книги / Примеры проектирования мостовых переходов

носов — С?а1=(3б.р- Как показали оба примера расчета, равенства расходов дойных наносов на пике паводка не наступает.

Об.р = 56 400 м3/сутки.

Для того чтобы определить размыв, который мог бы быть по­ лучен расчетом из предположения GM=G6.P (на пике паводка) учтем, что это предположение соответствует w=l,0. Тогда по формуле (11-35) получим выражение коэффициента общего раз­ мыва в виде

1

Л* =

В примере 8 на пике паводка (4 интервал времени) Л7= 16,90 и, следовательно,

1 Р/ф= 1 6 ,9 ^ = 1,94.

Соответственно полученному коэффициенту общего размыва смытый слой грунта

2 Hi = h6.р (Php - 1) = 4,45 (1,94— 1 )= 4,20 ,к.

По сравнению с расчетом с учетом хода паводка (2/^ = 3,12л*} размыв получается завышенным на

4,20 — 3,12 • 100 = 35%. ЗД2"

В примере 9 на пике паводка (7 интервал времени)

1 1 РЛр = №& = 42,4^ =2,41.

Слой смытого грунта при Р/ф= 2,41 составит:

111

§ 10. РАСЧЕТ ГРУППОВЫХ ОТВЕРСТИЙ

На мостовых переходах через равнинные реки с широкими поймами в ряде случаев бывает целесообразно, кроме моста на коренном русле, назначать мосты .на пойме, т. е. устраивать груп­ повые отверстия *. Особенно целесообразно такое решение, когда на пойме имеются постоянно действующие протоки, по которым, так же как и в коренном русле, с потоком воды влекутся по дну наносы.

При устройстве групповых отверстий они пропускают воду совместно. По этой причине всякое изменение одного из отвер­ стий (размыв или намыв дна под мостом, изменение ширины от­ верстия) сказывается на условиях движения воды и наносов через все отверстия, входящие в группу.

Развивающаяся во время паводка деформация дна рек под мостами влечет за собой соответствующее изменение их водо­ пропускной способности. Поэтому во время паводка происходит перераспределение воды между отверстиями мостов по сравне­ нию с тем делением воды между мостами, которое могло бы быть при неразмываемом дне. В свою очередь, изменение количества воды, проходящей через отверстия, оказывает влияние на дефор­ мацию их дна. Таким образом, деление потока воды между от­ верстиями и размыв дна под мостами являются процессами взаимосвязанными, протекающими во времени, и, следовательно, расчет групповых отверстий должен производиться с учетом хода паводка, отображая процессы, развивающиеся во времени**.

Так же как и при расчете одиночных отверстий с учетом хода паводка (§ 9), при расчете групповых отверстий уровенный график или гидрограф стока реки разбивается на расчетные ин­ тервалы времени (см. ниже рис. П-21). Порядок расчета группо­ вых отверстий в каждый интервал времени следующий:

1. Рассчитывается распределение общего расхода водотока при нестесненном его состоянии между частями живого сечения (русло, протоки, поймы) по методике, указанной в § 3 гл. I. Расчет распределения производится для двух состояний дна реки: а) в бытовых условиях; б) с учетом общего размыва дна, проис­ шедшего в отверстиях мостов за время, предшествующее расчет­ ному интервалу.

2. Рассчитываются расходы воды, идущие в каждое из отвер­ стий мостов. Расчет этот производится по условию равенства

*А. М. Фр о л о в . О переходах через водотоки. Изд. Правления РУЖД,

1912.

**И. С. Р о т е н б у р г . Методика расчета групповых отверстии на мосто­ вых переходах через реки с широкой поймой. Тезисы докладов второй научной сессии Поволжья по техническим наукам. Приволжское книжное издательство, 1964.

112

максимального подпора для всех отверстий мостов, входящих в группу, и исходя из того, что общий расход водотока равен сумме расходов в отверстиях:

где индексы 1, 2, п соответствуют номерам отверстий мостов. Зависимость (П-49) решается подбором *.

Максимальные подпоры в зависимости (П-49) определяются по формуле (И-5):

Меру стеснения водотока J?_II коэффициент Д следует брать

QM

с учетом изменения их величин вследствие общего размыва дна, образовавшегося за время, предшествующее расчетному интер­ валу.

3. Определяются величины общего размыва дна реки в отвер­ стиях мостов по методике, изложенной в § 9.

Рис. П-18. Схематический план мостового перехода с двумя отверстиями на общем разливе реки

Ход решения подробно описан в книге И. С. Ротенбурга [и др.] «Проек­ тирование мостовых переходов через большие водотоки», гл. VI; см. также ниже пример 10.

113

Пример 10. Расчет групповых отверстий на мостовом переходеравнинной реки с широкой поймой.

Исходные данные. Мостовой переход пересекает реку в месте,, где она имеет ширину разлива при высоких водах половодья 5—6 км (рис. II-18). Коренное русло реки на оси перехода рас-

Q^mnfcsK Q3= ШЧм3/сек (1ц=2Ш3/сек

Рис. II-19. Профиль живого сечения и диаграмма рас­ пределения расхода воды нестесненной реки при от­ метке горизонта воды 194.10 м

полагается невдалеке от левобережной границы разлива; ширина русла 200 м. Кроме русла, переход пересекает постоянно дейст­ вующую протоку, по которой течет вода и при низких меженных:

Мелкий Ш лесок ^ цупныГпе ЩтспЩой галькой

ГраШноПЩшут спесь

Известняк

Известняк

Рис. 11-20. Схематические геологические разрезы под мостами

водах. Ширина протоки 80 м. Ширина среднего участка поймыг разделяющей русло и протоку, 4 км (рис. П-19).

Кривая расхода воды в реке Q = <t>(z) и уровениый график,, соответствующий половодью с максимальным расходом Qi% = = 4460 м3!сек, показаны на рис. Н-21. Средняя отметка дна поймы 192.20. При незалитых поймах расход воды в русле и протоке на отметке уровня 192.00—1100 м3/сек} из них руслом идет 980 м3/сек, а протокой— 120 м31сек. Распределение расхода воды на пике

114

половодья при отметке уровня 194.10 между частями живого сечения водотока показано на рис. II-19.

Гидравлические характеристики водотока в бытовых условиях на пике половодья (отметка уровня воды 194.10), а также при более низких уровнях вод приведены в табл. II-15.

Продольный уклон реки при залитых поймах изменяется не­ значительно— от 0,00045 до 0,00049. Допустимо при расчетах принимать среднее значение уклона /д = 0,00047.

Схематические геологические разрезы русла и протоки по оси перехода показаны на рис. Н-20. Русло и протока сложены аллю­ виальными отложениями общей мощностью слоя 12—15 м, под­ стилаемыми известняками. На дне коренного русла сверху лежит мелкий песок с примесью гравия, средний диаметр частиц й=1мм, наименьшая толщина слоя 3 м; следующий слой грун­ т а — крупный песок с мелкой галькой.

На дне протоки сверху лежит мелкий песок со средним диа­ метром частиц d = 0,5 мм, наименьшая толщина слоя 4,5 м. Под мелким песком находится крупный песок с гравием и мелкой галькой, d=15 мм.

На переходе назначены два моста: № 1 через коренное русло с отверстием, равным ширине русла /Ml = 200 м, и № 2 через про­ току с отверстием /Мз=80 м.

Расчет *. Уровенный график делится на пять расчетных ин­ тервалов — I, II, III, IV и V продолжительностью от 4 до 12 суток (рис. П-21). Самый короткий интервал III захватывает пик поло­ водья. Согласно разбивке уровенного графика устанавливается

табл. 11-16 и табл. 11-17.

Начинается расчет с I интервала, когда вода выходит на пой­ му и возникает стеснение подходами. Прежде всего находится для этого интервала распределение общего расхода воды (1800 м3/сек) между частями живого сечения, как это разобрано в § 3 гл. I; расчет заносится в табл. П-15. Так как до I интервала времени размыва дна в отверстиях мостов не было, расчет распределения в этот отрезок времени выполняется только для бытовых условий.

Далее, для I интервала подбором по зависимости (11-49) опре­ деляются расходы воды, проходящие через отверстия мостов № 1 и 2 (табл. 11-16).

Ход расчета следующий. Задаются на профиле живого сечения водотока (см. рис. II-19) линией раздела потоков, идущих в отверстия № 1 и 2, так чтобы она находилась на средней пойме. При первой попытке берем линию раздела потоков в 870 м от

Приводимый расчет выполнен при участии студента V курса СПИ спе­ циальности «Мосты и тоннели» А. Н. Киселева.

115

правобережной границы разлива. При этом, согласно данным табл. II-15, расходы воды через отверстия будут следующие: Qi = 1579 м3/сек, Q2= 221 м3/сек. Они заносятся в гр. 4 табл. 11-16 (строки 1 .и 3). В соответствии с принятым делением потока и по­ данным профиля живого сечения водотока заполняются также гр. 5 и 9. Гр. 6, 7 и 11 заполняются по данным табл. II-15. По формуле (И-5) определяются величины максимальных подпоров, (определение их приведено в табл. П-16). Оказалось, что подпор.

A/iHi = 0,25 м, а Д/гя2=0,10 м (гр. 17), т. е. подпоры не равны.Так как AhHi>AhH2 , необходимо изменить положение линии раздела потоков, а именно сдвинуть ее влево, чтобы уменьшить расход воды через отв. № 1 и увеличить его в отв. № 2.

При второй попытке располагаем линию раздела в 2670 м от правобережной границы разлива. Вновь по формуле (II-5) про­ изводим определение величин максимальных подпоров (см. стро­ ки 2 и 4 табл. 11-16). Подпор А1гя\ оказался равным 0,24 м, а ДЛНг сильно возрос по сравнению с первым расчетом до 0,26 м.

Строятся графики зависимости максимальных подпоров Ahm и Дйн2 от расходов воды в отверстиях Qi и Q2 (рис. 11-22). Точка пересечения графиков определяет окончательные величины расходов через отверстия Qi —1480 мг[сек и Q2 = 320 м3/сек (см. гр. 18 табл. П-16) и величину максимального подпора в .1 интер­ вал времени Д//я=0,24 м (см. гр. 19 табл. П-16).

116