Раздел 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОСТОВОГО ПЕРЕХОДА

Определение бытовых характеристик водотока

Исходными данными являются поперечное сечение реки и его морфологические характеристики, расчетный уровень высокой воды РУВВ и расчетный уклон J.

На вертикалях поперечного сечения вычисляют глубины воды h_i как разность отметок РУВВ и поверхности поймы и дна русла, а также вычисляют скорости движения воды по формуле (1.3.1).

На вертикалях поперечного сечения вычисляют элементарные расходы по формуле (1.3.2):

Строят эпюру элементарных расходов (рисунок 3.1.1).

Рисунок 3.1.1 Схема к определению расчетного расхода при РУВВ:

а) эпюра элементарных расходов; б) морфоствор.

Общая площадь эпюры элементарных расходов равна расчетному расходу. Площадь эпюры над руслом равна расчетному расходу в русле Q_рб, над поймами – расчетному расходу на левой и правой поймах Q_пб, (Q_лпб, Q_ппб).

, (3.1.1)

Принимают условно поперечное сечение русла и пойм прямоугольным шириною В_рб и высотою h_рб в случае русла и В_пб и h_пб в случае поймы. Получают среднюю глубину воды в бытовых условиях при РУВВ.

Значения средних бытовых характеристик глубин определяются по формулам:

; , (3.1.2)

где – площадь живого сечения при РУВВ русла и поймы.

, (3.1.3)

, (3.1.4)

, (3.1.5)

где h_рб, h_пб – средняя бытовая глубина в русле и на пойме.

Пример 3.1

Поперечный профиль приведен на рисунке 3.1.2 для реки с односторонней поймой.

Расчетный уровень воды 53,30 м, коэффициенты m, характеризующие шероховатость русла и поймы, равны соответственно 25 и 10. Расчетный продольный уклон водной поверхности J=0,0003.

Рисунок 3.1.2 Определение расчетного расхода в морфостворе (пример 3.1)

Вычислим глубины, скорости на вертикалях и элементарные расходы. Данные о вычислениях приведены в таблице (рис.3.1.2). Эпюра элементарных расходов приведена на рис.3.1.2. Она состоит из отдельных трапеций. Площадь трапеции равна произведению полусуммы оснований на высоту, т.е. полусумме элементарных расходов на соседних вертикалях на расстояние между ними.

Общий расход на пойме:

Q_пб=237+491+24+3=755 м³/с,

Расход на пойме, проходящий через сечение шириной 1 м – элементарный расход – q_пб= =775/1058=0,73 м³/с на 1п.м..

Расход в русле в бытовых условиях:

Q_рб=10+73+99+97+93=362 м³/с.

Расчетный расход равен: Q=755+362=1117 м³/с.

Ширина элементов живого сечения (рис.3.1.2) и ширина разлива воды:

В_рб=105 м, В_пб=1058 м, В_о=105+1058=1163 м.

Площадь живого сечения поймы =768+1558+110+13=2449 м².

Площадь живого сечения русла =367м².

Средняя скорость течения воды определяется как отношение расхода к площади живого сечения:

, , .

Средняя глубина равна отношению площади живого сечения к его ширине:

, .

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.