5. Назначение и расчет отверстия моста

5.1.Общие требования при назначении моста

Отверстием моста называют длину в свету между устоями моста или между откосами конусов за вычетом ширины промежуточных опор, отсчитываемую по расчетному уровню высоких вод /3/.

Основные общие требования, которыми руководствуются при назначении отверстий мостов, заключаются в следующем: гарантировать бесперебойность и безопасность движения транспорта; избегать большой величины подпора, что может вызвать затопление ценных земель и населенных пунктов, находящихся выше по течению от мостового перехода; на судоходных и сплавных реках соблюдать условия беспрепятственного движения судов и плотов; обеспечивать минимальные затраты средств как на строительство мостового перехода, так и на его последующую эксплуатацию.

5.2.Распределение расхода воды между частями живого сечения реки

При проектировании мостового перехода (для расчета общего размыва дна реки под мостом, определения подпора воды перед мостовым переходом и т.д.) требуется распределить расчетный расход водотока Q_Р при соответствующем ему расчетном уровне высоких вод РУВВ между отдельными частями живого сечения в створе перехода.

Расчетный расход водотока обычно распределяют между предварительно выделенными морфологически однородными участками. К таким участкам относят части живого сечения реки в створе, объединённые хотя бы одним из следующих признаков: генезис образования подстилающих грунтов; режим наносов и затопления пойм; приблизительно одинаковые отметки дна и коэффициенты шероховатости. По этим признакам в створе мостового перехода основными морфологически однородными участками являются: коренное русло реки, левая и правая поймы, а также действующие протоки и староречья (если они имеются).

Распределение расчетного расхода водотока Q_Р между морфологически однородными частями живого сечения реки (руслом, участками пойм) устанавливается расчетом в определенной последовательности.

1. Строят поперечный профиль живого сечения реки в створе мостового перехода (М_Г 1:5000,М_В 1:500) по высотным отметкам дна водотока (рис.16)

Рис.16. Параметры живого сечения реки

2. На поперечном профиле выделяют части живого сечения реки с одинаковыми морфологическими характеристиками: левая пойма L_ЛП, коренное русло В_КР и правая пойма L_ПП с учетом уровня меженных вод УМВ и расчетного уровня высоких вод РУВВ.

3. Вычисляют средние глубины каждой части морфоствора: левой поймы h_ЛП, коренного русла h_КР и правой поймы h_ПП по формуле (12), которые в нашем случае будут иметь вид

Определяют площади живого сечения левой поймы ω_ЛП, коренного русла ω _КР и правой поймы ω _ПП

(27)

4. Расчетный расход Q_Р при РУВВ записывают в виде

(28)

где Q_ЛП – расход, проходящий при РУВВ через левую пойму;

Q_КР – соответственно через коренное русло;

Q_ПП – соответственно через правую пойму.

5. Рассчитывают отношение расходных характеристик

(29)

где К_ЛП, К_КР, К_ПП – расходные характеристики левой поймы, коренного русла и правой поймы;

y – показатель степени, определяемый из выражений: при глубине потока h < 1 м – у = 1,5 · , если h > 1 м – у = 1.3 · или по приложению 6;

n_ЛП, n_КР, n_ПП – коэффициенты шероховатости левой поймы, коренного русла и правой поймы.

6. Определяют расход воды, проходящий через коренное русло

(30)

7. Вычисляют расход воды, проходящий через левую Q_ЛП и правую Q_ПП поймы

(31)

8. Определяют удельный расход в левой пойме q_ЛП, в коренном русле q_КР и в правой пойме q_ПП

(32)

9. Подсчитывают среднюю скорость течения потока воды в каждой части живого сечения реки

(33)

По результатам расчетов строят осредненную эпюру удельных расходов (рис.16). Все характеристики водотока при РУВВ, полученные на основании предыдущих расчетов сводят в табл.23

Таблица 23

Характеристики живого сечения реки

Части живого сечения	Ширина Li, м	Расход Qi, м3/с	Площадь живого сечения ωi, м2	Средняя глубина hi, м	Средняя скорость Vi, м/с	Коэффи- циент шерохова- тости n	Удель-ный расход qi м2/с
Левая пойма Корен ное русло Правая пойма	LЛП ВКР LПП	QЛП QКР QПП	ωЛП ωКР ωПП	hЛП hКР hПП	VЛП VКР VПП	nЛП nКР nПП	qЛП qКР qПП

Пример. Распределить расчетный расход воды Q_Р между частями живого сечения реки: левой поймы Q_ЛП, коренного русла Q_КР и правой поймы Q_ПП.

Исходные данные. Расчетный расход Q_Р=1370м³/с, отметки дна живого сечения реки в створе мостового перехода (табл. 16), расчетный уровень высоких вод РУВВ=53,50м, уровень меженных вод УМВ=49,80м, коэффициенты шероховатости левой поймы n_ЛП=0,10, коренного русла n_КР=0,033 и правой поймы n_ПП=0,067.

Последовательность расчета.

1. По отметкам каждого пикета и плюсовым точкам, которые приведены в табл. 16 (М_Г 1:5000 и М_В 1:500) строим поперечный профиль живого сечения реки (рис.17). На этом поперечном профиле наносим уровни воды в реке – уровень средней межени УМВ=49,80м и расчетный уровень высоких вод РУВВ=53,50м.

Построенный поперечный профиль реки в створе мостового перехода включает в себя главное русло реки и проток. В этом случае для

дальнейших расчетов на поперечном профиле оставляем для отверстия моста только одно главное русло, а проток пересекаем подходной земляной насыпью, превращая его в элемент участка правой поймы.

2. На поперечном профиле выделяем части живого сечения с одинаковыми морфологическими характеристиками: левая пойма L_ЛП=280 м – расстояние от уреза воды в реке при УМВ до уреза воды при РУВВ, коренное русло В_КР=450 м – расстояние от уреза воды в реке левого берега до уреза воды правого берега реки при УМВ, правая пойма L_ПП=2260 м – расстояние от уреза воды в реке при УМВ до уреза воды при РУВВ.

3. По известным значениям УМВ, РУВВ, L_ЛП, В_КР, L_ПП с учетом масштабности построенного живого сечения реки (рис.17) определяем по формуле (12) средние глубины левой поймы, коренного русла и правой поймы.

Площади живого сечения левой поймы ω_ЛП, коренного русла ω_КР и правой поймы ω_ПП вычисляем по формуле (27)

4. Расчетный расход Q_Р выразим суммарными расходами, проходящими через поймы и коренное русло реки по формуле (28)

или

5. По формулам (29) вычисляем отношения расходных характеристик

где показатель степени у при средней глубине потока воды h >1м вычисляется: для левой поймы коренного русла правой поймы

6. Расход воды, проходящий через коренное русло реки определяем по формуле (30)

7. По формуле (31) вычисляем расход воды, проходящий через каждую пойму.

8. Определяем удельные расходы в левой пойме q_ЛП, в коренном русле q_КР и в правой пойме q_ПП по формуле (32)

По полученным результатам строим осредненную эпюру удельных расходов (рис. 17)

9. Среднюю скорость течения потока воды в каждой части живого сечения реки находим по формуле (33)

Все характеристики водотока при расчетном уровне высоких вод РУВВ, полученные в результате предыдущих расчетов, сводим в табл.24

Таблица 24

Характеристики живого сечения реки

Части живого сечения	Ширина Li ,м	Расход Qi, м3/с	Площадь живого сечения ωi, м2	Средняя глубина hi, м	Средняя скорость Vi, м/с	Коэффи- циент шерохова- тости n	Удель-ный расход qi, м2/с
Левая пойма Корен ное русло Правая пойма	280,0 450,0 2260,0	37,0 732,0 601,0	554,4 2133,0 5401,4	1,98 4,74 2,39	0,07 0,34 0,11	0,10 0,033 0,067	0,13 1,63 0,27