2. Построение эпюры элементарных расходов*

Для построения эпюры элементарных расходов применяют способ, предложенный М.А. Великановым [10, 14].

Расход воды в любой части живого сечения реки можно представить в следующем виде:

где L_i – ширина данной части живого сечения реки, м;

q_э – элементарный расход на вертикали, м²/с.

М.А. Великанов предложил разбивать водный поток на струи единичной ширины и применять к каждой струе формулу А. Шези с заменой гидравлического радиуса глубиной. Тогда с учетом формулы:

приведенной в работе [9], элементарный расход на вертикали:

.

В пределах каждой части живого сечения реки (левой поймы, коренного русла и правой поймы) отношение = а – величина постоянная. При этом условии можно получить следующее выражение для расхода :

Отсюда постоянная величина:

. (6)

Для каждой части живого сечения реки величина а имеет свое значение.

_________________________________

^* Этот вопрос решается только при дипломном проектировании.

Чтобы определить величину a для данной части живого сечения реки, нужно в соответствии с формулой (6) найти .

С этой целью строят эпюру h^1,75 для каждой части живого сечения реки, (рис. 2). Площадь этой эпюры выражает .

Зная величину a, определяют элементарный расход на любой вертикали q_э = ah^1,75, а затем строят эпюру элементарных расходов q_э (рис. 2).

Рис. 2. Построение эпюры элементарных расходов

3. Расчет отверстия моста

Расчет производят в следующей последовательности.

1. На основании предварительно найденного удельного расхода воды в коренном русле q_к.р. определяют по табл. 3 допустимый коэффициент общего размыва по глубине потока в коренном русле P_hp(доп).

Таблица 3

Допустимый коэффициент общего размыва

по глубине потока в коренном русле

Удельный расход воды в коренном русле qк.р., м2/с	До 2	3	5	10	15	20 и более
Допустимый коэффициент общего размыва по глубине потока в коренном русле Php(доп)	2,00	1,90	1,60	1,35	1,25	1,20

Для промежуточных значений q_к.р. коэффициент P_hp(доп) находится путем интерполяции.

Пример: q_к.р.= 3,85 м²/с.

qк.р.	Php(доп)	.
3	1,90
5	1,60
2	0,30
0,85	x

2. Задаются минимально возможным значением отверстия моста, м:

ℓ_м = ℓ_м(min) = B_к.р.,

где В_к.р. – ширина коренного русла при РУВВ, м (п. 1).

3. Для этого отверстия моста определяют коэффициент общего размыва P_hp по формуле Л.Л. Лиштвана:

(7)

где Q_р – расчетный расход, м³/с ([9] п. 1);

Q_к.р – расход в коренном русле, м³/с (п. l);

х – показатель степени, зависящий от среднего диаметра частиц грунта на дне реки d.

Средний диаметр частиц грунта определяют по табл. 4 в зависимости от рода грунта.

Таблица 4

Диаметр частиц грунта d, мм

Глина		Ил				Пыль				Песок
		мелк.		крупн.		мелк.		крупн.		мелк.		средн.		крупн.
0,001		0,001-0,005		0,005-0,010		0,010-0,050		0,05-0,10		0,1-0,2		0,2-0,5		0,5-1,0
Гравий					Галька						Валуны
мелк.	средн.		крупн.		мелк.		средн.		крупн.		мелк.		средн.		крупн.
1-2	2-5		5-10		10-20		20-50		50-100		100-200		200-500		500-1000

Для принятого диаметра частиц грунта d по табл. 5 определяют показатель степени x и величину .

Таблица 5

Показатель степени x и величина

d,мм	0,10	0,30	0,50	1,0	3,0	6,0	10,0	25,0	50,0	100,0
x	0,43	0,42	0,41	0,40	0,38	0,36	0,35	0,31	0,30	0,28
	0,70	0,705	0,71	0,72	0,725	0,735	0,76	0,78	0,78	0,785

4. Полученное значение P_hp сравнивают с P_hp(доп).

Если P_hp P_hp(доп) , то минимальным отверстием моста ℓ_min = B_к.р задаться можно.

Если P_hp > P_hp(доп), то отверстие моста следует увеличить. При этом необходимое отверстие моста подсчитывают по формуле, м:

(8)

5. Назначают конструктивную схему моста.

При составлении конструктивной схемы моста производят разбивку отверстия моста на типовые пролеты в соответствии с приложениями 1 и 2. Для судоходных и сплавных рек в конструктивной схеме моста предусматривают судоходные пролеты, в которых подмостовые габариты по ширине и высоте нормированы и зависят от класса реки (приложение 3). Класс реки указан в задании.

В качестве примеров на рис. 3, 4 и 5 приведены некоторые конструктивные схемы мостов.

По приложению 3 назначают один судоходный пролет низового направления движения и один – взводного. Остальные пролеты принимают меньших размеров. Судоходные пролеты низового и взводного направления движения назначают различной длины. Пролеты низового направления принимают на 30-50% больше пролетов взводного направления. Это объясняется тем, что суда, идущие вниз по течению, при подходе к мосту приобретают рыскливость вследствие увеличения скорости течения водного потока у моста. Поэтому управление судами затрудняется и создается опасность навала их на опоры моста.

По конструктивным или архитектурным соображениям размеры обоих судоходных пролетов могут приниматься одинаковыми. Тогда длина каждого из них должна быть равна длине пролета низового направления (рис. 3, 5).

Судоходные пролеты следует размещать так, чтобы в межень по всей ширине судоходных пролетов были обеспечены необходимые глубины судового хода (приложение 3). В том случае, когда ширина водного пути с необходимыми глубинами судового хода недостаточна для размещения двух судоходных пролетов, предусматривают один судоходный пролет (рис. 4).

При составлении конструктивной схемы моста нужно стремиться к тому, чтобы номенклатура пролетных строений была бы наименьшей.

6. Определяют минимальную допустимую отметку проезжей части по оси моста ОМ над судоходными пролетами, м:

ОМ = РСУ + Г + К + h , (9)

где РСУ – отметка расчетного судоходного уровня, м ([3] п. 3);

К – конструктивная высота пролетных строений, м (принимается по приложению 1 и 2);

Г – высота подмостового габарита, м (принимается по приложению 3 в зависимости от класса реки);

h – толщина дорожной одежды на мосту; можно принимать h_g = 0,08-0,12 м.

7. Вычисляют минимальную отметку бровки земляного полотна БП у моста по формуле, м:

(10)

где – стрела выпуклости дорожного полотна (рис. 6), которая находится из выражения (11), м.

Рис. 6. Поперечный профиль земляного полотна автомобильной дороги

(11)

где b – ширина проезжей части дороги, м;

a – ширина обочины, м;

i₁ – поперечный уклон проезжей части;

i₂ – поперечный уклон обочины.

Величины b, a, i₁, i₂, входящие в формулу (11), для автомобильной дороги заданной категории: принимаются по табл. 6, составленной на основании СНиПа 2.05.02-85 [15].

Таблица 6

Значения b, a, i_t и i₂ для автомобильных дорог

Элементы поперечного профиля дорожного полотна	Категория автомобильной дороги
	I-а, I-б	II	Ш	IV	V
Ширина проезжей части дороги b, м	15,0; 22,5; 30,0*	7,5	7,0	6,0	4,5
Ширина обочины a, м	3,75	3,75	2,5	2,0	1,75
Поперечный уклон проезжей части i1, ‰	15-20	20-25	20-25	25-30	30-40
Поперечный уклон обочины i2, ‰	35-40	40-45	40-45	45-50	50-60

При определении стрелы выпуклости дорожного полотна f для автомобильных дорог I-а и I-б категорий в ширину проезжей части следует включать ширину разделительной полосы с между различными направлениями движения. Наименьшая ширина разделительной полосы составляет: для дорог I-а категории – 6,0 м, для дорог I-б категории – 5,0 м.

В формуле (11) поперечные уклоны i₁ и i₂ нужно принимать в десятичной дроби, а не в промилле.

8. Подсчитывают длину моста L_м, м:

, (12)

где ℓ_м – отверстие моста, м;

 b_i – сумма толщин промежуточных опор, м;

b_лев – расстояние от бровки левого конуса до уреза воды при расчетном уровне высоких вод РУВВ, м;

b_пр – расстояние от бровки правого конуса до уреза воды при расчетном уровне высоких вод РУВВ, м;

∆ – заглубление конструкции береговой опоры в конус подходной насыпи; ∆ = 0,75 – 1,0 м.

Толщину промежуточных опор принимают по приложениям 1 и 2.

Величины b_лев и b_пр находят из следующих выражений, м:

а) при наличии струенаправляющих дамб:

(13)

________________________________________________________________

^* Для четырехполосной дороги b = 3,75∙4 = 15,0 м;

для шестиполосной дороги b = 3,75∙6 = 22,5 м;

для восьмиполосной дороги b = 3,75∙8 = 30,0 м.

б) при отсутствии струенаправляющих дамб:

(14)

где Н – разность отметок бровки земляного полотна у моста и расчетным уровнем высоких вод РУБВ, м;

m – коэффициент заложения сухого откоса конуса; принимается равным 1,25 или 1,5;

b₁ – ширина струенаправляющей дамбы поверху; принимается равной 3,0 м.