книги / Примеры проектирования мостовых переходов

табл. 1-20. Так же по классу реки нормами устанавливается допустимая относительная продолжительность /с(%) стояния уровней воды выше судоходного горизонта в расчетном году.

Последовательность определения РСГ следующая. Наблюденные максимальные уровни паводков (половодий)

заносятся в таблицу (табл. 1-21) в ряд в убывающем порядке, каждому члену ряда присваивается порядковый номер (наи­ большему уровню — первый номер) и указывается соответству­ ющий календарный год. Приняв в зависимости от класса реки значение /?(%), по формуле

41

находят допустимую продолжительность (в сутках) стояния уровней воды выше расчетного судоходного горизонта.

На уровенном графике расчетного года производится срезка максимального уровня на величину, соответствующую tc (см. рис. 1-18), чем и определяется отметка РСГ.

Пример 8. Определение расчетного судоходного горизонта на переходе через реку, где имеются многолетние наблюдения за уровнями вод.

Исходные данные. В месте проектируемого перехода участок реки относится к IV классу водного пути.

Постоянный водомерный пост расположен в 2,5 км выше по течению от места перехода. Систематические наблюдения за уровнями воды в реке производились в течение 40 лет. Макси­ мальные уровни половодья в убывающем порядке указаны в табл. 1-21.

Продольный уклон поверхности воды во время наиболее вы­ соких половодий при уровнях воды, близких к пику, составляе! i6 = 0,00008^0,00010.

Т а б л и ц а I-2I Максимальные уровни половодья в убывающем порядке

Определение РСГ. Для рек IV класса р = 5% и к = 5% (см. табл. 1-20). Находим порядковый номер расчетного года по фор­ муле (1-32):

т = г^г in + 1) = /гг (40 + 1) = 2,05.

Принимаем m= 2, расчетный год 1926 с отметкой максималь­ ного уровня половодья 2= 63.84 м. Строим уровенный график половодья 1926 г. (см. рис. 1-18).

Продолжительность навигации в 1926 г. составляла Г0=190 суток. Определяем допустимую продолжительность стояния уровней воды выше расчетного судоходного горизонта по форму­ ле (1-33):

кТо 5•190

8,5 суток.

tc 100 100

42

На уровенном графике производим срезку максимального

рис. 1-18).

Проектируемый мост расположен ниже по течению от водопоста на 2,5 км. Расчетный судоходный горизонт в створе моста

§ 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРА ЛЕДОХОДА И ЛЕДОВЫХ

НАГРУЗОК НА ОПОРЫ МОСТОВ И ОТКОСЫ НАСЫПЕЙ

На реках с ледяным покровом необходимо учитывать воз­ действие льда на сооружения мостового перехода. При подвиж­ ках и ледоходе ледяные поля оказывают динамическое воздейст­ вие на опоры мостов, на подходные насыпи, регуляционные со­ оружения и на береговые откосы. В период ледостава ледяной покров может оказывать статическое давление на конструкции мостового перехода при повышении температуры наружного воздуха.

Для проектирования мостового перехода подробно выясняет­ ся ледовый режим реки. Существенной характеристикой ледово­ го режима является толщина льда.

За расчетную толщину льда принимается толщина, равная 80% от наибольшей за зимний период толщины с вероятностью превышения 1%. Толщина льда вероятности превышения 1% может быть определена при наличии данных наблюдений за тол­ щиной льда в течение ряда лет. По этим данным строится кри­ вая обеспеченности, которую в большинстве случаев приходится экстраполировать. Экстраполяция выполняется с помощью клет­ чатки вероятностей.

При небольшом числе лет наблюдений (менее 15), когда экстраполяция кривой недостаточно точна, за расчетную тол­ щину льда принимается наибольшая толщина, установленная при изысканиях.

При изысканиях в отдаленных районах, когда нельзя полу­ чить данных о толщинах льда в предшествующие годы, ориенти­ ровочно расчетная толщина льда в см может быть определена по приближенной эмпирической формуле Ф. И. Быдииа:

зимний период, град.

Ледовые нагрузки на опоры мостов, на откосы подходных насыпей, дамб и берегов определяются в соответствии с дейст­

43

вующими техническими условиями * по приводимым ниже фор­ мулам.

При вертикальных или слабонаклоненных (при наклоне к вертикали под углом не более 8°) гранях мостовой опоры дина­ мическая горизонтальная ледовая нагрузка в Т вдоль оси опоры определяется по формуле

град

m 0,54 0,59 0,64 0,69. 0,77 1,00

При наклонных ледорезах динамическая ледовая нагрузка в Т определяется по формулам:

вертикальная составляющая

* Указания по определению ледовых нагрузок на речные сооружения. СН 76—66. Стройиздат, 1967.

44

На водохранилищах учитывается воздействие на мостовые опоры дрейфующих ледяных полей.

Нагрузка на мостовую опору, направленная вдоль ее оси, от дрейфующего ледяного поля Я в Г определяется по формуле

ср —угол между направлением движения ледяного поля и осью опоры;

a — V2 от величины угла заострения опоры.

При ударе ледяного поля кромкой об откос насыпи или дам­ бы составляющие нормальной к фронту откоса погонной нагруз­ ки в Т/м определяются по формулам:

где I f — коэффициент, принимаемый в зависимости от толщины льда по табл. 1-23;

h — расчетная толщина льда, м\

Р — угол наклона откоса к горизонту.

Пример 9. Определение расчетной толщины льда у мостово­ го перехода.

Исходные данные. Рассматривается мостовой переход через одну из рек Западной Сибири. Наибольшая толщина льда, рав­ ная 129 см, наблюдалась на участке перехода при ледоставе в марте 1954 г. Имеются также данные наблюдений за толщиной льда у перехода в различные годы (табл. 1-24).

45

Т а б л и ц а 1-24

По данным Гидрометеослужбы в районе мостового перехода наиболее холодной за последние 20 лет была зима 1953— 1954 гг. Сумма отрицательных среднесуточных температур эа этот зимний период с момента ледостава до момента снеготая­ ния составила 2^=2670°.

Расчет. Определение расчетной толщины льда начинаем с определения толщины льда вероятности превышения 1%. Для этого по данным табл. 1-24 составляем в убывающем порядке ряд из 18 членов и вычисляем обеспеченность каждого члена ряда по формуле

где m — порядковый номер члена ряда; п — общее число членов ряда.

Значения обеспеченности членов ряда, вычисленные по фор­

46

На клетчатке вероятностей нормального распределения (рис. 1-20) по данным табл. 1-25 сплошной линией наносим кри­ вую обеспеченности, которую экстраполируем графически до пе­ ресечения с ординатой р = 1%. Экстраполированная кривая на­ несена пунктиром.

Значение толщины льда вероятности превышения 1% по­ лучаем в точке пересечения экстраполированной кривой с орди­ натой /7=1%:

/ti% = 167 см.

Расчетная толщина льда

A-= 0>8Ai„=0’,8-167=134 см.

Рис. 1-21. Схема опоры со слабо наклоненными гранями

Расчетная толщина льда может быть также определена по формуле (1-34) по данным наблюдений за температурой наруж­ ного воздуха в наиболее холодную зиму 1953—1954 гг.

Ал = 2 У2Й = 21/2670 = 103 см.

Толщина льда, определенная по формуле (1-34), отличается от фактической толщины, равной 129 см, наблюденной в 1954 г., и составляет от нее 80%.

Пример 10. Определение динамической ледовой нагрузки на опору моста со слабо наклоненными гранями.

Исходные данные. Схема опоры показана на рис. 1-21. В пла­

48

не опора имеет полуциркульное очертание. Расчетная толщина льда /i = 0,7 м. Мостовой переход расположен севернее г. Кирова.

Расчет. Определяем ледовую нагрузку на уровне первой по­ движки льда.

Ширина опоры на уровне первой подвижки (рис. 1-21): bt = 2,00 + 2 (10,00 — 2,30): 30 = 2,51 м.

При полуциркульном очертании опоры коэффициент формы т = 0,90. Временное сопротивление льда при раздроблении на уровне первой подвижки Rp = 75 Т/м2. Климатический коэффи­ циент для района севернее г. Кирова по СН 76—66 Л = 1,75.

Ледовую нагрузку на опору определяем по формуле (1-35): Hi = mARvbih = 0,90-1,75-75-2,61 -0,70 = 208 Т.

Определяем ледовую нагрузку при наивысшем уровне ледо­ хода.

Ширина опоры на наивысшем уровне ледохода (см. рис. 1-21) &2 = 2,00 + 2(10,00 — 5,60): 30 = 2,29 м.

Временное сопротивление льда при раздроблении при наи­ высшем уровне ледохода Rv= 45 Т/м2.

Ледовая нагрузка на опору

#2 = mARvb2h = 0,90 -1,75-45-2,29 - 0,70 = 114 Т.

Пример 11. Определение ледовой нагрузки на опору моста при воздействии дрейфующего ледяного поля.

Исходные данные. Мостовой переход расположен в зоне во­ дохранилища. Носовая часть мостовой опоры в плане имеет тре­ угольную форму с утлом заострения 2а=60°. Расчетная пло­ щадь ледяного поля Q= 3000 ж2. Расчетная скорость дрейфа ледяного поля Кл= 0,6 м/сек. Расчетная толщина льда /г = 0,8 м. Направление движения ледяного поля совпадает с осью опоры (ср=0°).

Расчет. Для опоры с передней гранью треугольной формы при 2а=60° по табл. 1-22 т —0,59. Ледовая нагрузка на опору, направленная вдоль оси опоры:

Н = 0,43 УлЛ У ^ р т tg о cos Ф=

= 0,43 • 0,6 • 0,8 У3000 • 45 • 0,59 • 0,58 • 1,00 = 44,40 Г.

Пример 12. Определение динамической ледовой нагрузки на откос подходной насыпи при ударе ледяного поля об откос кромкой.

Исходные данные. Мостовой переход расположен севернее г. Камышина. Расчетная толщина льда h = 0,4 м. Крутизна от­

49

коса насыпи 1 :2. Ледовую нагрузку определить при наивысшем уровне ледохода.

Схема удара ледяного поля об откос насыпи приведена на рис. 1-22.

Расчет. Временное сопротивление льда при изгибе при наивысшем уровне ледохода

горизонтальная составляющая

Н = ARtXh2tgp = 1,25 • 22,50 • 0,08 • 0,42 -0,5 = 0,18 Т/м.