4. Расчет общего размыва подмостового русла

Расчет производят в следующей последовательности.

1. На принятую конструктивную схему моста с геологическим разрезом наносят линию общего размыва.

Предварительно определяют коэффициент общего размыва по площади живого сечения потока под мостом:

(15)

где P_hp – коэффициент общего размыва по глубине потока в коренном русле;

h_к.р – средняя глубина потока в пределах коренного русла, м;

h_б.м – средняя глубина потока в пределах конструктивной схемы моста, м.

Глубину h_б.м, м, определяют по формуле:

(16)

где ω_б.м – площадь живого сечения в пределах принятой конструктивной схемы моста в бытовых условиях при РУВВ, м;

l_м – отверстие моста, м.

Площадь живого сечения ω_б.м, м, находят из выражения:

(17)

где ω_к.р – площадь живого сечения в пределах коренного русла при РУВВ, м² (рис. 7) (п. 1);

l_л.п. – длина части левой поймы, перекрытой мостом, м;

h_л.п. – средняя глубина потока в пределах левой поймы, м (п. 1);

l_п.п. – длина части правой поймы, перекрытой мостом, м;

h_п.п. – средняя глубина потока в пределах правой поймы, м (п. 1).

Рис. 7. Схема к определению площади живого сечения в пределах принятой

конструктивной схемы моста при РУВВ

Далее отсчитанные от РУВВ глубины потока h на каждом пике­те и плюсовой точке умножают на величину P. Значения P·h откладывают соответственно на каждой вертикали вниз от РУВВ. Полученные точки соединяют плавной кривой, которая представляет собой линию общего размыва (рис. 8).

2. Проверяют возможность ограничения глубины размыва по геологическим условиям.

Если линия общего размыва не заходит в трудноразмываемые грунты, то ограничения размыва по геологическим условиям не будет.

Если линия общего размыва заходит в трудноразмываемые грунты, то отверстие моста необходимо удлинить на величину ℓ_g так, чтобы площадь живого сечения потока в дополнительной части отверстия ω_g равнялась площади неразмываемого грунта ω_н, расположенной выше линии общего размыва (рис. 8).

Рис. 8. Схема к определению увеличения отверстия моста

по геологическим условиям

Увеличение отверстия моста можно производить в сторону левой или правой поймы. Дополнительная длина отверстия моста, м, определяется по следующим формулам:

(18)

или

, (19)

где площадь ω_н измеряется в м², а глубины h_л.п и h_л.п – в м.

5. Определение предмостового подпора и максимального подпора у подходной насыпи

В результате стеснения речного потока мостовым переходом возникают подпоры – предмостовой ∆h_в (рис. 9) и максимальный подпор у подходной насыпи ∆h_Н (рис. 10).

Рис. 9. Продольный профиль водной поверхности стесненного речного потока:

1 – створ мостового перехода; 2 – водная поверхность в бытовых условиях;

3 – водная поверхность при наличии мостового перехода

Рис. 10. Поперечный профиль водной поверхности

стесненного речного потока

Расчет подпоров производят по способу И.С. Ротенбурга [10] в следующей последовательности.

1. Определяют меру стеснения потока сооружением ,

где Q_р – расчетный расход, м³/с;

Q_м – расход, проходящий в бытовых условиях в пределах отверстия моста, м³/с.

При дипломном проектировании расход Q_м следует определять по эпюре элементарных расходов (рис. 11).

Рис. 11. Схема к определению расходов Q_М, Q_Н(Л) и Q_Н(П)

Для определения расхода Q_M нужно подсчитать площадь abcd. Эту площадь находят с помощью планиметра или путем разбивки ее на элементарные фигуры.

При курсовом проектировании расход Q_M можно находить из следующего выражения:

(20)

2. Вычисляют бытовую скорость, м/с:

(21)

где Q_р – расчетный расход, м³/с;

ω_б – площадь живого сечения всего потока при РУВВ, м²;

(п. 1).

3. Находят скорость под мостом в бытовых условиях, м/с:

(22)

где Q_м измеряется в м³/c, ω_б.м, – в м².

4. Подсчитывают фактическую скорость под мостом, м/с:

(23)

где Q_р измеряется в м³/c, ω_б.м, – в м².

5. Определяют отношение:

(24)

где F_r – число Фруда;

i_б – уклон водной поверхности (приводится в задании);

V_б – бытовая скорость, м/с;

g – ускорение свободного падения; g = 9,81 м/с²;

L_р – расчетная ширина потока, м.

В формуле (24) уклон водной поверхности нужно принимать в десятичной дроби, а не в промилле.

При одностороннем стеснении потока сооружением (рис. 12 а) расчетная ширина потока L_р равна ширине разлива реки L по РУВВ, то есть L_p = L.

Рис. 12. Схема к определению расчетной ширины потока:

а – одностороннее стеснение потока сооружением;

б – двухстороннее стеснение потока сооружением (поймы одинаковой ширины);

в – двухстороннее стеснение потока сооружением (поймы разной ширины)

При двухстороннем стеснении потока сооружением в случае равных по ширине пойм и симметричном расположении отверстия моста (рис. 12 б) расчетная ширина потока L_р = 0,5 L; если поймы имеют разную ширину (рис. 12 в), то расчетная ширина потока L_р складывается из ширины большей поймы и части отверстия моста.

6. Вычисляют расстояние х_o от створа мостового перехода до вертикали, где устанавливается предмостовой подпор ∆h_в, м (рис. 9):

(25)

где a – коэффициент, который при находится по графику (рис. 13), а при определяется по приложению 4.

Рис. 13. График

График построен М.П. Поляковым на основании результатов исследований, выполненных И.С. Ротенбургом [10].

7. Определяют предмостовой подпор, м:

(26)

где Z – безразмерный коэффициент, который учитывает гидравлические сопротивления и определяется по формуле:

. (27)

8. Подсчитывают максимальный подпор у подходной насыпи, м:

(28)