3.3. Определение расчетного расхода заданной вероятности превышения методами математической статистики

Расход заданной вероятности превышения, а также вероятность превышения любого из заданных расходов могут быть определены теоретическим и графо-аналитическим методами (раздел 3.1 и пример 1, прил. 2).

Расчетный расход , соответствующий расчетному уровню РУВВ, определяется по рис. 3.

Если расчетный расход и соответствующий ему уровень находятся выше всех измеренных уровней, то возникает необходимость экстраполяции кривой расходов.

Правильность определения РУВВ должна быть проверена путем вычисления расхода по формуле (9) при найденном значении РУВВ. Расход, вычисленный по формуле (9), должен отличаться от расчетного расхода не более чем на 10 %.

После вычисления расчетного расхода и определения РУВВ на профиль мостового перехода (см. рис. 2) наносится полученный РУВВ и строится эпюра элементарных расходов. Элементарным расходом называется произведение скорости течения на данной вертикали на глубину воды :

=  , м²/с (12)

Глубина воды при РУВВ в точках перелома профиля дна русла и пойм определяется по профилю реки как разность отметок, а скорость течения вычисляется по формуле (7).

Площадь эпюры должна быть равна расчетному расходу (расхождение не должно превышать 10 %).

Эпюра элементарных расходов используется в дальнейшем при расчете отверстия моста и при проектировании регуляционных сооружений.

4. Расчет отверстия моста и размывов русла

Назначение отверстия моста производится на основе расчетов и сравнения вариантов. Так как мостовой переход состоит из комплекса сооружений, то уменьшение отверстия моста и экономия на стоимости пролетных строений может повлечь за собой увеличение стоимости подходов, регуляционных сооружений и опор моста. С другой стороны, необоснованное увеличение отверстия моста вызывает дополнительные расходы на постройку дорогостоящих конструкции пролетных строений и опор.

В результате стеснения потока сооружениями мостового перехода перед мостом возникает подпор и в подмостовом сечении из-за увеличения скоростей течения могут произойти размывы.

4.1. Расчет отверстия моста

Д

16

ля равнинных рек с широкими поймами наибольшим отверстием моста можно считать отверстие, характеризуемое наименьшим коэффициентом размыва Р= 1. Отверстие моста для равнинных рек не должно быть меньше В_рб или В_рм тоесть устойчивой ширины русла под мостом (см. П.4.3).

Рис. 3. Морфометрические кривые.

Размер отверстия моста может быть получен по формуле, выведенной из уравнения предельного баланса наносов при Р= 1:

, (13)

где – наибольшее отверстие моста;

– ширина русла в бытовых условиях;

в – ширина опоры по фасаду;

l – величина пролета. В проекте рекомендуется принимать ширину опоры в равной 2-3 метра, а величину пролета согласно классу реки;

– расчетный расход;

– расход, проходящий в бытовых условиях в русловой части водотока при РУВВ.

Расход, проходящий по любой части живого сечения при РУВВ, может быть получен по эпюре элементарных расходов (рис. 2).

Для выбора наивыгоднейшего отверстия моста по экономическим показателям рекомендуется рассчитать ряд отверстий (не менее четырех) при различных коэффициентах размыва.

, (14)

где – наибольшее отверстие моста, рассчитанное по формуле (14) при отсутствии размыва;

– принятый коэффициент размыва.

Коэффициент размыва для расчета отверстия моста по формуле (16) согласно рис. 4 определяют:

а) при заложении фундаментов опор моста на определенную глубину по геологическим условиям (например, на пласт плотной глины под иловатыми песками) по формуле:

, (15)

– глубина залегания плотного пласта от РУВВ;

– наибольшая бытовая глубина русла;

– возможные погрешности расчета размыва и измерения бытовых глубин;

Ф – толщина слоя размываемого грунта, оставляемого над плотным пластом.

О

18

шибку в расчете размыва принимают равной = 0,15 при морфометрической основе расчета и равной нулю при гидрометрической основе. Ошибка измерения глубин может быть принята равной 0,2 м. Слой размываемого грунта, оставляемый над плотным пластом, должен быть не менее глубины воронки местного размыва у опоры;

Рис. 4. Схемы к определению предельных коэффициентов размыва.

б) при заложении фундаментов опор моста на естественном основании в открытых котлованах по формуле:

, (16)

где – допустимая глубина открытого котлована от уровня меженных вод, соответствующая роду грунта;

Ф – остаточная глубина погружения фундамента в грунт после размыва, равная глубине воронки местного размыва, но не менее 2,5 м или высоте столба грунта, вводимого в расчет под подошвой фундамента;

А_м=РУВВ-УМВ – амплитуда изменения уровней воды в реке.

Остальные величины сохраняют прежние значения;

в) при устройстве свайных опор или опор на высоких свайных ростверках, где нормируется свободная длина свай до линии размыва, по формуле:

, (17)

где – допустимая свободная длина свай;

Г – расстояние от верха свайной опоры до РУВВ или Г= -А, для опор на высоких свайных ростверках, располагаемых на уровне межени;

Ф – глубина воронки местного размыва;

г) при устройстве опор на высоких свайных ростверках, где нормируется только минимальная заделка свай в грунт при размыве (не менее 4 м с учетом местного размыва) по формуле:

, (18)

где – стандартная длина свай, погружение которых возможно по производственным условиям;

Ф – минимальная допустимая заделка сваи в грунт (4 м).

Величины коэффициента размыва могут быть подсчитаны для нескольких вариантов длин свай.

Коэффициенты общего размыва, соответствующие сравниваемым величинам отверстия моста и определяемые по формулам (15) – (18), не должны превышать наименьшего из приведенных ниже предельных коэффициентов размыва:

а) предельного коэффициента общего размыва, назначаемого из условия равномерного размыва под мостом для глубин менее 4м:

, (19)

где – средняя глубина под мостом до размыва при расчетном расходе (принимается равной );

Значение не должно быть более 2. При морфометрической основе расчета Рmax не должно быть  1,75. При глубинах более 4 м предельный коэффициент общего размыва принимается = 1,5;

б) для судоходных рек – обосновывается расчетом с учетом п.1.5 [6];

в) для равнинных рек не допускается устройство мостовых переходов, стесняющих речное русло, чему соответствует предельный коэффициент размыва:

(20)