Определение отверстия моста с уширенным руслом

Уширение русла под мостом возможно за счет срезки пойм.

При редком затоплении пойм срезка заиливается, на пойме восстанавливается бытовая глубина. Поэтому срезка целесообразна при выполнении следующего условия:

, (3.2.5)

где – степень стеснения потока подходами, равная отношению расчетного расхода Q к русловому бытовому Q_рб ( );

ВП_п – вероятность затопления поймы, % (по заданию).

Если условие (3.2.5) выполнено, то максимальная ширина русла под мостом с учетом срезки:

, (3.2.6)

где В_рм, В_рб – ширина русла под мостом и бытовая;

– степень стеснения потока подходами (см. (3.2.5));

К_п – коэффициент, учитывающий полноту расчетного паводка;

К_ВПп – коэффициент, учитывающий частоту затопления пойм.

Полнота расчетного паводка П равна отношению средней глубине воды на пойме к максимальной. Для рек Республики Беларусь можно принять П=0,55.

Коэффициент К_п при <4,5 и частота затопления пойм ВПп<95% определяется по формуле:

, (3.2.7)

При 4,5 и ВПп<95% коэффициент К_п=0,7.

При ВПп 95% коэффициент К_п=0,79·П^1/2=0,59.

Коэффициент частоты затопления пойм при ВПп<95% определяется по формуле:

, (3.2.8)

где – степень стеснения потока подходами (см. формулу (3.2.5)).

При ВПп 95% коэффициент К_ВПп=1,0.

Отверстие моста при уширении русла (рис. 3.2.2):

, (3.2.9)

где , l_ук, m, h_пб – см. формулу (3.2.1).

Рисунок 3.2.2 Схема к определению отверстия моста с уширенным руслом

Вычислим среднюю глубину в русле после размыва h_рм по О.В. Андрееву:

, (3.2.10)

где h_рб – максимальная глубина воды в русле в бытовых условиях;

В_рб, В_рм – ширина русла бытовая и под мостом;

– степень стеснения потока насыпями подходов, равная отношению расхода воды, который проходит через поперечное сечение под мостом, к расходу, который проходил через это сечение в бытовых условиях:

, (3.2.11)

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

q_пб – средний элементарный расход на пойме, равный отношению бытового расхода на пойме к ее ширине .

Далее проверяем условие (3.2.4). Возможны следующие случаи.

Условие (3.2.4) не выполняется. Увеличиваем отверстие моста за счет части поймы, на которой не предусматривалась срезка, до величины . Она определяется по формуле:

, (3.2.12)

где m, h_пб – см. формулу (3.2.1);

– степень стеснения потока насыпями подходов при отверстии моста , определяется по формуле:

, (3.2.13)

где Р_доп – допускаемый коэффициент общего размыва (Р_доп=1,75);

В_рб, В_рм – ширина русла бытовая и полученная по (3.2.6).

Условие (3.2.4) выполняется, но коэффициент общего размыва значительно меньше допускаемого значения. Для уменьшения длины моста следует уменьшить ширину срезки поймы, приняв меньшее значение В_рм ширины русла под мостом, чем было получено по (3.2.6).

Новая ширина русла под мостом В_рм2 и отверстие моста определяются подбором по следующей схеме. Задаются значением ширины русла под мостом В_рм2< В_рм, по (3.2.6) определяют степень стеснения потока насыпями подходов :

, (3.2.14)

Далее вычисляют среднюю глубину после размыва при ширине русла под мостом В_рм2 по (3.2.10) и проверяют условие (3.2.4). Если оно не выполнено (различие более 5 %), то изменяют величину В_рм2, повторно вычисляют по (3.2.14), h_рм по (3.2.10).

Если условие (3.2.4) выполнено, то вычисляют отверстие моста по (3.2.9), приняв В_рм=В_рм2.

Пример 3.2.2

Исходные данные: расчетный расход 1117 м³/с, расход в русле бытовой 362 м³/с, элементарный расход на пойме 0,73 м³/с, бытовая глубина на пойме 2,34 м, в русле 3,67 м, вероятность затопления поймы 50 %, ширина русла бытовая 105 м. Допускаемый коэффициент общего размыва Р_доп=1,75.

Требуется определить отверстие моста при уширении русла за счет срезки поймы.

Вычислим степень стеснения потока насыпями подходов:

.

Проверим условие (3.1.5) целесообразности срезки:

; 1,23>1,0.

Условие (3.1.5) выполнено, следовательно, срезка целесообразна.

Определим коэффициенты К_п по (3.2.7) и К_вп по (3.2.8):

;

.

Максимальную ширину русла под мостом с учетом срезки вычислим по (3.2.6):

.

Срезка поймы на .

Отверстие моста при уширении русла за счет срезки поймы вычислим по (3.2.9):

.

Вычислим степень стеснения потока насыпями подходов:

.

Средняя глубина в русле под мостом:

.

Проверим условие (3.2.4) ; 2,02>1,75.

Так как условие (3.2.4) не выполняется, то увеличим отверстие моста.

Вычислим по (3.2.13) степень стеснения потока при Р=Р_доп=1,75:

Требуемое отверстие моста по (3.2.12):

.

Пример 3.2.3

Исходные данные: расчетный расход 1100 м³/с, расход в русле бытовой 500 м³/с, элементарный расход на пойме 0,8 м³/с, средняя глубина в русле 3,6м, на пойме 2,0 м, бытовая ширина русла 150 м, вероятность затопления поймы 70 %, допускаемый коэффициент общего размыва Р_доп=1,75.

Требуется определить отверстие моста при уширении русла за счет срезки поймы.

Вычислим степень стеснения потока насыпями подходов:

.

Проверим целесообразность срезки поймы по (3.1.5):

; 1,19>1,0.

Следовательно, срезка поймы целесообразна.

Определим коэффициенты К_п по (3.2.7) и К_вп по (3.2.8):

;

.

Максимальную ширину русла под мостом по (3.2.6):

.

Срезка поймы на .

Отверстие моста при уширении русла за счет срезки пойм по (3.2.9):

.

Вычислим степень стеснения потока насыпями подходов по (3.2.11):

.

Вычислим среднюю глубина в русле под мостом по 3.2.10:

.

Коэффициент размыва .

Условие (3.2.4) выполняется.

Так как коэффициент размыва меньше допускаемого (1,49<1,75), то следует уменьшить срезку поймы, т.е. уменьшить ширину русла под мостом и отверстие моста.

Назначим ширину срезки поймы равной 30 м. Ширина русла под мостом В_рм2=В_рб+30=180 м.

Отверстие моста по (3.2.6):

степень стеснения потока насыпями подходов по (3.2.14) равна:

.

Глубина в русле после размыва по (3.2.10):

.

Так как , то принимаем отверстие моста .