3.2 Определение отверстия моста

Отверстие моста – расстояние между откосами конусов подходов или откосами струенаправляющих дамб по расчетному уровню высоких вод за вычетом ширины промежуточных опор.

На равнинных реках отверстие моста меньше ширины разлива воды в паводок, так как поймы частично или полностью перекрываются насыпями подходов. Вследствие этого под мостом происходит стеснение потока.

Степень стеснения потока равна отношению расхода, который проходит через поперечное сечение водотока (русла, поймы) под мостом, к расходу, который проходил через это сечение в бытовых условиях (до строительства мостового перехода).

Стеснение потока вызывает общие размывы русла, пойм.

Коэффициент общего размыва под мостом равен отношению площади живого сечения после общего размыва к площади живого сечения до размыва или отношению средней глубины воды в русле после размыва к средней глубине воды до размыва.

По [4] величина коэффициента общего размыва, как правило, не должна превышать 2,0. При морфометрической основе определения расчетного расхода коэффициент общего размыва следует принимать не более 1,75.

При проектировании мостовых переходов возможны три случая расчета отверстия моста:

– определение отверстия моста минимальной длины;

– определение отверстия моста с уширенным руслом;

– определение отверстия моста с сохранением пойм.

3.2.1 Определение отверстия моста минимальной длины

Поймы реки пересыпаются почти полностью. Непересыпанной остается только ширина поймы между подошвой насыпи подхода и бровкой русла, необходимая для размещения укрепления подошвы конуса подхода шириной l_укр.

Рисунок 3.2.1 Схема к определению отверстия минимальной длины:

1 – дно русла до размыва; 2 – дно русла после размыва

Отверстие моста минимальной длины (рис. 3.2.1):

, (3.2.1)

где – гарантийный запас, равный 1,1 при морфометрической основе расчетов расхода и 1,0 при гидрометрической основе (в курсовом проекте );

– ширина укрепления у подошвы конусов подходов с заложением откоса m=2 или у подошвы струенаправляющих дамб (в курсовом проекте первоначально принимается 10 м);

– средняя бытовая глубина воды на пойме.

В случае минимального отверстия моста по (3.2.1) средняя глубина воды в русле под мостом определяется по формуле:

, (3.2.2)

где – средняя бытовая глубина воды в русле;

– коэффициент, учитывающий стеснение потока опорами моста, равный отношению ширины опоры к длине пролета моста (в курсовом проекте может быть принят 0,05);

– степень стеснения потока насыпями подходов.

, (3.2.3)

где Q, Q_рб – расходы, расчетный и в русле бытовой;

q_пб – средний элементарный расход на пойме бытовой;

l_М1 – отверстие моста, определяемое по (3.2.1);

В_рб – бытовая ширина русла.

Коэффициент размыва в русле, равный отношению площади живого сечения после размыва и до размыва, определяется по формуле:

.

Необходимо, чтобы коэффициент размыва не превышал допускаемого значения.

; , (3.2.4)

где Р_доп – допустимая величина коэффициента размыва (Р_доп=1,75).

Если условие (3.2.4) не выполнено, то вариант отверстия минимальной длины не подходит. Для уменьшения глубины после размыва h_рм следует уменьшить расход в русле под мостом. Для этого часть пойм не пересыпается подходами. При этом рассматривается вариант уширения русла за счет срезки пойм.

Пример 3.2.1

Исходные данные: ширина русла 105 м, средняя глубина русла в бытовых условиях 3,67 м, расчетный расход 1117 м3/с, расход в русле в бытовых условиях 362 м3/с, допускаемый коэффициент общего размыва Р_доп=1,75. Средний элементарный расход на пойме 0,73 м³/с, глубина воды h_пб=2,0 м.

Требуется определить отверстие моста минимальной длины и возможность его применения.

Вычислим по (3.2.1) отверстие моста: .

Определим по (3.2.3) степень стеснения потока , по (3.2.2) среднюю глубину в русле после размыва:

;

.

Проверим условие (3.2.4):

.

Условие (3.2.4) не выполнено. Следовательно, вариант отверстия моста l_м1=143 м не подходит.