книги / Проектирование мостовых переходов через большие водотоки

часть поймы покрыта кустарником. На пойме в большом количестве имеются озера и протоки. Озера вытянуты по течению реки. Наибо­ лее крупной протокой является протока Г, которая пропускает воду круглогодично (и в период низких вод). Ширина протоки Г 30—40 м. Второй по величине является протока В, пропускающая воду только в период паводков. Кроме основных проток В к Г,

на пойме можно выделить цепь озер и понижений, вытянутых по течению и образующих во время паводков протоки А и Б. Между

протоками расположены приподнятые участки поймы, которые за­ ливаются водой в редкие годы высоких паводков. Большая часть площади этих участков поймы распахана и используется под посевы.

В районе расположения мостового перехода было разбито три морфоствора. Морфоствор II — I I совпадает со створом мостового перехода. Морфоствор I — I расположен на расстоянии 1 км выше по течению от створа мостового перехода, морфоствор III — I I I — на расстоянии 1,7 км ниже по течению от створа мостового перехода.

Расчетный максимальный расход в створе мостового перехода со­ ставляет <2=4400 мУсек. Этому расходу соответствуют следующие

i6=0,0005.

Для выделения в общем потоке отдельных частей наносим эпюры элементарных расходов, построенные для морфостворов / —/, I I — I I и / / / —/ / / , на' план реки в месте перехода. В общем

потоке можно выделить четыре отдельные части (границы частей показаны на рис. 121 пунктирными линиями). При выделении этих частей были учтены следующие факторы: плановая конфигу-

рация русла и проток, водоразделы на поймах и распределение рас­ хода по ширине морфостворов.

Первый поток тяготеет к коренному руслу. Расход его Qi= =2500 м 3!сек. Второй поток проходит по правой пойме. Его выде­

ление в самостоятельный обусловливается наличием цепи озер, вытянутых вдоль по течению и образующих отдельный поток, дей­ ствующий во время высоких вод. Расход второго потока Qn= =450 M Vсек. Третий поток тяготеет к протоке В , пропускающей воду во время паводков. Расход его Qm=690 мУсек. Четвертый поток тяготеет к протоке Г, которая работает круглогодично. Рас­ ход его Qiv=760 мУсек. Гидравлические характеристики выделен­

ных потоков приведены в табл. 31.

Т а б л и ц а 31

Таблица гидравлических характеристик выделенных частей потока

Варианты назначения отверстий мостов. Постоянно действую­ щими руслами, пропускающими воду круглогодично, являются коренное русло реки и протока Г. Протока Г обеспечивает нужды

водоснабжения населенных пунктов, расположенных по правобе­ режной границе разлива.

Определяем максимальный подпор ААЯг Расчетную ширину

потока (одностороннее стеснение) в соответствии с границами раз­ дела потока принимаем равной L = 943 м. По интегральной кривой

площадей (рис. 123) определяем площадь живого сечения потока в бытовых условиях о)б=3382 м2. Скорость

Площадь живого сечения потока в бытовых условиях в пределах отверстия моста соб м= 1370 м 2. Глубина

По табл. 21 находим коэффициент Д=0,0165. Отношение числа Фруда к продольному уклону водотока

Максимальный подпор находим по формуле

дй//, =

= 0,0165-5,48 4- -943‘Q’Q0Q5 у o^i 185 (l,465g + 1) +

О74а

+f M = 0,402 м ‘

На протоке Г, которая пропускает воду круглогодично, назна­ чаем отверстие моста /м= 160 м. При таком отверстии полностью перекрывается русло протоки Г и часть прилегающей поймы с по­

ниженными отметками дна, покрываемая водой ежегодно вкаждый паводок.

ходимо увеличить расход, направляемый в отверстие моста № 4

через протоку / \ т. е. сдвинуть границу раздела потоков влево, к отверстию моста № 3 через протоку В.

Направляем в отверстие моста № 4 расход Q — 700мУсек. Дан­

ные, соответствующие этому расходу, и результаты расчета приве­ дены втабл. 32. Как видно, подпор оказался равным Д/г#1У= 0,330 м,

что также меньше подпора ДАях= 0,402 м. Направляем в отверстие моста № 4 еще больший расход Q=800 м 3/сек. При этом расходе

граница раздела потоков сдвигается еще левее. Результаты опре-

Рнс. 124. График зависимости подпора от расхода

деления подпора приведены в таблице. Подпор оказался равным 0,457 м, т. е. больше, чем ДАя^О.402 м.

Таким образом, расход, соответствующий искомой границе раз­ дела потоков, находится между расходами Q—700 мУсек и Q= =800 м 3/сек. Для отыскания границы раздела потоков по данным,

приведенным в табл. 32, строим график зависимости подпора ДЛя1У от расхода Q (рис. 124). Из графика по найденному подпору Дh ^ — =ДАя1у= 0,402 м находим расход Q=750 мУсек. Для этого расхо­

да определяем все необходимые гидравлические характеристики и производим проверочный расчет подпора (четвертая строка табли­ цы), который оказался равным ДЛя1У= 0»392 м, т. е. очень близким

к подпору ДАя1=0,402 м.

Найденная граница раздела практически очень близка к гра­ нице раздела потоков I I I и IV в естественных условиях. При наз­ начении отверстия моста № 3 на протоке В примем вторую границу

потока, направляемого в это отверстие, также приблизительно сов­ падающей с естественным водоразделом. Тогда расход, направ­ ляемый в отверстие №3 через протоку В, будет равным Q—700 мУсек. Поскольку граница раздела потоков между отверстиями № 2 и 3

принята совпадающей с естественным водоразделом, а граница между

отверстиями № 1 и 2 также была принята по естественной границе раздела, то в отверстие моста № 2 направляется расход Q=450 мУсек.

Необходимые размеры отверстий № 2 и 3 находятся подбором

при известных расходах из условия равенства максимального под­ пора ААя1=АЛ//11=ДЛя1П=Д/гя1у=0,402 м.

Результаты расчета величины отверстия № 2 через протоку Б

приведены в табл. 32. Ход расчета аналогичен расчету отверстия № 4, с той лишь разницей, что в данном случае при постоянных зна­ чениях Q и L изменяются /„ и Q„ и связанные с ними величины. При

Рис. 125. График зависимости подпора от отверстия

расчете принимались следующие значения отверстия: /„=95,110,125 и 150 м. По данным таблицы построен график зависимости подпора ДДяи от отверстия моста/„(рис. 125). По графику при Д /^ =0,402 м

находим /„=132,5 м. Округляем до /„=135 м. Для этого отверстия

определяем все необходимые гидравлические характеристики и производим проверочный расчет подпора (см. табл. 32), который ока­ зался равным ДАяп=0,407л/, т. е. практически совпадающим с под­

пором ДЛя! =0,402 м.

Совершенно аналогично, также подбором устанавливается от­ верстие моста № 3 через протоку В. Окончательный размер отвер­ стия № 3 /„=160 м. Все данные, относящиеся к этому отверстию,

приведены в табл. 32.

Коэффициенты общего размыва в пойменных отверстиях, рас­ считанные по размывающей скорости согласно изложенному в § 30, оказались равными: в отверстии № 2 Р=1,39, в отверстии № 3 Р= = 1,30. В отверстии № 4 через протоку Г по формуле (VI-6) Р=

=1,96. В отверстии № 1 на коренном глубоком русле, как было указано выше, Я=1,32. Высокий коэффициент общего размыва Р=1,96 для моста № 4 через постоянно действующую протоку Г

можно допустить, так как средняя глубина потока в отверстии в бытовых условиях составляет только 2,5 м, а максимальная глу­ бина —3,95 м.

На этом расчет отверстий по первому варианту заканчивается. Р а с ч е т по в а р и а н т у I I (два отверстия). Отверстие № 1 на коренном русле принято равным /м=400 м. При таком от­

верстии мост полностью перекрывает коренное русло реки, протоку

Аи остров, расположенный между ними.

Вотверстие моста № 1 на коренном русле направляем расход Q=3640 мУсек, что соответствует сумме расходов трех указанных

выше потоков —/, I I и III . Согласно интегральной кривой расхо­ дов (рис. 123), расход QM=2040 мУсек. Тогда мера стеснения

а коэффициент общего размыва будет равен Р=1,52.

Определяем максимальный подпор ДНнг аналогично тому, как

это было сделано при расчете отверстий по варианту I. Результаты

Q =760 мУсек, т. е. расход потока IV. При известном расходе от­

верстие моста находится подбором из условия равенства максималь­ ного подпора аналогично тому, как это было разобрано выше при расчете четырех отверстий. Отверстие моста № 2 оказалось равным /м=95 м. При этом коэффициент общего размыва Р = 2,14. Оконча­

тельные результаты расчета приведены в табл. 33.