книги / Примеры проектирования мостовых переходов

Поэтому граница сдвигается еще вправо в третье положение — в 10 м от правой бровки русла. При последнем положении грани­ цы раздела оказывается, что уже ДЛвЛев<ДА*пр.

Строятся две кривые зависимости ДhQлев и AhQпр от поло­ жения границы раздела (рис. П-5). Точка пересечения кривых определяет местоположение границы раздела потоков в отвер­ стии, при котором Atleлев==

'1б g

Максимальная отметка подпертой водной поверхности

Virnen — VFB + Дйялев — 82,65 + 0,32 — 82,97 м.

61

§ 8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИН РАЗМЫВОВ ДНА РЕН ПОД МОСТАМИ ПО МАКСИМАЛЬНОМУ РАСХОДУ ВОДОТОКА

При расчете отверстий мостов различают*: 1) общий раз­ мыв, вызываемый стеснением реки подходными насыпями; 2) ме­ стный размыв у опор моста, являющийся следствием локально­ го изменения кинематической структуры потока при обтекании опор; 3) сосредоточенный размыв, возникающий в результате ес­ тественного переформирования речных русел.

Учет сосредоточенного размыва заключается в оценке воз­

ва следует различать: 1) коэф­ фициент общего размыва по площади живого сечения потока под мостом Р\ 2) коэффициент общего размыва по глубине потока в коренном русле реки Phv (рис. II-6).

Первый коэффициент представляет собой отношение площа­ дей живых сечений под мостом после размыва Q и до размыва о)б.м или, что то же самое, отношение соответствующих средних

Второй коэффициент есть отношение средней глубины потока под мостом после размыва Ам к средней глубине потока в корен­ ном русле до размыва Аб.р:

62

Когда в отверстие моста входят коренное русло и участок сравнительно мелкой поймы, то очевидно Лб.р>Лб.м и Р>Р/,р.

размыва производится не для всего подмостового сечения потока в целом, а раздельно по участкам отверстия (русловому, пой­

По предложению Л. Г. Бегама предельные допускаемые ко­ эффициенты общего размыва поставлены в зависимость от рас­ хода воды на 1 м ширины мостового отверстия, размер которого находится при Р=1,0. В табл. II-4 (гр. 1 и 2) приводятся нормы допускаемого коэффициента общего размыва по действующим

На переходах через равнинные реки, русла которых сложены мелкозернистыми грунтами, в большинстве случаев при высоких горизонтах воды в руслах в бытовых условиях имеет место дви­ жение донных наносов, так как скорость течения

1/б.р > Vo,

где Уб.р— скорость течения воды в русле;

63

Vo— размывающая скорость течения (скорость начала вле­ чения наносов), которую можно находить по формуле Б. И. Студеничникова

где d — средневзвешенный диаметр частиц грунта, слагающего русло.

В случаях Уб.р>У0, когда на размываемый участок у моста поступают сверху донные наносы, коэффициент общего размыва в отверстии моста определяется по предложению Л. Л. Лиштвана по скорости течения, соответствующей динамическому равно­ весию русла. Тогда коэффициент общего размыва

Qo.p — расход воды в русле в бытовых условиях.

При величине отверстия моста, равной ширине коренного русла — hi —Вб.р>

1

раздельно для русла и пойменного участка отверстия, коэффи­ циент общего размыва в русле также определяется по формуле (П-13). При таком расчете (см. пример 2 в § 7 и пример 5 в § 8) следует иметь в виду, что в формуле (II-13) Q не полный расход водотока, а часть его, проходящая в отверстии руслом — QP.M; в знаменатель же формулы (П-13) нужно подставлять расход воды в русле при нестесненном потоке— Qa.p.Mt который может не совпадать с расходом в русле в бытовых условиях Qo.p. Несовпадение Qo.p.M и Qo.p может быть, если русло при горизонтах воды более низких, чем расчетный, уже подвергалось размыву.

На переходах через предгорные беспойменные реки (Q = QC)р и Вб.р=£ — ширине разлива) с блуждающими руслами в случае влечения потоком в бытовых условиях донных наносов (Кб.р.> V0)

64

Т а б л и ц а 11-5

Параметры формулы общего размыва (по Л. Л. Лпштваиу)

еР\+х

I*р

На переходах через предгорные реки, где русла рек часто бывают выстланы галечниковым грунтом, а также в отдельных случаях на переходах через равнинные реки, если русла сложе­ ны сравнительно крупнозернистым материалом, движение дон-

ыых наносов в бытовых условиях может отсутствовать (1/б.р<1/0). В этих случаях размыв дна в сжатом сечении потока под мостом будет происходить без поступления наносов сверху по течению; величина размыва определяется родом грунта—тео­ логическим; строением. Расчет общего размыва производится в указанных случаях по условию равенства в отверстии моста фак­ тической скорости течения и размывающей:

Средняя глубина воды в размытом подмостовом сечении по­ тока находится подбором. Задаваясь несколькими значениями

глубин, определяют при каждой глубине Уф.м= и V0M по

формуле (11-11). То значение глубины, при котором соблюдается зависимость (IM5), определяет глубину потока, соответствую­ щую размытому дну.

Расчет местного размыва у промежуточных опор мостов про­ изводится по формулам В. С. Муромова, полученным в резуль­ тате исследований, проведенных в лаборатории мостовой гидрав­ лики и гидрологии ЦНИИСа *.

В случае когда скорость течения воды в отверстии моста пос­ ле общего размыва Ум>Уо.ч, глубина воронки местного размыва

/ *

(I •16)

*Если же VM<V OM, применяют формулу

ВСН 62-61. Изд. Оргтраисстроя, 1962.

66

+ 0,75

/а

где f принимается по графику рис. П-7 в зависимости от угла а между направлением течения и продольной осью опоры н отно­

шения , — (отношение длины опоры в плане / к ее ширине Ь\).

определяются путем сложения всех трех видов размываГ сосредоточенного, общего и местного,

так к!ак условно принимают, что каждый из видов размыва фор­ мируется независимо друг ojr друга. В случае когда максималь­ ная глубина может со временем смещаться к разным опорам, расчетная отметка размытого дна у них находится как.

ЯАмакс учитывает общий и сосредоточенный размы­ вы);

Ав— глубина воронки местного размыва.

Если в ходе общего и сосредоточенного размывов в русле вскрываются трудно размываемые пласты грунта, ограничива­ ющие развитие размывов, то

Формула (П-20) применяется также для пойменных участков отверстий мостов, когда расчет общего размыва производится раздельно для русла и поймы.

Пример 4. Определение величин размывов дна реки под мо­ стом на переходе равнинной реки с меандрирующим руслом.

Исходные данные. Трасса мостового перехода, являющегося участком автомобильной дороги III категории, пересекает реку в месте, где ширина разлива во время половодья равна 2440 м. Расчетный максимальный расход воды 6400 м*/сек. Коренное русло в бровках имеет ширину 440 м; пойма односторонняя ши­ риной 2000 м. Отверстие моста принято равным ширине корен­ ного русла, так как руслом проходит около двух третей расчет­ ного расхода воды. Русло пересекается на излучине, прижатой к правому высокому берегу (см. ниже рис. Ш-11, а). По судо­ ходным условиям река на участке перехода отнесена к V классу. Отметки уровней (горизонтов) воды (в м), необходимые для расчета размывов и назначения схемы моста, следующие:

Ледоход на реке интенсивный, расчетная толщина льдин — 1 м. Продольный уклон реки при РГВВ — 0,00012.

Гидравлические характеристики водотока на пике половодья, соответствующие РГВВ, приведены в табл. П-7.

Геологический разрез русла по оси перехода показан на рис. 111-11,6. Русло сложено аллювиальными отложениями, мощ­ ностью до 20—25 м, подстилаемыми мелом. В более глубокой части русла у правого берега реки на дне сверху лежит граве­ листый песок, под ним залегает среднезернистый песок. В лево­

68

бережной мелкой части русла, куда входит побочеиь, дно выстлано мелким песком с примесью гравия, -ниже лежит граве­ листый песок, а под ним слой глины. Мощность пласта глины у опор № 4, 5, 6 составляет 5—7 м. Кровля глины у опоры № 4 имеет отметку 24.00, что выше наинизшей отметки дна в правобережной глубокой части русла 21.40.

Максимальная глубина воды в русле Лбр макс=32,75—21,40 =

=11,35 м.

Вкачестве несущего слоя для фундаментов опор могут быть приняты мел и слой глины. Средневзвешенный диаметр частиц гравелистого песка, выстилающего дно в наиболее глубокой, меженной части русла, rf= 2,5 мм, а мелкого песка с примесью гравия (выше межени) — d= 1 мм.

Определение величин размывов и расчетных отметок размы­ того дна. В соответствии с указанными исходными данными на­ значается схема моста с опорами на свайных фундаментах (см. ниже рис. Ш-11,б) *. При выбранной схеме моста отверстие его в свету по РГВВ (за вычетом ширины промежуточных опор и ширины, занятой конусом и струенаправляющей дамбой) соста­ вит /м=1 в20—1 -8+4-100+2-20—1 -8=444 м, где 8 м — ширина конуса и струенаправляющей дамбы у обсыпных устоев моста.

Так как 444^440, можно при производимых далее расчетах принимать отверстие равным ширине коренного русла.

С о с р е д о т о ч е н н ы й р а з м ы в, связанный с меандрированием русла, может достичь наибольшей величины в правобе­ режной части отверстия на ширине 200—250 м у трех промежу­ точных опор: № 1, 2 и 3. К этим опорам со временем может сместиться максимальная глубина потока ^б.р.макс—11,35 м. Об­ разование такой большой глубины у опор № 4, 5, 6 исключается ввиду того, что в левобережной части отверстия сравнительно на небольшой глубине залегает трудноразмываемый пласт глины.

О б щ и й р а з м ы в. Коэффициент общего размыва в случае

Коэффициент сжатия потока по табл. Н-6 е= 1 (пролеты моста по 100 м, скорость течения 1,6 м/сек). Входящее в показатель степени число .v = 0,38 (по табл. П-5 при d = 2,5 мм).

Производится сопоставление полученного коэффициента об­ щего размыва с величиной коэффициента, допустимого по техни-

Обосноваипе выбора схемы моста подробно изложено в § 12, пример 1.

69

ческнм условиям. Для этого предварительно находится по фор* муле (И-12') отверстие моста п ри/)/ф==1,0

Соответствующий этому отверстию удельный расход воды

Q6400 = 10,60 м1/сек.

605

Согласно табл. П-4 при <7= 10,6 м2/сек Л,Р= 1,35, что больше 1,26. Значит принятое в проекте отверстие моста /м = 440 м допу­ стимо. Так как отверстие моста равно ширине коренного русла, то средняя глубина потока под мостом hо,м равна средней глубине

русла Аб.р и P = Ph\>

Построив на профиле подмостового живого сечения линию дна после общего размыва (глубина до размытого дна находится на каждой.вертикали как /г=РЛб, где Аб — глубина воды в бытовых условиях на каждой из вертикалей), убеждаемся, что линия об­ щего, размыва не. выходит за пределы верхних слоев отложений, выстилающих дно: мелкого песка и гравелистого песка. Поэтому следует считать, что ограничения общего размыва дна по геоло­ гическим условиям не будет.

Средняя глубина под мостом после общего размыва Лм = РАб.р = 1,26-6,63 = 8,30 м.

Находится величина размывающей скорости течения по фор­ муле (П-11):

V0M= 3 ,6 (M )0*25.

При d = 0,0025 м (гравелистый песок)

1/0м = 3,6(8,3-0.0025)'^ = 1,37 м/сек.

Как видно, V0M<K M; расчет глубины воронок местного размыва,, образующихся в гравелистом песке, производится по формуле (II-16):

70