Расчет срезок пойменных берегов подмостовых русел и отверстий мостов

Методика детального расчета уширений русел на мостовых переходах, основанная на решении дифференциального уравнения баланса наносов (32.5), изложена в гл. 32. Методика является многодельной и реализация ее без компьютерной обработки исходных данных весьма затруднительна. Однако на практике очень часто возникает необходимость в быстрой оценке возможного уширения подмостового русла, а также в определении размеров отверстия и длины моста (особенно часто это приходится делать на ранних стадиях проектирования), не прибегая к детальному расчету, требующему к тому же большого объема исходной информации.

До сравнительно недавнего времени методы быстрой оценки целесообразности устройства срезок на мостовых переходах были построены по единственному критерию - частоте затопления пойм в месте перехода в паводки. При этом не учитывалась степень стеснения потока подходами - первопричина глубинных и боковых деформаций подмостовых русел.

В результате математического моделирования с использованием методики детального расчета и программы «Рур» (см. гл. 32), а также анализа и обобщения многочисленных натурных данных, установлено, что на размеры устойчивого во времени уширения подмостовых русел существенно влияют главным образом не один, а три фактора: степень стеснения потока подходами к мосту b, вероятность (либо частота) затопления пойм в месте перехода Р_п% и форма проходящих на водотоке паводков, характеризуемая их полнотой (полнота паводка - это отношение средней высоты паводка над поймой h_cp к его максимальной высоте h _max) - (рис. 16.7).

Рис. 16.7. Схема к определению полноты расчетного паводка

Значения возможного уширения при этом оказываются тем большими, чем больше стеснен поток подходами, чем чаще затапливаются поймы в паводки и чем больше их полнота.

Наибольшая ширина подмостового русла В_рм (с учетом срезки), которую еще может принять река без заиления в течение многих десятилетий, можно определить по теоретико-эмпирической формуле, полученной на основе обобщения материалов математического моделирования многочисленных существующих и проектируемых мостовых переходов и анализа данных натурных обследований существующих мостовых переходов (Г.А. Федотов. Методология комплексного расчета мостовых переходов: Автореф. дис. - д-ра техн. наук/ МАДИ, 1979):

где (16.3)

В_рб - бытовая ширина подмостового русла;

- степень стеснения потока при отверстии, близком к В_рм, на пике паводка с ВП = 1 %;

К_п - коэффициент, учитывающий влияние полноты расчетного паводка;

К_р% - коэффициент частоты затопления пойм, %.

Коэффициент, учитывающий влияние полноты расчетного паводка:

К_п = 0,7, при b _1% ³ 4,5 и Р_{п %} < 95 %;

К_п = 0,79 П ^1/2, при Р_{п %} ³ 95 %, где

П - полнота паводка;

Р_{п %} - вероятность (частота) затопления пойм в паводки в месте перехода, %.

Коэффициент частоты затопления пойм

К_{р %} = 1, при Р_{п %} ³ 95 %

Коэффициенты К_п и К_{р %} могут быть определены с использованием графиков Г.С. Пичугова (рис. 16.8).

Рис. 16.8. Графики для определения коэффициентов, учитывающих:
а - вероятность (частоту) затопления пойм К_{р %}; б - полноту паводков К_п

Рекомендуются следующие правила проектирования срезок и соответствующих им отверстий мостов.

1. Срезку под мостом, являющуюся по своей природе искусственным уширением русла (увеличением ширины фронта переноса руслоформирующих наносов), нужно устраивать за счет удаления связных грунтов наилка поймы до обнажения несвязных аллювиальных отложений (рис. 16.9, а), но не за счет русловых элементов - побочней, осередков и т.д.

2. Наибольшие размеры срезок, которые еще может принять река при данном стеснении без заиливания в течение многих десятилетий, необходимо обосновывать расчетами. Наиболее полную информацию для проектирования дает детальный компьютерный расчет по программе «Рур» (см. гл. 32). Можно использовать и изложенный выше упрощенный расчет наибольших размеров срезок подмостовых русел.

Вопрос целесообразности устройства срезки может обсуждаться лишь при выполнении следующего условия:

(16.4)

Неравенство (16.4) можно также представить и в табличной форме (табл. 16.4). При степени стеснения потока b _1% < 1,7 вопрос о возможности устройства срезки снимается при всех обстоятельствах.

Рис. 16.9. Очертание срезки:
а - в поперечном сечении; б - в плане:
1 - наилок поймы

Таблица 16.4.

Условие целесообразности устройства срезки

b 1%	1.7	2,0	2,5	3,0	3,5	4.0	4,5
³ Рп %, % не менее

Генеральные размеры срезок определяют исходя из необходимости уменьшения общего размыва у мостовых опор, а также потребными объемами грунта для устройства насыпей подходов, струенаправляющих дамб, траверсов и т.д.

Можно устраивать как односторонние, так и двусторонние срезки с распределением уширения между соответствующими поймами пропорционально сливу воды с каждой из них.

Срезка разрабатывается до уровня средней межени. Форма уширенного русла в плане принимается эллиптического очертания с плавным сопряжением с не уширенными частями его в верхнем и нижнем бьефах. Общая длина срезки назначается на менее 4-6-кратной ее ширины b_с (рис. 16.9, б).

Отверстие моста назначают, как правило, не менее величины, определяемой формулой:

L_м = dB_pм + S b_on + S l_укр + 2 mh_н, где (16.5)

B_pм - ширина русла под мостом, определенная расчетом, м;

d - гарантийный запас на возможную погрешность: d = 1,1 при морфометрической основе расчета; d = 1,0 при гидрометрической основе расчета;

S b_on - суммарная ширина опор (для расчета отверстия моста в свету S b_on = 0), м;

S l_укр - ширина укрепления подошв конусов (для ориентировочных расчетов можно принимать S l_укр = 10-20 м);

m - коэффициент заложения откосов конусов (обычно m = 2);

h_н - глубина на пойме у конусов при РУВВ_{р %}.

Дата добавления: 2015-06-04