765

и проницаемость укрепления откоса насыпи (при укреплении железобетонными плитами KzKp = 0,9, при укреплении каменной наброской KzKp = 0,45…0,35); Ksp — коэффициент, учитывающий расчетную скорость ветра v (см. прил. M, табл. M1); Krun —коэффициент, величинакоторогозависит от коэффициента m заложения откоса и пологости /hв1% волны (см. прил. M,

табл. M2).

При подходе фронта волны к откосу насыпи под углом высота наката уменьшается. Величину hrun, вычисленную по формуле (3.65) умножают на коэффициент K (табл. 3.31).

Таблица 3.31

Значения коэффициента K

Окончательно принимается

hrun1% = K hrun(ф).

Последовательность расчета высоты наката ветровой волны представлена ниже.

1. Рассчитываем безразмерные характеристики волнообразующих факторов:

По графику прил. М, рис. М1 определяем безразмерные

2 3,14

3. Определяем высоту волны обеспеченностью 1 % hв1% = 2,07hв = 2,07∙0,8 = 1,66 м.

4. Назначаем укрепление откоса пойменной насыпи каменной наброской, имеем KzKp = 0,35.

141

5.Назначаем коэффициент заложения откоса насыпи m = 2. По прил. М, табл. М1 находим значение коэффициента Ksp = 1,4.

6.Вычисляем пологость волны

25 15,06 hв1% 1,66

и находим по прил. М, табл. М2 значение коэффициентаKrun при m = 2. Оно составляет 2,4.

7. Рассчитываем высоту наката на откос пойменной насыпи фронтально подходящей к точке А волны (см. рис. 3.28):

hrun(ф) = 0,35∙1,4∙2,4∙1,66 = 1,95 м.

8. Поскольку к точке А пойменной насыпиволна подходит под углом 45°, необходимо учесть коэффициент K = 0,84.

Окончательно имеем:

hrun1% = K hrun(ф) = 0,84∙1,95 = 1,64 м.

Контрольные вопросы

1.Дайте определение мостового перехода (МП).

2.Какие сооружения включает в себя МП?

3.Что такое русло реки?

4.Что такое уровень меженных вод (УМВ)?

5.Для чего служат регуляционные сооружения (дамбы и траверсы)?

6.С какой целью делается укрепление берегов?

7.В чем заключаются задачи гидрологических расчетов?

8.Назовите характерные участки морфоствора реки.

9.Опишите кратко методику расчета Q(H).

10.Как определяется эмпирическая вероятность превышения?

11.Какие теоретические кривые применяются для сглаживания и экстраполяции эмпирических кривых распределенияежегодных вероятностей превышения максимальных расходов?

12.Назовите параметрыаналитической кривой гамма-распределения.

13.Что такое коэффициенты вариации ряда Сv и асимметрии Cs?

14.Как определяются статистические коэффициенты 2 и 3?

15.Что такое модульный коэффициент расхода воды Ki?

16.В чем заключается основной смысл определения расчетного судоходного уровня (РСУ)?

17.Что такое отверстие моста?

18.Чтоозначают расчетныеи наибольшие(максимальные) расходы

иуровни воды?

19.Что такое коэффициент общего размыва подмостового русла Р?

20.Какова допустимая величина коэффициента общего размыва?

142

21.В чем заключается методика распределения расчетного расхода по участкам живого сечения реки?

22.Что такое Вр.б(max) и Вр.уш и и как они определяются?

23.Как учитываетсястеснение живого сеченияпотока промежуточ-

ными опорами моста?

24.Для каких сооружений производится расчет местного размыва?

25.С какой целью устанавливается глубина местного размыва у промежуточной опоры моста?

26.Что такое гидравлическая крупность частиц?

27.Какие грунты относятся к несвязным?

28.Какие грунты относятся к связным?

29.В чем заключается методика размыва дна на вертикали?

30.Как возникает подпор воды перед мостовым переходом?

31.Для чего определяется подпор воды у пойменной насыпи?

32.Как возникает ветровой подпор воды?

33.От чего зависит высота наката волны на откос пойменной насыпи?

34.Назовите параметры волны.

35.Какие существуют основные волнообразующие факторы?

36.Каким документомрегламентирована методикарасчета параметров волнового воздействия на мостовой переход?

37.Какова цель определения высоты наката волны?

4.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЛИНИИ В ПРЕДЕЛАХ МОСТОВОГО

ПЕРЕХОДА

Общие вопросы проектирования продольного профиля железных дорог, в том числе и в пределах мостового перехода, рассмотрены выше. Особенностью проектирования является предварительное вычисление минимально допустимых отметок проектной линии на характерных участках перехода:

—в судоходных пролетах моста;

—в несудоходных и несплавных пролетах моста;

—на пойменных подходных насыпях.

Ниже представлен требуемый порядок расчета.

1. Минимальная отметка проектной линии в судоходных про-

где РСУ = 92,30 м (см. п. 3.2.3); h — высота подмостового габарита в средней части наибольшего судоходного пролета

143

моста, зависящая от класса реки, h = 10,5 м (см. прил. Л); с — строительная высота наибольшего судоходного пролета, отсчитываемая от низа конструкции до подошвы рельса (для расчетного пролета в 110 м с = 1,85 м); d — расстояние от бровки земляного полотна до подошвы рельса, зависящее от типа верхнего строения пути,d= 0,80м (для железнодорожной линии III категории величина d складывается из следующих значений: высоты сливной призмы 0,15 м, толщины песчаной подушки 0,20 м, толщины слоя щебня под шпалой 0,25 м, высоты шпалы

0,20 м).

Имеем:

Hmin(c) = 92,30 + 10,50 + 1,85 – 0,80 = 103,85 м.

2. В несудоходных пролетах моста в качестве минимально

где М и М — наименьшее нормируемое [14] возвышение низа несудоходных пролетов моста над РУВВр% и НУВВр% соответственно; М — то же над уровнем высокого ледохода (УВЛ).

Значения величин М, М , М можно найти в [1, табл. 12.1]:

М = 0,75 м, М = 0,25 м, М = 0,75 м.

Пойменные пролетные строения с ездой поверху на балласте длиной 45,0 м, которые приняты в данной работе, имеют строительную высоту 4,88 м.

Отметка УВЛ составляет 88,0 м. По формуле (4.2) имеем:

Hmin(нc) = 95,20 + 0,75 + 4,88 – 0,80 = 100,03 м.

По формуле (4.3):

Hmin(нc) = 97,06 + 0,25 + 4,88 – 0,80 = 101,39 м.

По формуле (4.4):

Hmin(нc) = 88,00 + 0,75 + 4,88 – 0,80 = 92,83 м.

Такимобразом,вдальнейшихрасчетахбудемориентироваться

на большее из полученных значений, т.е. на Hmin(нc) = 101,39 м. На мостовых переходах, где ветровые волны могут достигать

большой высоты, пролетные строения не должны подвергаться волнобою.Согласно указаниям[14] возвышениенизапролетных строений над наибольшим уровнем высокой воды необходимо

144

принимать равным не менее 0,75 высоты расчетной ветровой волны. Поскольку ранее получено hв = 1,66 м, то 0,75hв = 1,24 м.

Отметка впервом на левой пойменесудоходном пролете моста должна быть не менее

окончательнаявеличинаминимальнодопустимойотметкипроектной линии в несудоходных пролетах моста составит:

Hmin(нc) = 102,43 м.

3. Минимальнуюотметкубровки земляногополотнанаподходах к средним и большим мостам в пределах возможного разлива воды, а также отметку верха оградительных и водоразделительных дамб и незатопляемых регуляционных сооружений на поймах определяют по формуле

Здесь величина является техническим запасом, принимаемым не менее 0,5 м для земляного полотна, водоразделительных и оградительных дамб; для регуляционных сооружений и берм насыпей на равнинных реках значение следует принимать не менее0,25м. Остальныезначения величин, входящих вформулу (4.5), определены выше.

В результате получаем:

Hmin(п) = 97,06 + 1,53 + 0,05 + 1,64 + 0,50 = 100,78 м.

Когда подходная насыпь располагается на открытой пойме и УВЛ выше бровок русла с верховой стороны и выше кустарниковой растительности, льдины, плывущие по реке, могут создавать навал льда на откосе насыпи. Чтобы предупредить вползание льдин на полотно дороги, минимальная отметка бровки земляного полотна насыпи подхода к мосту должна составлять:

где h0 — высота навала льда на откос насыпи, отсчитываемая от УВЛ; — технический запас по высоте навала льда, м.

При отсутствии данных натурных наблюдений о высоте навала льда ее принимают равной 3hл, где hл — расчетная толщина льдин, м.

Согласно нормам [14] в приближенных расчетах можно принимать величину технического запаса = 1,5hл.

145

Величина hл в учебном проекте задается равной 0,8 м. По формуле (4.6) имеем:

Hmin(п) = 88,00 + 2,4 + 1,2 = 91,60 м.

В качестве минимально допустимой отметки проектной линии на пойме принимают наибольшее значение Hmin(п), полученное в результате вычислений по формулам (4.5) и (4.6). В данном

случае Hmin(п) = 100,78 м.

Окончательно имеем следующие минимально допустимые отметки проектной линии на характерных участках мостового перехода:

—в судоходных пролетах моста Hmin(с) = 103,85 м;

—в несудоходных пролетах моста Hmin(нс) = 101,39 м;

—в пределах пойменных насыпей Hmin(п) = 100,78 м. Располагая значениями главных отметок проектной линии, а

также учитывая руководящий уклон ip, допускаемые уклоны в пределах разных типов пролетных строений (с ездой на железнодорожных плитах и на балласте), нормы сопряжения смежных элементов профиля и план трассы в створе мостового перехода, следует спроектировать на участке перехода такой продольный профиль железнойдороги, при котором обеспечивается минимальная высота моста и наименьший объем земляных работ на подходах.

Контрольные вопросы

1.В каких контрольных точках ограничивается снизу положение проектной линии?

2.Как определяется минимальная проектная отметка в судоходных пролетах?

3.Как выбирается минимальнаяотметка проектной линии в несудоходных пролетах?

4.Как определяетсяминимальная отметка бровки земляного полот-

на на пойменных насыпях?

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕГУЛЯЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЙ

5.1. Расчет струенаправляющих дамб

Согласно СНиП 2.05.03–84 [14] на мостовых переходах через равнинные реки струенаправляющие дамбы устраивают, когда поймы пропускают не менее 15 % расчетного расхода воды или при средней скорости потока под мостом до размыва более 1 м/с.

146

Струенаправляющая дамба состоит из верховой и низовой частей (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Характерное очертание и размеры струенаправляющих дамб: 1 — верховая дамба; 2 — насыпь подхода к мосту; 3 — низовая дамба; 4 — берег русла реки; 5 — направление течения реки

Здесь показана ориентация струенаправляющей дамбы в прямоугольной системе координат ХОY относительно русла реки, направления водного потока при расчетном уровне воды и расположения насыпи подхода к мосту, а также основные размеры верховой и низовой частей дамбы.

Верховой дамбе придают эллиптическое очертание в плане. Координатную ось ОХ, по направлению которой располагают большую полуось эллипса, ориентируют вдоль речного потока при РУВВр%. Большую полуось называют длиной вылета дамбы lв. Малую полуось эллипса, называемую шириной разворота дамбы b, ориентируют по оси ОУ. Особенности проектирования криволинейных струенаправляющих дамб на равнинных реках представлены в работе [1].

В курсовом проекте допускается применять приближенный метод расчета верховых струенаправляющих дамб.

147

Размеры струенаправляющих дамб в плане определяют по величине расчетного расхода, а отметку верха дамб — по

НУВВр%.

При пересечении водотока с двумя поймами разной ширины, пропускающими в бытовых условиях существенно различающийся расход, размеры струенаправляющих дамб на этих поймах также должны значительно отличаться. В таких случаях предопределена необходимость отдельного расчета параметров дамбы, располагаемой на каждой пойме.

Расчет параметров верховой дамбы выполняем в следующей последовательности.

1. Определяем коэффициент стеснения потока насыпью подхода на пойме:

где Qпер — расход воды, м3/с, проходивший в бытовых условиях на части рассматриваемой поймы, перекрытой насыпью (определяется путем распределения расчетного расхода воды по методике, приведенной выше); Q — расчетный расход воды, м3/с.

2. Устанавливаем соотношение полуосей эллипса в зависимости от величины (табл. 5.1).

3. Вычисляем ширину разворота верховой дамбы b, м:

b = А Вр, (5.2)

где А —коэффициент, определяемыйв зависимости от величины(табл. 5.2); Вр — ширина русла в бровках в створе мостового перехода, м.

148

Если в результате вычислений получится соотношение lв Lм/ (Lм — отверстие моста), то принимаем lв = Lм; lb = Lм/ .

Если же по расчету оказалось, что длина вылета дамбы lв близка к половине ширины насыпи у моста на отметке РУВВр%, то вместо струенаправляющей дамбы устраивают только конус,

т.е. lв = b.

Полученные размеры lв и b относятся к внешней (со стороны русла) бровке верха дамбы.

Бровку верховой и низовой дамб наносят на план перехода по координатам x и y. Для внешней бровки верховой дамбы задают значения xi и вычисляют соответствующие им величины yi по формуле

y b1 x/lв 2 . (5.4)

С целью обеспечения благоприятных условий обтекания пойменным потоком головной части верховой дамбы и уменьшения размыва дна в этой зоне к голове дамбы присоединяют круговую приставкус радиусом =0,2b иугломразворота =90…120° (см.

рис. 5.1).

Размеры низовойструенаправляющей дамбыустанавливают в зависимости от принятых размеров верховой. Проекция низовой дамбы lн на ось ОХ составляет 0,5lв. При этом низовую дамбу очерчивают по круговой кривой радиусом н = lв2/b с углом разворота 7–8°, а затем — по прямой, касательной к круговой кривой в точке С (см. рис. 5.1). Безразмерные координаты точки С принимают равными:

Наряду с определением основных размеров струенаправляющих дамб в плане, следует установить высотное положение дамб. На мостовых переходах через равнинные реки верх дамб на всем протяжении проектируют горизонтальным независимо от продольногоуклонаводотока.Отметкуверха дамбНд,м,вычисляют по следующим формулам:

149

где hr — глубина воды стесненного потока у подошвы головы верховой дамбы при НУВВр%, м; hб — глубина воды нестесненного потока при НУВВр% у подошвы головы верховой дамбы, определяемая без учета размыва, м; hrun — высота наката волны на откос дамбы, м; — технический запас, = 0,25 м.

Глубину потока у подошвы головы дамбы при небольшом предмостовом подпоре ( hп/hб 0,1) можно определить по

где hп — величина предмостового подпора, м.

Данная методика определения основных размеров струенаправляющих дамб в плане применима при нормальном пересечении водотока. Нормальным считают такое пересечение реки, когда прирасчетном расходе угол отклонения створа перехода от перпендикуляра к направлению течения в бытовых условиях не превышает 5–10°. Кроме того, считают, что участок реки имеет одну пойму, если по другой проходит менее 5 % расчетного расхода воды.

При значительной косине пересечения широкого пойменного потока насыпью подхода, направленной от моста вверх по течению,движение водывдоль насыпиприобретаетповышенную скорость, которая быстро нарастает по мере приближения к мосту. Обтекая с высокой скоростью голову верховой струенаправляющей дамбы, пойменный поток может образовать во внутренней акватории дамбы местный водоворот и большой размыв дна, который охватит не только голову дамбы, но и распространится к ее корню и насыпи моста. Для предотвращения опасного размыва головную часть дамбы следует удлинять и плавно сопрягать с подходной насыпью [1].

При косом пересечении водотока и в сложных ситуационных условиях соответствующие рекомендации по размещению струенаправляющих дамб даны в [1].

150