5.2. Розрахунок отворів малих мостів без врахування акумуляції.

Розрахункова формула для визначення ширини отвору малого моста Ь отримується у результаті рішення рівняння Д.Бернуллі, записаного для точок на вільній поверхні потоку в перерізах 1 і 2 відносно горизонтальної площини 0-0, рис. 5.1. Перший переріз вибирається в створі з найбільшим підпором Н перед мостом, а другий - у створі з найменшою глибиною під мостом h_с, що називається стислою глибиною. Записуючи рівняння Д.Бернуллі, приймається до уваги та обставина, що на вільній поверхні тиск однаковий в обох перерізах і дорівнює атмосферному.

Рис. 5.1. Розрахункова схема протікання потоку під малим мостом

Таким чином, для розглянутого випадку рівняння Д.Бернуллі буде мати такий вигляд:

.

де: Н — напір: і — середні швидкості в перерізах 1 і 2; g - прискорення вільного падіння; а = 1,1 - коефіцієнт Коріоліса (коректив кінетичної енергії); - втрати енергії на відрізку між перерізами 1 і 2.

У розрахунках малих мостів швидкістю на підході до споруди в перерізі 1, як правило, зневажають через її малість. Втрати енергії враховуються тільки місцеві, які виникають при вході потоку під міст і які залежать від конструкції оголовка. По формулі Вейсбаха ці втрати рівні:

(5,7)

де:- коефіцієнт втрат енергії, що в цьому випадку показує яка частина

питомої кінетичної енергії потоку втрачається при вході потоку під міст.

Тоді:

Використовуючи рівняння нерозривності:

будемо мати:

Позначивши ,де - коефіцієнт швидкості і з огляду на те, щоможна записати:

або

Тоді ширина отвору буде дорівнювати:

(5.8)

що відповідає коефіцієнту витрати т = 0,30 і створює деякий запас у ширині

отвору малого мосту, тому що для найпоширенішого типу оголовка у вигляді

розтруба т = 0,35. Типи оголовків, які використовуються в наш час показані

на рис. 5.2, а відповідні їм коефіцієнти витрати знаходяться в табл. 6.

Використовуючи наближені співвідношення і (-

критична глибина під мостом), встановлюється зв'язок між напором і

швидкістю в стислому перерізі під мостом:

( 5.9)

На цій підставі пропонується така послідовність розрахунку:

1) задається швидкість по бажаному типу зміцнення русла під мостом, користуючись табл. 5; при цьому варто враховувати, що максимальна швидкість буде спостерігатися в потоці лише на дуже короткій відстані в зоні глибини Ь_с, у зв'язку з чим табличні швидкості (див. табл. 5) можна підвищувати приблизно на 10%;

2) обчислюється напір по формулі (5.9);

3) по формулі (5.8) визначається ширина отвору;

4) приймаючи у виробництво типовий проект моста з отвором Ь_т, варто перерахувати напір по формулі:

(5.10)

За відомим значенням напору визначається мінімальна висота моста,

що не повинна перевищувати висоту насипу:

(5.11)

де: - мінімально допустима висота моста;= 0,5 м - підвищення низу

прогонової будови над рівнем води, а при наявності корчеходу = 1 м; -

конструктивна висота прогоної будови; - висота насипу.

Таблиця 5 Допустимі швидкості

Тип зміцнення	Допустимі швидкості, м/с	Тип зміцнення	Допустимі швидкості, м/с
Засіяно травою Обдерновка плиском Обдерновка в стінку Одиночне брукування на щебені. каменем 15-20 см Подвійне брукування каменем 15-25 см	0,8 1,0 1,8 2,5-3,5 3,5-4,5	Укріплений грунт товщиною: 5 см 10 см Бетон низьких марок Бетонні плити Перепади	1,0 2,5 4-6 5-7 більше 5