6.4.2. Гидравлический расчёт малых мостов

Гидравлический расчёт малых мостов заключается в определении:

• величины отверстия моста В;

• подпёртой глубины перед мостом, по которой находят минимально допустимое возвышение бровки земляного полотна;

• максимальной глубины воды под мостом , по которой назначают минимальное возвышение низа пролётного строения и отметку проезжей части моста.

Расчёт отверстия моста начинается с определения бытовой глубины нестеснённого потока при расчётном расходе, необходимой для определения характера протекания потока под мостом.

Бытовую глубину рекомендуется определять графоаналитическим методом:

• задаются несколькими значениями уровней воды и наносят их на поперечный профиль русла /лога/ в створе моста;

• вычисляют площади живого сечения потока при разных уровнях и средние скорости течения

,

где – коэффициент шероховатости лога;

– уклон лога у сооружения, доли единицы;

• вычисляют расходы при принятых глубинах по формуле

;

• строят график зависимости , по которому находят бытовую глубину , соответствующую расчётному расходу.

Малые мосты, как правило, проектируются по схеме свободного истечения воды с незатопленным подмостовым руслом (рис. 6.5, а).

Условием незатопленности мостового русла является соотношение

,

где N – критерий затопления, принимаемый в зависимости от коэффициента расхода m, равного для мостов с массивными устоями 0,32, для мостов с откосными крыльями 0,35–0,36.

При незатопленном подмостовом сечении уровень воды в нижнем бьефе не влияет на пропускную способность сооружения.

Если , то подмостовое сечение является затопленным и уровень воды в нижнем бьефе влияет на пропускную способность отверстия малого моста.

Расчётная формула для определения отверстия малого моста с укреплённым дном по схеме свободного истечения воды (незатопленного подмостового сечения) имеет тот же вид, что и для прямоугольных труб, работающих в безнапорном режиме,

.

Откуда

,

где Н – подпор перед мостом, определяемый по формуле

.

Максимальная скорость течения в сжатом сечении под мостом определяется по формуле

,

где – коэффициент, зависящий от коэффициента расхода m, принимаемый по прил. 2, табл. 5.

Глубина воды на входе под мостом:

,

где = 0,75–0,85 – коэффициент, учитывающий снижение кривой подпора.

При затопленном подмостовом русле (рис. 6.5, б) расчётная формула для определения отверстия моста имеет вид:

.

Откуда

.

Рис. 6.15. Схемы протекания воды под малым мостом: а - свободное протекание; б – несвободное протекание

Максимальная скорость течения в сжатом сечении при затопленном подмостовом сечении

,

где – коэффициент, зависящий от коэффициента расхода, определяемый по [18].

Рекомендуется следующая последовательность расчёта малого однопролётного моста:

• назначается тип укрепления русла под мостом и соответствующую ему допускаемую скорость течения под мостом ;

• вычисляется подпёртая глубина воды под мостом и отверстие моста по приведённым выше формулам. Полученное значение отверстия округляется до ближайшей величины типовых пролётов и заново вычисляется величина Н;

• проверяется выполнение условия . Если условие не выполняется, изменяют тип укрепления (находят новое значение скорости большее, чем предыдущее значение);

• определяется максимальная глубина на входе под мостом ;

• определяется отметка проезжей части моста

,

где Z – возвышение низа пролётного строения над уровнем расчётного паводка, принимаемое равным 0,5м при отсутствии ледохода и корчехода; 0,75м – при наличии на реке заторов льда; 1,0 м – при наличии корчехода и при селевых потоках;

– строительная высота пролёта, зависящая от конструкции моста, м;

• определяется отметка незатопляемых подходных насыпей

,

где = 0,5 м, но не менее толщины дорожной одежды.

При затопленном подмостовом сечении рекомендуется сначала определить отверстие моста, округлив его до ближайшего типового значения (4, 6, 8, 10 или 12 м), затем рассчитать подпёртую глубину перед мостом и проверить выполнение условия .

Если условие не выполняется, следует изменить тип укрепления (значение скорости ).

Далее вычисляется значение скорости течения под мостом по формуле

и уточняют тип укрепления под мостом.