m1030
.pdf
Отсюда следует, что ширина отверстия малого моста при затопленной схеме протекания потока в подмостовом русле определяется по формуле
b |
Qр |
(11) |
|
|
. |
||
hрvр |
|||
|
б доп |
|
|
Значение b округляется до ближайшего большего типового |
|||
размера отверстия bтип b.
Фактическая скорость протекания потока в отверстии моста будет равна:
|
Q |
р |
|
|
vф |
|
р |
(12) |
|
р |
b |
vдоп . |
||
|
h |
|
|
|
|
б |
тип |
|
|
Расчет отверстия моста закончен, подмостовое русло работает по затопленной схеме.
6.3. Проверка отверстия моста на пропуск максимального расхода
При пропуске максимального расхода средние скорости потока в подмостовом русле и в нижнем бьефе возрастают. Чтобы не допустить опасных размывов, увеличение этих скоростей разрешается не более чем на 20 % по сравнению с принятыми при пропуске расчетного расхода [5].
Проверка на пропуск максимального расхода всегда начинается с незатопленной схемы и выполняется в следующем порядке:
1. Определяется фактическая скорость в отверстии моста:
|
max |
3 |
Q |
g |
1,2v |
max |
|
v |
max |
|
. |
||||
ф |
b |
|
доп |
||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тип |
|
|
|
|
(13)
Если скорость при пропуске максимального расхода превышает более чем на 20 % допускаемую при расчетном расходе, отверстие пересчитывается по максимальному расходу.
2. Рассчитывается критическая глубина:
|
|
|
(v |
max |
) |
2 |
|
h |
max |
|
ф |
. |
|||
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|||
кр |
|
|
g |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
3.Проверяется соотношение hбmax
hбmax 1,25hкрmax , то русло незатоплено. Если
(14)
и 1,25hкрmax . Если
hбmax 1,25hкрmax , русло
11
затоплено, и необходимо уточнить фактическую скорость протекания потока по затопленной схеме:
|
max |
|
Q |
|
1,2v |
max |
|
||
v |
|
max |
. |
||||||
ф |
h |
max |
b |
доп |
|||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
б |
тип |
|
|
|
||
(15)
6.4. Определение подпора перед мостом
Подпор воды перед мостом Н, м, определяется из уравнения Бернулли, которое при любой схеме протекания потока преобразуется к виду:
|
v |
2 |
|
|
H h z |
0 |
, |
||
|
||||
|
|
|
||
|
2g |
|
||
где h – глубина потока в подмостовом русле, м; определяемый как
(16)
z – перепад,
z = H – h. |
|
(17) |
|
Если средняя скорость потока на подходе к мосту v0 ≤ 1 м/с, |
|||
|
2 |
|
|
|
v |
0. |
|
то скоростным напором можно пренебречь: |
0 |
||
2g |
|||
|
|
||
Величину z можно выразить из формулы (3):
|
v |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
. |
|
|
|||
2g |
|
|
|||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H h |
|
|
v 2 |
. |
|
||||
2g 2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
||||
При незатопленной схеме глубина потока |
|||||||||
русле h = hкр, поэтому |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H h |
|
|
|
v 2 |
. |
||||
|
|
|
|||||||
|
кр |
|
|
|
2g 2 |
||||
|
|
|
|
|
|
||||
(18)
(19)
в подмостовом
(20)
С учетом формулы (1) подпор воды перед мостом при незатопленном подмостовом русле запишется в виде:
H h |
|
1 |
1 |
|
|
. |
|
|
2 |
|
|||
кр |
|
2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
(21)
Если подмостовое русло затоплено, то h = hб, предмостовой подпор в этом случае равен:
12
|
|
v |
2 |
|
|
H h |
|
|
|
, |
|
|
|
2 |
|||
б |
|
2g |
|
||
|
|
|
|
||
(22)
где v – фактическая скорость в отверстии моста, вычисленная по формулам (12), (15).
Величина подпора определяется дважды: при пропуске расчетного расхода Qp и максимального расхода Qmax.
6.5.Проверка достаточности высоты насыпи для обеспечения сохранности моста
Сохранность пролетного строения и других элементов моста достигается соответствующим расположением их над уровнем воды при входе потока под мост [5].
Сохранность моста обеспечивается при выполнении условия
Hн hвх c a, |
(23) |
где Нн – заданная высота насыпи, м; hвх – глубина потока при входе под мост, которую приближенно принимают по значению подпора перед мостом: hвх = (0,75…0,85 )Н, м; – возвышение низа пролетного строения (или проверяемого элемента моста) над уровнем воды при входе потока под мост, м; с – расстояние от низа пролетного строения до подошвы рельса (строительная высота пролетного строения), м; а – расстояние от подошвы рельса до бровки земляного полотна, м.
Слагаемые формулы (22) представлены на рис. 4, где пара-
метры hвх и соответствуют пропуску расчетного расхода |
|
и |
|
hвх |
|||
|
. |
|
|
максимального расхода |
|
|
|
a |
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
' |
|
h |
h |
|
|
вхhвх |
вхвх |
||
Рис. 4. Схема к проверке сохранности элементов моста
13
Возвышение низа пролетного строения моста над уровнем воды на входе под мост нормируется СП 35.13330.2011 [1]. В табл. 2 представлены требования СП к значению при отсутствии ледохода, заторов льда, карчехода и селевых потоков.
Таблица 2
|
|
|
Значения по СП 35.13330.2011 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Возвышение частей или элементов над уровнем воды |
|||
|
|
|
с учетом влияния подпора при максимальных расходах |
|||
|
|
|
|
паводков, м |
|
|
Часть или |
|
расчетных для мостов |
|
|||
элемент моста |
На железных |
На остальных же- |
|
|||
|
|
|
лезных дорогах |
наибольших |
||
|
|
|
дорогах общей |
|||
|
|
|
и на всех автомо- |
|
||
|
|
|
сети |
|
||
|
|
|
бильных дорогах |
|
||
|
|
|
|
|
||
Низ пролетных |
|
|
|
|||
строений: |
|
|
|
|
||
а) при глу- |
|
|
|
|||
бине |
подпер- |
0,50 |
0,50 |
0,25 |
||
той воды 1 м и |
||||||
|
|
|
||||
менее |
|
|
|
|
|
|
б) |
то |
же |
0,75 |
0,50 |
0,25 |
|
свыше 1 м |
|
|||||
|
|
|
|
|||
Строительная высота пролетного строения определяется по проекту сооружения, зависит от его конструкции и длины. В данном случае рекомендуется принять значение с = 0,75…1 м при толщине балластной призмы а = 0,25 м.
7. Порядок выполнения расчетов и варианты заданий
Перед выполнением расчетов необходимо внимательно ознакомиться с материалами данных методических указаний. Бланк задания приведен в прил. 2.
Исходные данные для расчета по вариантам представлены в прил. 3. Характеристика грунта или типа крепления подмостового русла задается преподавателем отдельно по данным прил. 1.
Расчеты проводятся в соответствии с рекомендациями разд. 6 без нарушения изложенной последовательности. Порядок выполнения расчетов представлен в прил. 4.
14
Библиографический список
1.СП 35.13330.2011. Мосты и трубы (актуализированная редакция СНиП 2.05.03–84). Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
2.Большаков В.А., Курганович А.А. Гидрологические и гидравлические расчеты малых дорожных сооружений. Киев: Вища школа, 1983.
280 с.
3.Федотов Г.А. Изыскания и проектирование мостовых переходов: Учеб. пособие для студ. учреждений высш. проф. образования. М.: Акаде-
мия, 2005. 304 с.
4.Экологические изыскания и основы проектирования железных дорог: Учеб. для вузов ж.-д. транспорта / Б.А. Волков, И.В. Турбин, Е.С. Синцов, Н.С. Лобанова; Под ред. Б.А. Волкова. М.: Маршрут, 2005. 408 с.
5.Кантор И.И. Изыскания и проектирование железных дорог. М.: Академкнига, 2003. 288 с.
15
Приложение 1
Допускаемые неразмывающие средние в сечении скорости течения vдоп, м/с
Наименование грунтов |
Глубина потока h, м |
||||
или тип укрепления |
0,4 |
1 |
2 |
3 |
|
Булыжник размером 100…150 мм |
2,8 |
3 |
3,5 |
3,8 |
|
Конгломерат, мергель, сланцы |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
|
Пористый известняк, известняковый песчаник |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
|
Доломитовый песчаник, плотный известняк, |
4 |
5 |
6 |
6,5 |
|
мрамор |
|||||
|
|
|
|
||
Одерновка плашмя на малосвязном основании |
1,7 |
2 |
2,3 |
2,5 |
|
Одерновка плашмя на связном основании |
1,9 |
2,2 |
2,5 |
2,7 |
|
Одерновка в стенку |
2,2 |
2,5 |
2,8 |
3,2 |
|
Грунты, стабилизированные битумом |
2,3 |
2,7 |
3 |
3,3 |
|
Фашинные тюфяки |
2,5 |
3 |
3,5 |
3,8 |
|
Мощение на мху (слой мха не менее 5 см) бу- |
|
|
|
|
|
лыжником размером |
|
|
|
|
|
5 см |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
|
20 см |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
|
25 см |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
|
Мощение плашмя на слое глины 10…15 см и |
|
|
|
|
|
соломе (мху) камнем размером |
|
|
|
|
|
13…14 см |
2,3 |
2,9 |
3,4 |
3,8 |
|
14…16 см |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
|
16…18 см |
2,8 |
3,3 |
3,8 |
4,3 |
|
Мощение на щебне (слой щебня не менее |
|
|
|
|
|
10 см) из рваного камня размером |
|
|
|
|
|
15 см |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
|
20 см |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
|
25 см |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
|
Мощение с подбором лица и грубым прико- |
|
|
|
|
|
лом на щебне (слой щебня не менее 10 см) |
|
|
|
|
|
камнем размером |
|
|
|
|
|
20 см |
3,5 |
4,5 |
5 |
5,5 |
|
25 см |
4 |
4,5 |
5,5 |
5,5 |
|
30 см |
4 |
5 |
6 |
6 |
|
Кладка из обыкновенного кирпича на цемент- |
1,6 |
1,9 |
2,2 |
2,4 |
|
ном растворе |
|||||
|
|
|
|
||
Бутовая кладка из средних пород |
5,5 |
6,6 |
7,7 |
8,3 |
|
Облицовка из бетона и железобетона |
6,6 |
8 |
9,2 |
10 |
|
16
Приложение 2
Бланк задания
Сибирский государственный университет путей сообщения
Кафедра «Гидравлика, водоснабжение, водные ресурсы и экология» Дисциплина «Гидравлика»
ЗАДАНИЕ
по гидравлическому расчету отверстия малого моста
студенту ___________________ курса_________ группы_________
I.Содержание задания
1.Выяснить условия протекания потока.
2.Определить размеры отверстия малого моста.
3.Проверить достаточность высоты насыпи.
4.Построить кривую свободной поверхности (приближенно).
II.Исходные данные
1.Характеристика моста: = ________ , = _________
2.Характер грунта или тип крепления подмостового русла__________
____________________________________________________________
3. |
Расчетный расход Q (1 %) =_____________ при h |
р |
_____________ |
|||
|
||||||
|
p |
б |
|
|
|
|
4. |
Максимальный расход Q |
(0,33 %) = ________ при h |
max |
________ |
||
|
||||||
|
max |
|
|
б |
|
|
5. Высота насыпи Нн =_________________________________________
6. Дополнительные данные: vр |
__________, vmax |
доп |
доп |
Дата выдачи__________________________________
Срок окончания_______________________________
Консультант__________________________________
______________
17
18
Приложение 3
Варианты исходных данных
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
||
Коэф. сжатия |
0,8 |
0,85 |
0,8 |
0,85 |
0,8 |
0,85 |
0,8 |
0,85 |
0,8 |
0,85 |
0,8 |
0,85 |
0,8 |
0,85 |
0,8 |
0,85 |
0,8 |
0,85 |
0,8 |
0,85 |
||
Коэф. скорости |
0,9 |
0,95 |
0,9 |
0,95 |
0,9 |
0,95 |
0,9 |
0,95 |
0,9 |
0,95 |
0,9 |
0,95 |
0,9 |
0,95 |
0,9 |
0,95 |
0,9 |
0,95 |
0,9 |
0,95 |
||
Характеристика |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
грунта |
или |
типа |
|
|
|
|
|
Задается преподавателем по данным прил. 1 |
|
|
|
|
|
|||||||||
крепления подмо- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
стового русла |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Расчетный расход |
12 |
13 |
14 |
15 |
12 |
13 |
14 |
15 |
13 |
14 |
14 |
16 |
14 |
12 |
13 |
14 |
15 |
12 |
13 |
15 |
||
Qp |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетная |
быто- |
0,8 |
0,9 |
1 |
1,4 |
0,9 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,1 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1.1 |
0,8 |
1,2 |
1,0 |
1,3 |
0,9 |
1,0 |
1,5 |
|
вая глубина |
р |
|||||||||||||||||||||
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Масксимальный |
18 |
19,5 |
21 |
22,5 |
18 |
19,5 |
21 |
22,5 |
19,5 |
21 |
21 |
24 |
21 |
18 |
19,5 |
21 |
22,5 |
18 |
19,5 |
22,5 |
||
расход Qmax |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Максимальная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
бытовая |
глубина |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
1,3 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,4 |
1,5 |
1,9 |
1,9 |
1,5 |
1,3 |
1,5 |
1,5 |
1,6 |
1,2 |
1,4 |
1,9 |
|
max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Высота |
насыпи |
3,5 |
3,8 |
4,2 |
4,5 |
3,4 |
3,7 |
4,1 |
4,4 |
3,6 |
4,0 |
3,6 |
4,5 |
3,9 |
3,6 |
3,8 |
4,1 |
4,3 |
3,7 |
3,8 |
4,4 |
|
Нн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18
Приложение 4
Порядок выполнения расчета отверстия малого моста по методу Бресса
1
По приложению
определяются |
v |
р |
|
||
|
доп |
|
1
и
v |
max |
|
|
доп |
|
2
|
|
|
v |
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
р |
|
доп |
|
; |
||
|
|
|
|
||||
кр |
|
|
g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
б |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
v |
|
|
|
|
|
|
|
max |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
h |
max |
|
доп |
|
||
|
|
|
|
|||
|
кр |
|
|
g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
> |
1,25 hкр |
|
||||
< |
|
|
|
|
|
|
>
1. Определение ширины отверстия:
4
По незатопленной |
|
|||
схеме |
b |
Q g |
|
|
р |
|
|
||
|
v |
|
|
|
|
|
|
р |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
доп |
|
|
10 По затопленной |
|
|
||
схеме |
b |
Q |
|
|
|
р |
|
||
|
|
|
||
|
|
h |
v |
|
|
|
р |
|
р |
|
|
б |
доп |
|
2. Проверка расчетной схемы
5
Выбор bтип > b
6
v |
|
|
3 |
|
Q |
р |
g |
v |
р |
||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
ф |
|
|
|
|
b |
|
|
|
доп |
|
|
|
|
|
|
|
тип |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
v |
2 |
|
|
|
7 |
|
h |
ф |
|
|
ф |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
кр |
|
|
|
g |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hб |
> |
1,25hф |
> |
||||||
|
|
|
р |
< |
|
|
|
|
кр |
|
|
Меняем схему
11 |
Выбор bтип > b |
|
|
|
Q |
|
v |
р |
||
12 |
v |
|
|
р |
|
|||
|
р |
|
|
|
||||
|
ф |
|
h |
b |
доп |
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
б |
|
тип |
|
|
|
13 Русло затоплено
9 Русло незатоплено
19
14
Окончание прил. 4
3. Проверка на пропуск Qmax (начиная с незатопленной схемы)
Незатопленная схема Затопленная схема
|
|
|
|
|
Q |
|
|
g |
|
|
|
|
|
|
max |
|
Q |
|
1, 2v |
max |
|
|
|
max |
3 |
|
|
1, |
|
max |
|
v |
|
max |
|||||||||
|
v |
max |
|
2v |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
ф |
|
|
max |
|
доп |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
|||||||||||
|
|
ф |
|
|
b |
|
|
|
доп |
|
|
b |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
тип |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
тип |
|
|
|
|
|
19 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
> |
|
|
|
схему |
20 |
|
|
|
|
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пересчитать отверстие моста |
||||||||
15 |
Пересчитать отверстие моста |
Меняем |
|
|
по Qmax (см. п. 1) |
|
|||||||||||||||
|
|
по Qmax (см. п. 1) |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
v |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
max |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
max |
|
|
|
|
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
h |
|
|
ф |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
кр |
|
|
|
|
g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21
17 < |
h |
max |
> |
1, 25 h |
max |
> |
|
б |
< |
кр |
|
||
18 Русло незатоплено
4. Определение подпора перед мостом при пропуске Qр и Qmax
Незатопленная схема |
|
Затопленная схема |
|||||||||
|
|
|
1 |
|
|
22 |
|
|
v |
2 |
|
H h |
1 |
|
H h |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
кр |
|
2 |
2 |
|
|
б |
|
2g |
2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Проверка достаточности высоты насыпи при пропуске Qр и Qmax
23 |
HН hвх с a, |
|
|
|
где hвх 0,75...0,85 Н ; принимается по табл. 2; |
|
с 0,75...1 м; a 0, 25 м |
При невыполнении условия назначается следующий по величине стандартный размер отверстия моста.
20