книги / Проектирование мостовых переходов через большие водотоки

+ 0,0177 r — r ) - <v b l6 >

Формула для определения относительной глубины воронки раз­ мыва для первой области при V < V 0 может быть получена по урав­

нению прямой АВ (рис. 100). Если записать его, как обычно, у —

fa

~а-\~сх, то У ~ ~ > я = —1,

W

Подставляя эти значения в уравнение прямой, получим

по опытным данным

При V = V Qформулы (VI-17) и (VI-16) для первой и второй об­

ластей дают тождественные результаты.

Обе формулы были получены на основании обработки лаборатор­ ных опытов. Сопоставление расчетов по ним с данными натурных наблюдений потребовало введения поправочного коэффициента 0,79.

Кроме того, необходимо учесть влияние формы опоры и косину по­ тока, для чего вводятся коэффициент формы т и коэффициент ко­ сины k, зависящий от угла набегания потока на опору.

Окончательно формулы имеют следующий вид: для второй области при V >V 0

VT

В отдельных случаях при определении глубины воронки мест­ ного размыва по выше приведенным формулам может получиться

где d берется в мм.

Гидравлическая крупность грунта, состоящего из разных фрак­ ций, может быть определена как средневзвешенная по формуле

где Wt— средняя гидравлическая крупность данной фракции грун­

та (определяется по таблице, приведенной в приложе­ нии 7а, в зависимости от диаметра частиц). Wt опреде­

ляется как среднее арифметическое из гидравлических крупностей крайних значений диаметров частиц данной фракции

И. А. Ярославцева, приведенной в приложении 7 б. Если у мосто­ вой опоры имеется фундамент большей ширины, чем опора, в фор­ мулах расчета глубины воронки размыва вместо ширины в вводит­ ся расчетная ширина опоры elt определяемая по формулам, указан­

ным в таблице И. А. Ярославцева.

в плане L к ее ширине в). С увеличением отношения — и а растет

в

Рис. 102. График для определения коэффициента косины k в зависимости от угла набегания потока а и относитель­

ной длины опоры —

о

величина / и коэффициент k . Косое набегание потока дает увеличе­

ние глубины воронки местного размыва вследствие роста площади лобовой поверхности мостовой опоры, если опора в плане продол­ говатая, и вызывает асимметричное расположение воронки размыва относительно опоры. Приме­ ром асимметричного располо­ жения воронки местного раз­ мыва при косом набегании по­ тока на промежуточную мос­ товую опору может служить воронка на рис. 103, на кото-

Рис. 103. Образование асимметрич­ ного местного размыва при косом набегании потока на промежуточ­ ную опору моста через реку С (разрез по оси моста)

ром нанесена линия дна перед опорой под железнодорожным мостом на реке С.

При расчете глубины местного размыва могут встретиться в от­ ношении залегания грунтов два характерных случая: 1) на всю глу­ бину размыва русло сложено одним грунтом; 2) русло сложено слоями разных несвязных грунтов. В первом случае определение глубины местного размыва проводится непосредственно по формулам (VI-18) и (VI-19), во втором — методом последовательного прибли­ жения. По данным гранулометрического анализа грунта в пределах предполагаемого размыва определяется средний диаметр частиц грунта dcр в каждом слое и наибольший из них принимается за рас­

четный. Для слоя грунта с расчетным диаметром частиц и проводит­ ся расчет по формуле (VI-18) или (V1-19). Если по расчету окажет­ ся, что дно после размыва лежит не в том слое, размер частиц которого принят за расчетный, то в расчет вводятся другие слои, перерезаемые размывом. Расчет повторяется до тех пор, пока дно воронки размыва не окажется в том же слое.

При связных грунтах последние приближенно заменяются равноразмываемыми однородными несвязными грунтами в соответствии

стабл. 26.

В§ 34 в примере расчета отверстия моста на переходе через рав­ нинную реку приводится определение глубин воронок местного размыва.

Т а б л и ц а 26

§ 33. Назначение глубины заложения фундаментов опор мостов

Фундаменты опор должны быть достаточно заглублены в грунт, чтобы была гарантирована устойчивость моста за все время его службы. У каждой опоры моста минимальная заделка ее фундамен­ та в грунт определяется по геологическим условиям и по резуль­

татам расчета основания принятого типа. Заделка отсчитывается от отметки размытого дна. Таким образом, прежде всего необходимо установить возможную наименьшую отметку размытого дна у каж­ дой мостовой опоры; без предварительного определения положения

мыва у каждой из русловых опор /гР.о=ЛР.м^> где Р находится по

формуле (VI-6). Принимая также во внимание глубину воронки местного размыва, получим расчетную отметку размытого дна у русловых опор

Считают, что в пойменную часть отверстия моста через реку с периодически расширяющимся руслом максимальные глубины не смещаются, так как движение побочней определяется естественным русловым процессом. Поэтому на пойменном участке расчетная отметка размытого дна у мостовых опор

где ha— глубина потока на пойме в бытовых условиях в месте рас­

положения опоры.

Применять формулу (VI-22) следует, если пойменный участок от­ верстия длинный и не предусматривается срезка поймы у моста. При короткой пойменной части, а также при устройстве срезки от­ метка размытого дна у всех опор (включая пойменные) находится по

меняют свое положение, перемещаясь на пойму, благодаря чему максимальная бытовая глубина коренного русла может за время эксплуатации моста располагаться у каждой опоры моста по всей ширине отверстия (рис. 104, б). За расчетную отметку размытого

дна для всех опор принимается отметка, определяемая по формуле (VI-21). В отдельных случаях меандрирующих русел на участках пологих длинных излучин, прижатых к неразмываемому коренному берегу (см. рис. 23), длительное время может сохраняться сложив­ шаяся на этих участках конфигурация русла. Если устойчивое положение излучины русла подтверждается данными, собранными во время изысканий, то отметку размытого дна у пойменных опор допустимо определять по формуле (VI-22).

На реках с б л у ж д а ю щ и м и р у с л а м и , где скопление и отложение наносов имеет беспорядочный характер, максимальная глубина потока может образоваться у каждой опоры моста по всей ширине отверстия (рис. 104, в). Расчетная отметка размытого дна у опор для блуждающих рек всегда определяется по формуле (VI-21), причем коэффициент размыва Р принимается согласно фор­

муле (VI-12).

Для п о й м е н н ы х м о с т о в , устраиваемых через постоян­ но действующие рукава, где имеет место влечение донных наносов и русловой процесс, при определении отметки размытого дна у опор нужно руководствоваться теми же правилами, что и для мостов через коренные русла равнинных рек. В случае же пойменных мостов через периодически действующие протоки и располагаемых на собственно пойме, пропускающих воду только во время павод­ ков, отметка размытого дна у опор находится по формуле (VI-22). Для этих пойменных мостов иногда допускают сплошное укрепле­ ние дна, чтобы не допустить размыв и уменьшить таким способом глубину заложения фундаментов опор.

Предотвращение размыва с помощью укреплений у опор русло­ вых мостов рекомендуется принимать во внимание лишь для обсып­ ных устоев при надлежащем укреплении откосов конуса и подошвы конуса гибкими покрытиями, приостанавливающими развитие раз­ мыва в сторону устоя. Укрепление дна около промежуточных опор — быков русловых мостов является временной мерой, к которой при­ бегают главным образом при эксплуатации мостов, если размывы превышают ожидавшиеся. При установлении необходимой глубины заложения фундаментов промежуточных опор русловых мостов не­

допущение размыва за счет укрепления дна у опор, как правило, не должно учитываться. Только в случаях, когда расчетом можно до­ казать ощутительную экономическую выгодность затраты средств на многократное восстановление быстро разрушающихся укрепле­ ний у русловых опор, можно идти на сни­ жение глубины заложения их фундамен­ тов.

Необходимая глубина заложения фунда­ ментов опор отсчитывается от отметки раз­ мытого дна и складывается из двух вели­ чин (рис. 105): 1) ДК — глубины заделки

в грунт, необходимой по условиям обеспе­ чения устойчивости опоры при расчетном горизонте высоких вод и устанавливаемой по расчету основания; 2) АН — запаса,

учитывающего приближенность и погреш­ ности, свойственные расчетам размывов под мостами. Отметка основания фундамента найдется вычитанием Д/С и АН из расчет­

ной отметки размытого дна

Согласно действующим техническим условиям проектирования мостов (СН 200—62), сумма величин Д/С+ДЯ должна приниматься не менее 2,5—5,0 м в зависимости от глубины заложения фундамента

10% от рассчитанного размыто­ го слоя грунта.

Кроме указанного, при назначении заделки фундамента в грунт необходимо руководствоваться следующим. Подошва плиты свай­ ного ростверка должна располагаться ниже уровня наиболее низко­ го ледостава на величину толщины ледяного покрова и запаса к этому в 0,25 м. Сваи фундамента не должны подвергаться воздей­

ствию ледохода, карчехода или наносов, истирающих кладку. Де­ ревянные сваи во избежание их гниения должны быть срезаны ниже

чения реки в створе перехода при РГВВ приведены в табл. 28. Мак­ симальный половодный расход 1 %-ной вероятности превышения был установлен по данным многолетних наблюдений водомерного поста.

Отметка РГВВ 121,50. Отметка горизонта самого низкого ледо­ става (ГНЛ) 116,90. Горизонт высокого ледохода на отметке 119,60. Практически на пойме ледохода не бывает. Продольный уклон реки при РГВВ /б= 0,00015. Река судоходная IV класса. Отметка расчетного судоходного горизонта (РСГ) 119,30.

Рис. 107. Схема геологического разреза по оси мостового перехода

Геологический разрез по оси перехода показан на рис. 107. Верхние слои аллювиальных отложений представлены на прирус­ ловой пойме мелкозернистым песком, ниже залегают мелкозернис­ тые и разнозернистые пески с примесью гравия и гальки, они обна­ жаются в коренном русле, коренная порода представляет собой плот­ ную глину.

Мостовой переход является участком автомобильной дороги II категории.

Р а с ч е т ы , п р о и з в о д и м ы е п р и н а з н а ч е н и и о т в е р с т и я м о с т а . Для назначения отверстия необходимо рассмотреть несколько возможных его вариантов, с тем чтобы выб­ рать наивыгоднейший размер.

Первоначально определяем предельный допускаемый коэффици­ ент общего размыва в соответствии с нормами технических условий на проектирование мостов (табл. 23). Для этого по формуле (VI-6')

Для рассматриваемого примера перехода входящие в формулу величины имеют значения: Дб.р=150 ж;

^ 2,0

коэффициент сжатия (табл. 25) е =0,99; для мелкозернистого песка с примесью гравия при <2—1,0 мм лг = 0,40 (см. приложение 6), Л б .р = 5,65 м. Подставляя эти данные, получим

есть функция величины отверстия. Поэтому полученная зависимость решается подбором: задаемся несколькими значениями отверстия, площадь о>б.м при каждом отверстии берем по интегральной кри­ вой (рис. 108). Результаты расчета приведены в табл. 29.

Таким образом, можно принять отверстие, рассчитанное без размыва, /м =540 м. Соответствующий такому отверстию удельный

расход воды