книги / Проектирование пойменных насыпей на мостовых переходах

линией). В результате этого находят расчетный уровень высоких вод РУВВ.

Примеры определения расчетного уровня высоких вод этим способом

приведены в книгах [12,16].

В тех случаях, когда створ мостового перехода М-М не совпадает со створом водомерного поста В-В (рис. 20), расчетный уровень высоких вод, найденный в створе водомерного поста, нужно перенести в створ мостово­

где РУВВм - расчетный уровень высоких вод в створе мостового перехо­ да, м;

РУВВв - расчетный уровень высоких вод в створе водомерного по­ ста, м;

31

S - расстояние между створами водомерного поста и мостового пе­ рехода, м;

J - уклон реки на участке между теми же створами.

Рис. 20. Схемыучасткареки с показанием створов мостового перехода М-М и водомерного поста В-В:а - створ М-М находится выше створа В-В; б - створ М-Мрасполагается ниже створа В-В

В выражении (9) знак плюс принимают тогда, когда створ мостового перехода М-М находится выше створа водомерного поста В -В (рис. 18, а), а знак минус - когда створ М-М располагается ниже створа В-В (рис. 18, б).

Для рек, мало изученных в гидрологическом отношении, а также со­ всем не изученных, расчетный уровень высоких вод определяют по кривой расхода Q= /(я ) . Эту кривую строят по предварительно вычисленным значениям расхода Q в створе мостового перехода. Расход при различных уровнях воды определяют гидравлическим расчетом на основании форму­ лы А.Шези [18,47].

32

7. УСТАНОВЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО СУДОХОДНОГО УРОВНЯ

Расчетным судоходным уровнем РСУ называется наивысший уровень воды, который обеспечивает свободное прохождение под мостом судов, курсирующих на данной реке.

Расчетный судоходный уровень принимают ниже расчетного уровня высоких вод РУВВ по двум причинам.

1.Фактические уровни воды в реке весьма редко достигают РУВВ. В течение почти всех лет эксплуатации мостового перехода суда свободно проходят под мостом даже при пиковых уровнях паводков. В те редкие годы, когда максимальный уровень паводка достигает значений, близких к РУВВ, движение судов под мостом временно прекращается. При этом ма­ териальный ущерб значительно меньше той экономии, которая получается

врезультате строительства более низкого моста.

2.На многих реках судоходство на гребне весеннего половодья прак­ тически невозможно вследствие продолжающегося в этот период ледохо-

Снижение расчетного судоходного уровня по сравнению с расчетным 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 обра­ ботки результатов измерений уровней воды в реке на водомерном посту, находящемся поблизости от створа проектируемого мостового перехода.

Втечение долгого времени расчетный судоходный уровень опреде­ лялся по способу, рекомендованному НСП 103-52 [32]. Этот способ под­ робно рассмотрен в книге [12].

В1986 г. вышел ГОСТ 26775-85 [2-9], который рекомендует для уста­ новления расчетного судоходного уровня применять новый способ. В этом способе определение РСУ производится в следующей последовательно­

сти.

1.Устанавливают расчетную продолжительность навигации Г„;, сут, как среднее арифметическое значение этих периодов за все годы наблюде­ ний (число лет наблюдений должно быть не менее 10).

2.Находят допускаемую для данного класса реки продолжительность Тдоп, сут, стояния уровней воды выше РСУ по формуле

где К- коэффициент допускаемого снижения продолжительности навига­

ции; принимается по табл. 3 в зависимости от класса реки;

Т„ - расчетная продолжительность навигации, сут.

33

Таблица 3

3. На основании результатов гидрометрических, наблюдений строят водомерные уровенные графики весенних половодий или летних паводков

г - /(f) (рис. 21) для всех лет наблюдений. На рис. 21 УВВ - уровень вы­

соких вод для данного года.

4. Производят срезку каждого водомерного графика таким образом, чтобы основание срезанной части равнялось величине Тдоп. В результате

этого получают отметку уровня z* который превышается более высокими уровнями в течение Тд'оп суток (рис. 21).

5. Полученные значения уровней располагают в убывающем поряд­ ке (графа 3 табл. 4), причем каждому уровню присваивают свой порядко­ вый номер и указывают соответствующий календарный год (графы 1 и 2 табл. 4).

6. Определяют эмпирическую вероятность превышения р\ уровней г,

для каждого года наблюдений по формуле (8) и заполняют графу 4 табл. 4.

Рис. 21 Водомерный (уровенный) трафик половодья или паводка г - f(t)

ГОСТ 26775-85 рекомендует определять эмпирическую вероятность превышения р\ уровней Zr по формуле С.Н.Крицкого и М.Ф.Менкеля

34

[22], формулы (8) и (И ), начиная с третьего члена ряда, дают достаточно близкие значения вероятности превышения р. Поэтому он считает воз­

можным применять обе формулы, но при длинном ряде рекомендует отда­ вать предпочтение формуле (8), а при коротком - формуле (11).

7. На основании полученных значений z, и р, на клетчатке вероятно­ стей нормального распределения строят график т^= f(p ) (рис. 22), по ко­

торому определяют отметку расчетного судоходного уровня РСУ в зави­ симости от расчетной вероятности превышения р расч, %. Расчетную веро­

ятность превышения прйнимают по табл. 3 в зависимости от класса реки.

35.

В тех случаях, когда створ мостового перехода М -М не совпадает со створом водомерного поста В-В (рис. 20), расчетный судоходный уровень, найденный в створе водомерного поста, Следует перенести в створ мосто­ вого перехода на основании зависимости (12):

где РСУ„ -расчетный'судоходный уровень в створе мостового перехода^;

РСУ„ - расчетный судоходный уровень в створе водомерного поста, м; S - расстояние между створами водомерного поста и мостового пере­

хода, м;

J - уклон реки на участке между теми же створами.

В этом выражении знак плюс принимают тогда, когда створ мостово­

го перехода М-М находится выше створа водомерного поста В-В (рис. 20,а), а знак минус - когда створ М-М располагается ниже створа В-В (рис. 20,6).

Как видно из табл. 3, для рек высоких классов (I-IV) величина К име­

ет сравнительно большое и практически постоянное значение, равное 5 или 6%. Для рек V класса она снижается до 3%, а для рек VI и VII клас­

сов - до 2%. Таким образом, для малых рек рекомендуются меньшие зна­ чения К, чем для крупных.

Это положение можно объяснить следующим образом. Для рек, нахо­ дящихся в одном и том же географическом районе, продолжительность навигации Т„ - величина практически постоянная, поэтому продолжи­ тельность периода времени Тдоп, определяемая по формуле (10), зависит только от величины К. На малых реках общая продолжительность паводка

является сравнительно небольшой, в результате чего расстояние между ветвями подъема и спада уровенного графика (рис. 21) невелико. Если для этих рек принять большое значения К и подсчитать по формуле (10) вели­ чину Тдоп, то соответствующие ей уровни Zr (рис. 21), найденные для всех

лет наблюдений, будут очень низкими. При этом расчетный судоходный уровень РСУ может оказаться даже ниже уровня меженных вод. Поэтому для малых рек принимают меньшие значения величины К, чем для круп­

ных.

Примеры определения расчетного судоходного уровня для рек, хоро­ шо изученных в гидрологическом отношении, приведены в книгах [12,16].

Для рек, мало изученных в гидрологическом отношении, а также со­ всем не изученных, ГОСТ 26775-85 допускает определять расчетный су­ доходный уровень на основании использования данных краткосрочных гидрометрических наблюдений с приведением их к многолетнему периоду по данным постов гидрометеорологической службы,, расположенных на реках - аналогах. При этом реки - аналоги должны находиться в сходных условиях.

36

8. НАЗНАЧЕНИЕ ПОДМОСТОВЫХ ГАБАРИТОВ ДЛЯ МОСТОВ ЧЕРЕЗ СУДОХОДНЫЕ И СПЛАВНЫЕ РЕКИ

Подмостовые габариты для мостов устанавливаются с соответствии с классом водного пути на основании ГОСТа 26775-85 [29].

Подмостовым габаритом называется предельное, нормальное к оси судового хода очертание границ пространства в пролете моста, которое должно оставаться свободным для обеспечения беспрепятственного про­ пуска судов, судовых и плотовых составов и внутрь которого не должны вдаваться элементы моста и различные расположенные на нем устройства.

Схема очертания подмостового габарита показана на рис. 23.

•Рис. 23. Схема очертания подмосгового габарита

Размеры судоходных подмостовых габаритов приведены в прилож. 1. В этом приложении для разных классов внутреннего водного пути указаны значения гарантированной и средненавигационной глубин судового хода, высоты подмостового габарита Г и ширины подмостового габарита в.

Гарантированной глубиной судового хода называется наименьшая глубина судового хода, установленная в пределах судоходного пролета при наинизшем (меженном) судоходном уровне воды НСУ. Эта глубина на рис. 23 обозначена буквой d.

Средненавигационной глубиной судового хода называется средне­ взвешенная глубина в пределах ширины судового хода, которая использу­ ется транспортным флотом в навигационный период.

В том случае, когда по гарантированной и средненавигационной глу­ бинам судового хода участок водного пути относится к разным классам, его нужно относить к более высокому из этих классов.

Наинизшим судоходным уровнем воды НСУ называется условный низкий (меженный) уровень воды с заданной обеспеченностью гарантиро­ ванной глубины судового хода в естественных условиях.

Класс внутреннего водного пути, на котором намечается сооружение мостового перехода, гарантированная и средненавигационная глубины су­

37

дового хода по всей ширине каждого судоходного пролета, а также отмет­ ка НСУ устанавливаются министерством, регулирующим судоходство на данном внутреннем водном пути.

Высота подмостового габарита Г, значения которой приведены в прилож. 1, отсчитывается от расчетного судоходного уровня РСУ (см. п. 7).

Вприлож. 1 указаны значения ширины подмостового габарита в для

неразводных и разводных пролетов.

Разводным называется такой пролет моста, который позволяет осуще­ ствлять вертикальный подъем, поворот или раскрытие пролетного строе­ ния для пропуска судов с большой надводной высотой.

Неразводные мосты рекомендуется проектировать не менее чем с двумя судоходными пролетами: основным, предназначенным для низово­ го направления движения судов, судовых и плотовых составов, и смеж­ ным, обеспечивающим взводное направление движения.

Судоходные пролеты для низового и взводного направления движе­ ния назначаются различной длины. Пролеты низового направления при­ нимаются на 30-50% больше пролетов взводного направления. Это объяс­ няется тем, что суда, идущие вниз по течению, при подходе к мосту при­ обретают рыскливость вследствие увеличения скорооти течения водного потока у моста. Поэтому управление судами затрудняется и создается опасность навала их на опоры моста.

По конструктивным или архитектурным соображениям размеры обо­ их судоходных пролетов могут приниматься одинаковыми. Тогда длина каждого из них должна быть равна длине пролета низового направления.

Втом случае, когда ширина водного пути, с гарантированными глуби­ нами недостаточна для' размещения двух судоходны х пролетов, преду­ сматривают один судоходный пролет.

Очертание подмостового габарита следует принимать прямоуголь­ ным, соответствующим контуру ABCD на рис. 23.

На водных путях I, П, Ш, и IV классов для неразводных пролетов мостов с криволинейным очертанием нижнего пояса пролетных строений допускается принимать очертание подмостового габарита по контуру AEFKLD при наличии стесненных условий, например, на автомобильных дорогах с транспортными развязками на берегах реки, вблизи транспорт­ ных узлов, в пределах городов и т. д.

9.НАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНОГО ПОДПОРА

УПОЙМЕННОЙ НАСЫПИ

Врезультате стеснения речного потока мостовым переходом возни­ кают подпоры - предмостовой ДА,, и максимальный подпор у пойменной

38

насыпи ДА,, (рис. 24 и 25). Подпор ДА,, входит в формулу (5) для опреде­ ления минимальной отметки бровки низкой пойменной насыпи.

Расчет подпоров выполняют после определения необходимого отвер­ стия моста Ем (рис. 25).

Рис. 24. Продольный профиль водной поверхности стесненного речного по­ тока: 1 - створ мостового перехода; 2 - водная поверхность в бытовых условиях; 3 - водная поверхность при наличии мостового перехода

В процессе определения отверстия моста устанавливают на основа­ нии формулы А.Ш ези распределение расчетного расхода между отдель­ ными частями живого сечения реки в створе мостового перехода при рас­ четном уровне высоких вод РУВВ [11 и 16].

Рис. 25. Поперечный профиль водной поверхности стесненного речного потока

39

На рис. 26 показано живое сечение реки, которое включает следую­ щие характерные части: коренное русло, проток, левую и правую поймы, а также пойму, расположенную между коренным руслом и протоком (сред­ нюю пойму).

В результате расчета получают расходы, проходящие через все ука­ занные части живого сечения реки, то есть расходы Q Kp, 0„, Q„.„, Q„.nи

е -

\ ^ р у в в \ /

Рис. 26. Живое сечение реки: 1 - коренное русло; 2 - проток; 3 - левая пойма; 4 - правая пойма; 5 - средняя пойма

Затем для каждой части живого сечения реки определяют ширину по­

Все полученные характеристики живого сечения реки сводят в табл. 5.

40