпи:

1 - профиль с верховой стороны; 2 - профиль с низовой стороны; 3 - бытовая свободная поверхность; 4 - насыпь; 5 - мост

Профиль поверхности потока у верхового откоса насыпи может быть построен по зависимости проф. О.В. Андреева, полученной из уравнения неравномерного течения потока в предположении линейного нарастания скорости течения вдоль струи:

где

(16.23)

Dzнх - подпор у насыпи на расстоянии х от устоя моста при х £ lz.

На участке насыпи, где х > lz свободная поверхность горизонтальна и подпор у насыпи постоянен:

Dzнх

=Dzм. (16.24)

Поверхность потока у низового откоса насыпей подходов можно принять горизонтальной и равной подпору у низовых струенаправляющих дамб, практически равному подмостовому подпору:

Dzнх

=Dzм. (16.25)

856