книги / Примеры проектирования мостовых переходов

Проверка достаточности размеров призмы. Достаточность на­ значенных размеров призмы из условия обеспечения устойчиво­ сти железобетонных плит, лежащих на откосе выше призмы, про­ веряем по формуле (V-15). При объемном весе укрепления из железобетонных плит уп = 2,5 Т/м3 вес 1 пог. м укрепления ниже уровня воды

G0 —3,25-0,2(2,5— 1)= 0,98 Т/м;

вес 1 пог. м укрепления выше уровня воды Gc = 1,8-0,2-2,5 = 0,90 Т/м.

При назначенных выше размерах вес 1 пог. м упорной части

призмы

Gnp = (2,5— 1)'0,87 = 1,31 Т/м.

Подставив полученные значения Gnp, GB и Gc в формулу (V-15), получим:

Gn'= 1,31 Т/м > 1,13GB4-0,09GC=1,13-0,98 + 0,09• 0,90= 1,197/м.

Следовательно, устойчивость укрепления из железобетонных плит обеспечивается.

Достаточность объема камня в разрушаемой при размыве части призмы определяем по формуле (V-16). При назначенных выше размерах призмы и угле наклона к горизонту, образуемого при размыве откоса, ср = 26°30 по формуле (V-16)

части призмы достаточно для защиты откоса.

Пример 6. Укрепление габионами откосов струенаправляю­ щих дамб автодорожного мостового перехода через предгорную реку с блуждающим руслом, (рис. V-14).

Исходные данные. Для направления потока и наносов в от­ верстие моста запроектированы длинные струенаправляющие дамбы.

Русло реки сложено из галечникового грунта. Дамбы также отсыпаны из галечникового грунта. В районе перехода имеются запасы мелкого камня размером до 0,1 м.

Расчетная скорость течения У = 3,5 м/сек. Глубина воды

Н= 1,8 м.

Назначение типа укрепления. Для укрепления откосов дамб желательно было бы использовать местный камень. Каменную наброску из имеющегося камня размером 0,1 м устроить нельзя, так как при скорости течения 1/=3,5 м/сек для каменной наброс­ ки требуется камень размером около 0,5 м. Поэтому целесообраз­ но для укрепления откосов применить габионные ящики, запол-

241

ценные мелким камнем. Габионное укрепление можно устроить насухо в меженный период одновременно с отсыпкой дамб.

Назначение размеров габионного укрепления. Верх дамбы проектируем «на отметке 406.50 м — на 0,5 м выше РГВВ.

Укрепление проектируем из габионных ящиков размером 1X1X2 м, уложенных друг на друге с перевязкой швов. Первый ряд ящиков укладывается на габионный тюфяк толщиной 0,3 м,

Рис. V-14. Укрепление оградительных дамб габионами:

а —"план перехода; б —поперечный разрез дамбы; а—габи­ онный ящик; / —габионные ящики размером 1 X 1 X 2 м; 2 — габионный тюфяк размером 0 . 3 Х 5 Х 2 м; 3 —каркас из стерж­

ней cl=G мм; 4 —сетка из проволоки d—3 мм

который, выступая на 2 м за пределы дамбы, защищает от раз­ мыва дно непосредственно у откоса дамбы.

Каркасы габионных ящиков приняты из круглой стали d= = 6 мм, сетка — из стальной проволоки d = 3 мм. Размер ячеек сетки принят равным 0,05x0,05 м.

В габионные ящики с наружных сторон следует укладывать камни размером не мене 0,1 м — более размера ячеек. Внутрен­ няя часть ящиков может быть заполнена крупной галькой разме­ ром 0,05—0,08 м, в избытке имеющейся в районе перехода.

Пример 7. Укрепление подводного берегового откоса у желез­ нодорожного мостового перехода тюфяком из камышита.

242

Исходные данные. Схема левобережного участка мостового перехода и поперечный профиль берегового откоса показаны на рис. V-15.

Береговой откос, сложенный суглинистым грунтом, интенсив­ но размывается как при проходе паводков, так и при меженных горизонтах.

Горизонт самой низкой межени (ГМВ) — на отметке 23.00 м.

Расчетная скорость течения 17=2 м/сек. При проходе павод­ ков у берегового откоса наблюдаются водоворотные зоны.

Предусмотрена планировка берегового откоса выше и ниже меженного горизонта до крутизны 1:3.

На отметке 22.20 м, на 0,8 м ниже ГМВ, предусмотрено уст­ ройство бермы ширимой 2,3 м. Длина подводного откоса от уровня дна до бермы 6= 22 м.

Верхняя часть берегового откоса, выше уровня межени, укреп­ ляется сборными железобетонными плитами толщиной 10 см (см. рис. V-15). Упор для плит предусмотрен в виде устраиваемой на берме призмы из бетона. Бетон в призму предусмотрено уложить подводным способом.

Назначение конструкции укрепления подводного откоса. Для защиты подводного откоса от размыва можно применить камен­ ную наброску или гибкие укрепления в виде тюфяка.

Для откоса, спланированного под водой, более рациональным является укрепление тюфяком, требующим меньшего расхода камня, чем каменная наброска. На месте можно получить камы­ шитовые полотна, поэтому назначаем гибкое укрепление в виде тюфяка из камышита. Возможность загнивания тюфяка исклю­ чается, так как он постоянно будет находиться под водой.

Тюфяком укрепляется подводный откос и берма. Тюфяк пре­ дусмотрено изготовить из камышитовых полотен толщиной 10 см, уложенных на металлическую сетку, и камышитовых фашин. При опускании под воду тюфяк загружается камнем.

Закрепляется тюфяк за железобетонные сваи, погруженные в грунт на берме.

Детали устройства тюфяка приведены на рис. V-15, в и г.

Назначение толщины пригрузки камнем. Необходимую при­ грузку тюфяка камнем определяем из условия обеспечения устойчивости его против всплытия под воздействием течения по формуле (V-10).

Принимаем для тюфяка, загруженного камнем, т| = 1,5, рс =

244

Принимаем толщину каменной пригрузки rfn = 0,25 ж.

Определение величины растягивающего усилия в тюфяке.

В связи с возможным выносом частиц грунта откоса из под тюфя­ ка растягивающее усилие в тюфяке определяем по формуле

(V-11).

При крутизне откоса 1:3 угол наклона откоса к горизонту

1X 1 м прочность стержней сетки в местах прикрепления сетки к железобетонным сваям обеспечивается.

§21. УКРЕПЛЕНИЕ ЛЕСОПОСАДКАМИ, ДЕРНОВКОЙ

ИПОСЕВОМ ТРАВ

Лесопосадки, дерновка и посев трав обычно применяются в сочетании с другими типами укреплений.

Лесопосадки применяются при наличии благоприятных усло­ вий для уменьшения волнового воздействия на откосы.

Дерновка и посев трав обычно применяются для защиты верх­ ней неподтапливаемой части откосов от разрушающего действия дождевых и талых вод и ветра.

Пример 8. Определение ширины продольной лесопосадки деревьями, устраиваемой для защиты берегового откоса от вол­ нового воздействия (рис. V-16).

Исходные данные. Береговой откос у существующего мосто­ вого перехода укреплен каменным мощением, рассчитанным на

245

воздействие волн высотой не более 0,5 м. Осуществляемое ниже по течению реки строительство гидроэлектростанции изменит режим реки, и расчетная высота волн при этом увеличится до 1,5 м.

Изменение режима реки в соответствии со сроком ввода в

эксплуатацию гидроэлектростанции ожидается не ранее, чем через 4 года.

После изменения режима реки расчетный горизонт высоких вод будет на отметке 17.40 м. Глубина воды у берегового откоса при расчетном горизонте Н = 3 м.

Пойма реки затапливается весенним паводком не более, чем на 1,5 месяца. Летом и осенью пойма не затапливается.

Назначение конструкции укрепления. В связи с увеличением высоты волн до \,Ъм существующее укрепление берегового отко­ са в виде каменного мощения необходимо усилить. Усиление мо­ жет быть выполнено заменой мощения бетонными плитами.

Прочность существующего укрепления может быть также обеспечена путем уменьшения расчетной высоты волн с 1,5 до 0,5 м, т. е. до величины, на которую было рассчитано существую­ щее укрепление. Это может быть достигнуто путем устройства перед откосом продольной лесопосадки. Наличие достаточно широкого участка поймы перед откосом, затапливаемого на ко­ роткий период весной, делает лесопосадку возможной. Времени для осуществления лесопосадки (4 года) вполне достаточно.

Устройство лесопосадки значительно проще и дешевле, чем усиление существующего укрепления. Поэтому проектируем ле­ сопосадку на пойме вдоль берегового откоса.

Для лесопосадки применяем деревья местной ивовой породы. Расстояния между деревьями в рядах и расстояние между ряда­ ми принимаем одинаковыми — а= Ь = 0,8 м.

К моменту изменения режима реки (через 4 года) считаем, что высота лесопосадки будет # пос= 4 м, а диаметр стволов деревьев с?=0,15 м.

Назначение ширины лесопосадки. В нашем примере при высо­ те лесопосадки ЯПОс=4 м, расчетной высоте волн /г= 1,5 м и глу­

246

орбитальная скорость перед лесопосадкой

и = 0 , 2 4 = 0,24 У1Г5 = 0,29 м /сек;

орбитальная скорость за лесопосадкой

средняя скорость перемещения частиц в пределах лесопо­ садки

Определяем коэффициент обтекания по формуле (V-21). При диаметре стволов деревьев с? = 0,15 м, иСр=0,23 м/сек и g =

=9,81 м/сек2

Ав = 0,25.

Определяем коэффициент потери энергии для лесопосадки деревьями по формуле (V-19). Прис?=0,15-й. Ь=0,8м и /г,,=0,25

h2d_ / 1 ,2-0,1_5 .0 25==Q Q6-

"Ь 0,8

Необходимое число рядов лесопосадки определяем по форму­ ле (V-17). При к = 0,33 и к1Т= 0,06.

При расстоянии между рядами лесопосадки а = 0,8 я необхо­ димая ширина лесопосадки

L = (n— \) а = (36 —1)-0,8 = 28 м.

Пример 9. Укрепление откосов подходной насыпи автодорож­ ного мостового перехода сплошной дерновкой плашмя (рис. V-17).

Исходные данные. Левобережная пойма реки шириной 800 м пересыпана подходной насыпью. Насыпь отсыпана из среднезер­ нистого песка. Крутизна откосов насыпи 1 : 2.

РГВВ на отметке 95.60 м. Расчетная скорость течения в го­ ловной части насыпи 1Л = 2,5 м/сек, а высота волн /ti = 0,7 м. У корня насыпи расчетная скорость течения 1/2=0,5 м/сек, а вы-

247

сота волн менее 0,2 м. Глубина воды перед откосом корневой части насыпи # = 1 м.

Мостовой переход расположен в Белорусской ССР.

Назначение конструкции укрепления откосов. В данном слу­ чае целесообразно применить два типа конструкции укрепления откосов. Откосы головного участка насыпи и откосы струенаправ­ ляющей дамбы целесообразно укрепить бетонными плитами, а корневой участок насыпи, где скорость течения и высота волн малы, на протяжении 200 м — дерновкой.

Дерновка откосов может быть произведена весной или осенью.

На отметке 43.20 м у насы­ пи предусмотрено устройство незатопляемой бермы шириной 2 м. Насыпь отсыпана из среднезернистого песка.

Район строительства — Куйбышевская область.

Назначение конструкции укрепления откосов. Укрепление за­ тапливаемых откосов насыпи до верха бермы целесообразно назначить из железобетонных плит. Незатапливаемые откосы на­ сыпи, выше бермы, для предотвращения их разрушения под воз­ действием дождевых и талых вод и ветра целесообразно укрепить засевом травами.

248

предусматривать: 1) безопасный пропуск транспорта с заданными интенсивностью и скоростью движения; 2) устойчи­ вость сооружений перехода против разрушающего воздействия речного потока; 3) обеспечение условий беспрепятственного дви­ жения судов и сплава леса на судоходных и сплавных реках; 4) соблюдение интересов производств и предприятий, располо­ женных вблизи места перехода и связанных с использованием реки; 5) возможно минимальную затрату средств на строитель­ ство перехода и при последующей его эксплуатации.

Чтобы найти наиболее выгодное, оптимальное решение, удов­ летворяющее указанным требованиям, в процессе проектирова­ ния намечается несколько возможных вариантов перехода. Срав­ нению подлежат лишь конкурентоспособные варианты; следует исключать из рассмотрения решения, явно уступающие по своим экономическим и техническим характеристикам.

Сравниваемые варианты должны быть сопоставимыми. Для этого, во-первых, проектные разработки по всем вариантам дол­ жны быть составлены по одинаковым техническим условиям и нормам проектирования (нагрузки, габариты, расчетные вероят­ ности превышения паводка), во-вторых, все сравниваемые ва­ рианты должны быть разработаны в проекте в одинаковой мере, например с той степенью подробности, которая установлена для стадии технического проекта.

При проектировании высоководных мостовых переходов, как правило, возникает необходимость сравнивать варианты: а) мест перехода через реку; 6) назначения отверстий мостов; в) конст­ рукций пролетных строений и опор мостов. Такие объекты ва­ риантного проектирования встречаются чаще всего; в некоторых случаях необходимо сравнивать и другие элементы перехода. Следует отметить, что назначение отверстий мостов тесно связано с конструированием мостов, особенно в отношении назначения

250