книги / Проектирование подходов к мостам
..pdfВ выражении ( 9 ) знак плюс принимают 'тогда, |
когда створ |
|
||||||||
мостового |
перехода |
М - . М находится выше |
створа |
водомерного |
|
|||||
поста В - |
В |
(р и с .1 |
8 ,а ) |
, |
а знак минус - |
когда |
створ М - |
М |
|
|
располагается ниже |
створа |
В - В (р и с .1 8,б ) . |
|
|
|
|
||||
Для рек, |
мало |
изученных в гидрологическом |
отношении, |
а так |
||||||
же совсем не изученных, расчетный уровень высоких вод определя |
||||||||||
ют по кривой |
расхода |
Q |
= J (%.) • Эту кривую |
строят |
по |
пред |
||||
варительно |
вычисленным значениям расхода |
Q |
в |
створе. мостово |
||||||
го перехода. |
Расход при различных уровнях воды |
определяют |
гид |
|||||||
равлическим |
расчетом на основании формулы А.Шези |
[1 4 ,3 4 ] . |
|
7 . УСТАНОВЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО СУДОХОДНОГО УРОВНЯ
Расчетным судоходным уровнем РСУ называется наивнсший уровень воды, который обеспечивает свободное прохождение под мостом су дов, курсирующих на данной реке.
Расчетный судоходный уровень принимают ниже расчетного уров ня высоких вод РУБВ по двум причинам.
1. Фактические уровни воды в реке весьма редко достигают РУЕВ. В течение почти всех лет эксплуатации мостового перехода суда сво бодно проходят под мостом даже при пиковых уровнях паводков. В те редкие годы, когда максимальный уровень паводка достигает значе ний, близких к РУБВ, движение судов под мостом временно прекраща ется . При этом материальный ущерб значительно меньше той экономии, которая получается в результате строительства более низкого моста.
2 . Но многих реках судоходство на гребне весеннего половодья практически невозможно вследствие продолжающегося в этот период ледохода.
Снижение расчетного судоходного уровня по сравнению с расчет
ным уровнем высоких вод делается тем большим, чем ниже судоходный класс реки, то есть чем менее интенсивно судоходство.
Для рек, хорошо изученных в гидрологическом отношении, расчет ный судоходный уровень определяют на основании статистической о б -
раоотки результатов измерений |
уровней воды в реке на водомерном |
|
посту, находящемся поблизости |
от створа проектируемого |
мостового |
перехода. |
|
|
Способ определения РСУ .установлен ГОСТом 26775-85 |
[ l 9 j . Рас |
|
чет производят в следующей последовательности. |
|
31
1. Устанавливают ])асчетную продолжительность навигации |
|
||||||||||||||
тн |
. сут, как среднее арифметическое значение этих периодов |
||||||||||||||
за .все |
годы |
наблюдений (число дет |
наблюдений должно быть |
не |
|
||||||||||
менее |
1 0 ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2. Находят допускаемую для данного класса реки продолжи |
|
||||||||||||||
тельность Тдоп , |
сут, стояния уровней |
воды |
выше РСУ по формуле |
||||||||||||
|
|
|
|
Т |
|
|
К Т Н |
|
|
|
|
|
(Ю ) |
||
|
|
|
|
п |
|
Ч с о ' |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
'gro |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где |
АС |
- |
коэффициент допускаемого |
снижения продолжительности |
|||||||||||
|
|
|
|
навигации; принимается по табл.З в зависимости, от |
|
||||||||||
|
|
|
|
класса |
реки; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Т н |
- |
расчетная |
продолжительность |
навигации, |
сут. |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
3 |
|
|
|
Значения |
р |
|
и АС |
Для рек различных классов |
|
|
|||||||
Класс реки |
|
|
I |
П |
ш |
ХУ |
У |
У1 |
1 У.И |
||||||
|
|
|
Р |
. % |
|
2 |
3 |
4 |
|
5 |
5 |
4 |
4 |
|
|
|
|
|
■ |
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
К ,. < |
|
6 |
6 |
|
5 |
3 |
2 |
2 |
|
|||
3 . На основании результатов гидрометрических наблюдений стро |
|||||||||||||||
ят водомерные |
уровенные |
графики |
весенних |
половодий или летних |
|||||||||||
паводков % - f ( t ) |
(р и с.1:9) для |
всех |
лет наблюдений. На рис. 19 |
||||||||||||
УЕВ - |
|
уровень высоких вод для данного |
года. |
|
|
|
|
||||||||
4. Производят срезку каждого водомерного графика таким обра |
|||||||||||||||
зом, чтобы основание срезанной части |
равнялось величине |
Т д о п • |
|||||||||||||
В результате этого |
получают отметку |
уровня |
% |
, который |
пре |
||||||||||
вышается более высокими уровнями в течение |
ТдОП |
суток |
(рис. 19). |
||||||||||||
5. Полученные |
значения |
уровней |
%т располагают в убывающем |
порядке (графа 3 табл.4 ) , причем каждому уровню присваивают свой порядковый номер и указывают соответствующий календарный год (графы 1 и 2 табл. 4 ) .
32
|
Рис. 19. Водомерный (уровенный)график половодья |
|||
|
или |
паводка Z |
= f ( t ) |
|
|
|
|
|
Таблица 4 |
|
К определению расчетного |
судоходного |
уровня |
|
№ |
Годы |
У^ювни воды |
Эмпирическая |
|
члена |
наблюдений |
в убывающем |
вероятность превышения |
|
ряда |
|
уровней воды |
||
|
|
порядке |
|
|
|
|
( m a x ) |
|
|
3 |
|
|
|
|
ft |
^-т (m in') |
|
6 . |
Определяют эмпирическую вероятность превышения |
уров |
ней л£тдля каждого года наблюдений по* формуле ( 8 ) и заполняют
графу 4 табл .4.
ГОСТ 26775-85 рекомендуетопределять эмпирическую вероятность превышения уровней %т по формуле Н.Н.Чегодаева 1947г.[18]
33
|
|
|
т |
•10 0/S. |
|
(и) |
|
|
|
Р |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Однако, как показали исследования, выполненные Е.Б.Болдако- |
||||||
вым [1 8 ] |
, формулы (8 ) и |
(11) , начиная с третьего члена ряда, |
||||
|
|
|
п + Т |
превышения |
р |
|
дают достаточно близкие значения вероятности |
||||||
Поэтому он считает возможным применять обе формулы, но при длин |
||||||
ном ряде |
рекомендует отдавать предпочтение формуле (8 ) |
, а при |
||||
коротком |
- формуле (11) . |
|
ZT и р^ |
на клетчатке |
||
7 . |
|
На основании |
полученных значений |
|||
вероятностей |
нормального |
распределения строят |
график %т - J ( p ) |
|||
(р и с.2 0 ) |
, по которому определяют отметку расчетного судоход |
|||||
ного уровня РСУ в зависимости от расчетной вероятности |
превыше |
|||||
ния р р а оч |
• |
Расчетную вероятность превышения принимают по |
||||
табл.З в |
зависимости от класса реки. |
|
|
Рис.20. График %т = J ( p )
Пример определения расчетного судоходного уровня для реки,
хорошо изученной в гидрологическом отношении, приведен в книге
[12] .
Для рек, чало изученных в гидрологическом отношении, а также совсем не изученных, ГОСТ 26775-85 допускает определять расчетный
34
судоходный уровень на основании использования данных кратко срочных гидрометрических наблюдений с приведением их к много летнему периоду по данным постов гидрометеорологической служ бы, расположенных на реках - аналогах. При этом реки - аналоги должны находиться в сходных условиях.
8 . НАЗНАЧЕНИЕ ПОДМОСТОВЫХ ГАБАРИТОВ ДЛЯ 'ОСТОВ ЧЕРЕЗ СУДОХОДНЫЕ И СПЛАВНЫЕ РЕКИ
Подмостовые габариты для мостов устанавливаются в соответст вии с классом водного пути на основании ГОСТа 26775-85 [ l 9 ] .
Подмостовым габаритом называется предельное, нормальное к оси судового хода очертание границ пространства в пролете моста, которое должно оставаться свободным для обеспечения беспрепятст венного пропуска судов, судовых и плотовых составов и внутрь которого не должны вдаваться элементы моста и различные распо ложенные на нем устройства.
Схема очертания подмостового габарита показана на р и с.21.
Рис.21. Схема очертания подмостового габарита
Размеры судоходных подмостовых габаритов приведены в прилож.1.
В этом приложении для разных классов внутреннего водного пути ука заны значения гарантированной и средненавигационной глубин судо вого хода, высоты подмостового габарита Г и ширины подмостового габарита 6
Гарантированной глубиной судового хода называется наименьшая глубина судового хода, установленная в пределах судоходного про лета при наинизшем (меженном) судоходном уровне воды ПСУ. Эта
35
глубина на р и с.21 |
обозначена буквой |
с / . |
Средненавигационной глубиной судового хода называется |
||
средневзвешенная |
глубина в пределах |
ширины судового хода, ко |
торая используется транспортным флотом в навигационный период, В том случае, когда по гарантированной и средненавигацион
ной глубинам судового хода участок водного пути относится к разным классам, его нужно относить к более высокому из этих
классов.
Наинизшим судоходным уровнем воды ПСУ называется условный низкий (меженный) уровень воды с заданной обеспеченностью га
рантированной-глубины судового хода в естественных условиях. Класс внутреннего водного пути, на котором намечается
сооружение мостового перехода, гарантированная и средненави гационная глубины судового хода по всей ширине каждого судо ходного пролета, а также отметка НСУ устанавливаются министер ством, регулирующим судоходство на данном внутреннем водном пути.
Высота подмостового габарита Г, значения которой приведены в прилож.1, отсчитывается от расчетного судоходного уровня РСУ (сч .п . 7 ) .
В прилож. 1 указаны значения ширины подмостового габарита
бдля неразводнкх и разводных пролетов.
Разводным называется такой пролет моста, который позволяет
осуществлять вертикальный подъем, поворот или раскрытие пролет ного строения для пропуска судов с большой надводной высотой.
Неразводные мосты рекомендуется проектировать не менее чем с двумя судоходными пролетами: основным, предназначенным для низового направления движения судов, судовых и плотовых соста вов, и смежным, обеспечивающим взводное направление движения.
Судоходные пролеты для низового и взводного направления движения назначаются различной длина. Пролеты низового направ ления принимаются на 30-50# больше пролетов взводного направ ления. Это объясняется тем, что суда, идущие вниз по течению, при подходе к мосту приобретают рыскливость вследствие увели чения скорости течения водного потока у моста. Поэтому управле ние судами затрудняется и создается опасность навала их на опо ры моста.
По конструктивным или архитектурным соображениям размеры обоих судоходных пролетов могут приниматься одинаковыми. Тогда длина каждого из них должна быть равна длине пролета низового направления,
3R
В том случае, когда ширина водного пути с гарантированиями
глубинами недостаточна для размещения двух |
судоходных |
проле |
тов, предусматривают один судоходный пролет. |
|
|
Очертание подмостового габарита следует принимать прямо |
||
угольным, соответствующим контуру У ?в С Л ) |
на рис.21. |
|
На водных путях 1,П,Ш и 1У классов для |
неразводных |
проле |
тов мостов с криволинейным очертанием нижнего пояса пролетных строений допускается принимать очертание подмостового габарита
по контуру |
f l E F K L l ) нри наличии стесненных условий, |
напри |
||
мер, |
на автомобильных дорогах с транспортными развязками |
на |
бе |
|
регах |
реки, |
вблизи транспортных узлов, в пределах городов |
и |
т .д . |
9 . РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНОГО ПОДПОРА
УПОЙМЕННОЙ НАСЫПИ
Врезультате стеснения речного потока мостовым переходом
возникают |
подпоры |
- лредмостовой |
и максимальный подпор у |
пойменной |
насыпи- |
& hH (р и с .22 |
и 2 3 ) . Подпор д /? я входит |
в формулу ( 5 ) для |
определения минимальной отметки бровки низкой |
||
пойменной |
насыпи. |
|
|
Рис.22. Продольный |
поофиль |
водной |
поверхности |
стесненного |
||||||
1 - |
створ |
мостового |
речного |
потока: |
водная |
поверхность |
в |
|||
перехода; |
2 - |
|||||||||
бытовых условиях; 3 - водная |
поверхность |
при |
наличии |
мосто |
||||||
вого |
перехода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет подпоров |
выполняют |
после определения |
необходимого от |
|||||||
верстия |
моста |
t M |
(р и с .2 3 ) |
. В процессе |
определения |
отверстия |
37
Рис.23. Поперечный профиль водной поверхности стесненного речного потока
чоста устанавливают на основании формулы Л.Шези распределение
расчетного расхода между отдельными частями живого |
сечения |
реки |
в створе мостового перехода при расчетном уровне высоких вод |
||
РУЕВ [11] . |
|
|
На ри с.24 показано живое сечение реки, которое |
включает |
сле |
дующие характерные части: коренное русло, проток, левую и правую поймы, а также пойму, расположенную между коренным руслом и про током (среднюю пойму) .
|
! |
|
|„ ^ к.р ш, , L °.n . |
|
|
||||
|
J |
|
! |
|
1 |
|
! |
\ъРУва \ / |
|
|
3 |
|
A |
|
>~Т/Лf\w 7// |
|
|
||
|
|
|
|
S |
|
|
|||
|
|
|
|
^Г7ГГ^1 |
|
|
|
|
|
|
1 - |
|
Рис.24. Живое сечение реки: |
|
|||||
|
коренное |
русло; 2 |
- псоток; 3 - левая пойма; |
|
|||||
|
4 - |
поавая пойма; 5 - |
соедняя |
пойма |
|
||||
|
В результате расчета получают расходы, проходящие через все |
||||||||
указанные |
части живого сечения |
реки, |
то |
есть расходы Q |
, Q , |
||||
Q |
, Q |
|
; i O |
, |
|
|
|
к.р |
П |
^ л п ’ ^п.п |
К*Q.n |
|
|
|
|
|
|||
|
Затем для каждой части живого сечения реки определяют ширину |
||||||||
потока U ; |
. удельный расход |
су. = -Q - |
, площадь живого |
сеч е - |
|||||
ния |
СО • , |
среднюю |
скорость |
|
г 1 |
L*i |
Q- |
|
|
течения |
V- = - г - и среднюю гл у - |
||||||||
айну Ъ |
- ф . |
|
|
|
|
|
|
Все полученные характеристики живого сечения реки сводят в табл. 5.
|
|
|
|
Таблица |
5 |
|
|
Характеристики живого сечения реки |
|
|
|
||
Части |
Расход |
Ширина |
Удельный Пло^-щь Сро,щяя| Средняя |
|||
жиного |
А |
мЬ.с’ |
расход |
скорость |
глубина |
|
сечения |
ч2 |
V?» |
| |
hiy |
||
|
Ч3/ с |
|
М/С |
1 |
м |
Левая
пойма
Коренное
русло
Средняя
Проток
Правая
пойма
Если проток отсутствует, то живое сечение реки состоит из
коренного русла, левой и правой поймы.' Такое живое сечение по казано на ри с.25. Одна из пойм (левая или правая) может отсутст вовать.
. |
2 Х/ |
^м |
|
/ |
> |
^ |
/ |
\ |
1 |
\ п Р У в в л |
|
ж |
/ |
j |
1 |
|
|
2 |
* |
|
|
%п.п > h п.п |
|
|
|
|
|
||
Рис.25. Схема к определению расхода |
Q M : |
||||
1 - коренное русло; |
2 - левая |
пойма; |
3 - |
правая пойма |
|
Расчет |
подпоров производят по |
способу |
й.С.Ротенбурга [ 1 4 ] в |
||
следующей |
последовательности. |
|
|
|
|
1. Определяют меру |
стеснения потока сооружением |
Q M
30
где |
Qp |
|
- расчетный расход, |
м3/ с ; |
|
|
|
|
|
|
||||
|
Q M |
|
~ Рясход» проходящий в бытовых условиях в пределах |
|||||||||||
|
|
|
отверстия моста при |
РУВЕ, м3/ с . |
|
|
|
|
||||||
Расход |
Q M , |
м3/ с , |
находят |
из |
следующего |
выражения : |
|
|||||||
|
|
|
|
®к.р |
|
* |
^л.п^л.п * |
^ п.п |
Iп.п > |
|
||||
где QKр~ расход в коренном русле, |
ч3/ с ; |
|
|
|
|
|
||||||||
а л п - |
удельный расход |
на левой |
пойме, |
м ^/с; |
|
|
||||||||
V |
п ~ |
Удельный расход |
на |
правой |
пойме, |
» г /о ; |
|
|
||||||
|
п - |
длина участка левой поймы, перекрытого |
мостом, |
ч; |
||||||||||
1п |
- |
длина участка правой поймы, перекрытого |
мостом, |
м |
||||||||||
|
|
|
(рис.25) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расход |
QM можно определять также по эпюре |
элементарных |
||||||||||||
расходов. |
|
Методика построения |
этой эпюры изложена |
в книгах |
[i4 ,3 4 ] |
|||||||||
и в |
работе |
[ 3 2 ] . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
Вычисляют бытовую |
скорость, |
м /с, |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о» |
где |
|
- |
площадь живого сечения реки в бытовых условиях при |
|||||||||||
|
|
|
РУВВ, м2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Площадь СOft |
находят из |
выражения |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
= W K .p + |
|
|
+ с 0п .г > > |
О 4 ) |
||||||
где 00к |
- |
площадь живого сечения коренного русла, |
м2 ; |
|
||||||||||
OJjf n - |
площадь живого сечения левой поймы, |
м2 * |
|
|||||||||||
СлЗп /? - |
площадь живого |
|
сечения правой |
поймы, |
ч2 . |
|
||||||||
3 . |
Определяют скорость |
под |
мостом в |
бытовых |
условиях, м /с, |
|||||||||
|
|
|
\ / |
= |
C J$M У |
|
|
|
|
|
(1 5 ) |
|||
|
|
|
& м |
|
|
|
|
|
|
|||||
гд** ОД^^- |
площадь живого сечения в пределах отверстия |
|
||||||||||||
|
‘М |
бытовых условиях. при |
РУВВ, м2 . |
|
|
|
|
|
||||||
Площадь |
находят |
из |
выражения |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
W S M - Ч * + Аа Л |
п + Нп Л |
|
(1 6 ) |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
где h i п ~ |
срелняя глубина |
на левой |
пойме, |
ч; |
|
|
|
|||||||
/ 7^ ^ - |
средня)) |
глубина |
на правой |
пойме, |
м. |
|
|
|
||||||
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|