книги / Примеры проектирования мостовых переходов

Гибкое покрытие в верхней части должно быть надежно при­ креплено к откосу, а шарнирные соединения между плитами должны быть достаточно прочными. Надежность закрепления и прочность шарнирных соединений устанавливается расчетом *.

Толщину гибкого покрытия из бетонных плит определяют по формуле

где V — расчетная скорость течения, м/сек;

г) — коэффициент, принимаемый для гладких сплошных по­ крытий равным 1,1 —1,2, а для покрытий с разобщенны­ ми элементами— 1,5—1,6;

Рс — коэффициент, принимаемый равным для сплошных по­ крытий 0,3, для сквозных — 0,1;

Ро— пульсациоиная нагрузка, принимаемая для сооружении,, плавно обтекаемых потоком, равной 0,05 Т/м2, для со­ оружений, плохо обтекаемых потоком, — 0,08 Т/м2.

Величину максимального растягивающего усилия, действую­ щего на плиты тюфяка, на 1 м длины покрытия определяют по

а — угол наклона откоса к горизонту;

f — коэффициент трения грунта по покрытию, принимаемый: для бетонного покрытия на песчаном откосе равным 0,4..

По усилию R проверяется прочность соединений между пли­ тами и прочность закрепления тюфяка от сползания по откосу..

Каменные наброски являются надежными и долговечными укреплениями и вместе с тем очень простыми в производстве работ. Работы по устройству каменной наброски возможно ме­ ханизировать.

Каменные наброски применяются как для защиты откосов, укрепляемых насухо, так и для защиты подводных откосов. Они могут применяться как самостоятельный тип укрепления отко­ сов, а также в сочетании с другими типами укрепления.

Камни наброски укладываются на откос по слою обратного фильтра.

Минимальный размер камней и толщина наброски опреде­ ляются расчетом в зависимости от волнового воздействия, ско­ рости течения и крутизны откоса.

При устройстве каменной наброски в воду размер камней должен быть достаточным, чтобы камни не сносились течением.

И. А. Я р о с л а в ц е в . Защита земляных откосов речных сооружений гибкими покрытиями. «Сообщение ЦНИИСа», 1958, N° 146.

В зависимости от скорости течения размер камней d опреде­ ляют по эмпирической формуле:

V2

(V-12)

25

При волновом воздействии на откос размер камней должен быть достаточным, чтобы камни не всплывали и не опрокиды­ вались при скатывании волны с откоса.

В зависимости от высоты и длины волны вес камней на­ броски Q определяют по эмпирической формуле:

(YK — 1)3У 1+ г п ?

где ук — объемный вес камня, Т/м3.

Условно принимая форму камней в виде шара, размер кам­

Толщину каменной наброски при применении сортированного камня принимают t^ 2 d , при применении несортированного кам­ ня — 3 of, где d — средний размер камня.

При возможных размывах дна реки перед откосом камен­ ная наброска устраивается в виде призмы, которая в процессе размыва деформируется (см. ниже рис. V-13). Размеры призмы назначаются по расчету, чтобы в призме было достаточно камня как для защиты образуемого при размыве откоса, так и для упора вышележащей конструкции укрепления.

Достаточность размеров призмы проверяют из двух усло­ вий *:

1) достаточность веса упорной части призмы из условия обе­ спечения устойчивости вышележащей части укрепления против сползания по откосу по формулам:

где -Gnp — вес 1 пог. 'м упорной части призмы с учетом взвеши­ вающего действия воды, Г;

Л. Г. Бе г а м . Расчет укреплений оснований откосов и мостовых опор ' каменной наброской. «Сообщение ЦНРШСа», 1955, №61.

1222

GB— вес 1 пог. м укрепления откоса ниже уровня воды с учетом взвешивающего действия воды, Т\

G(.— вес 1 пог. м укрепления откоса выше уровня воды, Г; 2) достаточность объема камня в разрушаемой при размыве

части призмы для защиты откоса определяется по формуле

где h — высота откоса, подлежащего защите при размыве дна,.

м\

d — размер камней призмы, м;

ср —угол наклона откоса, образуемого при размыве. Каменная наброска применяется также в сочетании с плет­

невыми клетками. Колья и хворост плетневых клеток, прора­ стая, увеличивают шероховатость откоса, в связи с чем при воз­ действии течения воды или волн степень разрушения откоса: уменьшается. Колья и хворост применяются свежесрубленнымн из кустарника ивовых пород, растущего в районе перехода.

Габионные укрепления применяются для защиты откосов под­ ходных насыпей, регуляционных сооружений и береговых отко­ сов от подмыва быстро и бурно текущей водой (см. ниже рис. V-14). Их часто применяют на предгорных реках для за­ щиты оградительных дамб в тех случаях, когда нет подходяще­ го по крупности камня для наброски..

Для защиты откосов применяют габионные ящики и габион­ ные тюфяки. Габионные ящики изготовляются из проволоки диа­ метром 2—4 мм. Снаружи в ящик укладывается крупный ка­ мень, а внутрь — мелкий.

Габионные ящики устраивают высотой до 1 м, шириной — 1—1,5 м и длиной 2—5 м. Уложенные друг на друга ящики образуют защитную стенку (см. ниже рис. V-15). Между собой габионные ящики соединяются скрутками из отожженной про­ волоки.

Габионные тюфяки устраивают из ящиков высотой 0,25— 0,50 м, уложенных в один ряд.

Каменное мощение в настоящее время для защиты откосов применяется редко из-за большой трудоемкости работ. Оно при­ меняется при скорости течения до 6 м/сек и высоте волн не бо­ лее 1,5 м.

Чаще всего мощение производят по слою щебня или гравия. В некоторых случаях в качестве подстилающего материала при­ меняют солому и торф. Мощение должно быть тщательно расклинцовано.

Для увеличения шероховатости иногда каменное мощение устраивают в плетневых клетках.

У основания откоса, укрепленного мощением, устраивается каменная рисберма.

Хворостяные тюфяки применяются для защиты откосов, на­ ходящихся все время под водой. Они изготовляются из хворо­ стяных полотен и при опускании под воду загружаются камнем.

Недостатком хворостяных тюфяков является большая трудо­ емкость изготовления.

Тюфяки могут изготавливаться не только из хвороста, но и из других гибких материалов, например из камышита (см. ниже рис. V-15).

Расчетные формулы для определения толщины каменной при­ грузки и растягивающих усилий в хворостяных тюфяках анало­ гичны рассмотренным выше формулам для тюфяков из бетон­ ных и железобетонных плит.

Продольные лесопосадки применяют для уменьшения высоты волн и скорости течения на равнинных реках при наличии широ­ ких открытых пойм (см. ниже рис. V-16) на тех участках поймы, которые затапливаются весной менее чем на 2,5 месяца и ле­ том— менее чем на 5—6 дней.

На защитных полосах высаживают деревья и кустарники бы­ строрастущих местных ивовых пород. Деревья и кустарники рассаживаются одиночными черенками или гнездами — по 5—6 черенков в гнезде. При одиночной посадке расстояния между деревьями принимаются равными 0,7—0,8 м, а расстояния меж­ ду кустарниками — 0,4—0,5 м. При посадке гнездами расстояния между гнездами для деревьев 0,8—1,0 м, а для кустарников — 0,5—0,8 м. При механизированной посадке расстояния между растениями принимаются в соответствии с параметрами машин.

Черенки деревьев и кустарников заготовляются длиной 0,5— 0,6 м. Диаметр черенков 0,02—0,03 м.

Выбор древесной породы, порядок посадки и календарное время посадки следует принимать в соответствии с рекоменда­ циями местного агронома-лесовода.

Необходимое число рядов продольной лесопосадки на осно­ вании теории волновой энергии определяют по формуле*

через один ряд лесопосадки.

Коэффициент затухания волн определяется в зависимости от высоты лесопосадки.

При Нпос^ Н 4-0,58h (где Я — глубина воды перед лесопо-

А. Ф. В ы с о ц к и й. Метод расчета волногасящих полос лесонасажде­ ний, ограждающих откосы насыпей на поймах рек. «Сообщение ЦНИИСа», 1955, № 71.

.224

садкой, м, и /г— высота волны, м) коэффициент затухания волн определяется по формуле

где /г„— высота волны после прохождения лесопосадки; h — высота волны перед лесопосадкой.

При ЯПОС<Я+0,58/г коэффициент затухания воли

kB— коэффициент обтекания.

Коэффициент потери энергии для лесопосадки кустарниками

где иср — средняя скорость горизонтального перемещения частиц воды по ширине полосы лесонасаждений, м/сек.

Средняя скорость частиц воды определяется как среднеариф­ метическое между орбитальными скоростями частиц воды перед полосой и за полосой:

225

где h — соответствующая высота волны, м, ~

Дерновка применяется для защиты откосов подходных насы­ пей, расположенных выше уровня воды, от воздействия дожде­ вых и талых вод (см. ниже рис. V-17).

Сплошная дерновка применяется также для укрепления от­ косов, подтапливаемых на короткий период времени, при высоте волн не более 0,2 м и скорости течения не более 1,5 м/сек.

Дерновка производится луговым дерном толщиной 0,10— 0,06 м. Дерн укладывается или поштучно (дернинами) при раз­ мере дернин 0,25x0,40-^-0,30X0,50 ж, или лентами шириной 0,25 м. Длина лент обычно 2—3 м.

Дернины прикрепляются к откосу деревянными спицами дли­

45° к образующей откоса. Размеры клеток принимаются равными 1,0Х 1,0 или 1,5Х 1,5 м. Клетки заполняются растительной землей заподлицо с лентой и засеваются травами. Для устройства кле­ ток применяются дерновые ленты или штучные дернины.

При дерновке откосов насыпей из песчаного грунта или жир­ ной глины под дернины подсыпается растительная земля слоем 0,05—0,10 м. Вместо растительной земли может быть применен хорошо разложившийся торф.

Засев откосов травами производится, так же как и дерновка, для защиты неподтапливаемых откосов от воздействия дожде­ вых и талых вод и ветра. Откосы обычно засеваются многолет­ ними травами. Виды трав, состав и нормы высева семян и сроки высева назначаются в зависимости от климатической зоны, грун­ та, слагающего откосы, качества растительной земли и других данных с учетом рекомендаций местного агронома.

Посев трав производится по слою растительной земли или слою разложившегося торфа толщиной не менее 0,10 м. При содержании в грунте, слагающем откос, гумуса в количестве не менее 1,5% травы можно высевать непосредственно в грунт.

226

§ 19. УКРЕПЛЕНИЯ ИЗ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ И БЕТОННЫХ ПЛИТ

Пример 1. Укрепление подходных насыпей автодорожного мостового перехода, расположенного в зоне водохранилища, сборными железобетонными плитами.

Исходные данные. Мостовой переход пересекает небольшую реку в ее устье, расположенном в зоне крупного водохранилища. Схематический план и продольный профиль перехода приведе­

ны на рис. V-6.

Расчетный уровень воды (РГВВ)— на отметке Н= 15.00 м. Низкий статический горизонт при сработке водохранилища

(НСГ) — на отметке 10.00. Высота ветровых волн при расчетном уровне воды Л = 2,5 м, длина волн Х=30 м. Подпор с низовой стороны насыпи отсутствует —А1гн =0. Расчетная скорость тече­ ния воды Г=1,5 м/сек. Глубина воды перед откосом Н = 5 м.

Поперечный профиль подходной насыпи приведен на рис. V-7.

Грунт насыпи — средиезериистый песок с размером частиц

Необходимо запроектировать укрепление подходных насыпей со стороны водохранилища.

Назначение отметки верха укрепления. Для определения от­ метки верха укрепления необходимо знать высоту набега волны на откос. При крутизне откоса до 1:5 и отсутствии берм высота набега волны на откос определяется по формуле (1-31).

227

Для бетонных покрытий коэффициент шероховатости прини­ мают Аш = 0,9. Подставив в формулу (1-31) значения &ш = 0,9, h= 2,5 м, А.=30 м и т = 2,5, получим:

Отметку верха укрепления определяем по формуле (V-1), подставив значения Н= 15,00 м, Ыгн =0, /г„аб = 4,10 м и а = 0,5 м:

Яукр = Я + Д/гя + /г, ао + а = 15,00 + 0 + 4,10+0,50 = 19,60 м.

Нижняя граница укрепления откосов совпадает с поверх­ ностью пойм, расположенных выше НСГ (см. рис. V-6).

Назначение конструкции укрепления откосов и определение толщины укрепления. В связи с большой высотой волн на водо­ хранилище (/г= 2,5 м) укрепление откосов, обращенных к водо­ хранилищу, проектируем из железобетонных сборных плит, омоноличенных по контуру.

Применение сборных плит в данном случае целесообразно, так как объем укрепительных работ большой — около 20 000 м2\ и желательно применить индустриальный тип укрепления.

Необходимую толщину сборных плит в зависимости от ско­ рости течения определяем по формуле (V-4), принимая коэффи­

Необходимую толщину сборных плит в зависимости от высо­ ты и длины волн определяем по формуле (V-5), принимая раз­ мер карты омоноличенной плиты в направлении уклона откоса

£=15 м при /г = 2,5 м, Х=30 м, /п=2,5 и уп=2,5 Т/мг,

228

Толщину плиты назначаем равной наибольшему из получен­ ных значений с/,т=0,2 м. Размеры плит в плане назначаем равны­ ми 2,5X3,0 м. Плиты омонолпчиваем по контуру в карты разме­ ром 40 X 15 м.

Назначение конструкции укрепления дна у откоса. Необходи­ мость укрепления дна у откоса насыпи проверяем по величине донной волновой скорости. Величину донной волновой скорости

по интерполяции п = 0,72. Подставив в формулу (V-2) значения л = 0,72, /г = 2,5 м, 7= 30 м, g = 9,8\ м/сек2 и Н = 5 м, получим:

Размывающую скорость Vo определяем по формуле (П-11): при среднем диаметре частиц песка d = 0,5 мм и глубине потока Я =5 м:

\/0=3,б (Hdf'№= 3,6 (5 • 0,0005)°'25 = 0,81 м/сек.

Донная размывающая скорость еще меньше. Следовательно, укрепление дна у откоса подходной насыпи является необходи­ мым.

Ширину укрепления дна принимаем по табл. V-2. При высоте волны /г = 2,5 м, глубине воды Н = 5 м для дна из песчаного грун­ та необходима ширина укрепления 5 м.

Укрепление дна, как и укрепление откоса, проектируем из сборных железобетонных плит. Толщину плит укрепления дна определяем в зависимости от соотношения между глубиной воды у откоса Н и критической глубиной # 1ф, на которой происходит разрушение воли на откосе.

Критическую глубину определяем по формуле (V-3), подста­ вив в нее значения h = 2,5 м, Л = 30 м и т = 2,5,

железобетонных плит укрепления дна минимальной — dIt = 0,l м. У подошвы откоса и у края укрепления дна предусматриваем устройство упорных призм из камня, которые будут предохранять

плиты от подмыва (см. рис. V-7).

Пример 2. Укрепление откосов подходной насыпи и откосов

229

струенаправляющей дамбы железнодорожного мостового перехода монолитными железобетонными плитами.

Исходные данные. Мостовой переход пересекает большую равнинную реку в зоне водохранилища, образованного плотиной гидроэлектростанции. Участок плана перехода и поперечные про­

для покрытия из железобетонных плит по табл. 1-14 &о=1,40. При /г = 2 м, К—20 м и /п= 2

1

1,35+0,585

от+ 0,25

1

,35 + 0 ,5 8 5 - ] / - ^ ) = 1,42.

2 + 0,25

230