книги / Проектирование мостовых переходов через большие водотоки

мы резко меняется или на ней имеются протоки и озера, то раз­ биваются несколько гидростворов (обычно два-три), чтобы про­ следить изменение скоростей течения не только по ширине, но и вдоль потока и выяснить перераспределение расхода воды между руслом и поймой. В простых ситуационных условиях (прямой участок реки, однообразная пойма) допустимо ограничиваться одним гидроствором. Когда назначается несколько гидростворов, один из них принимается за главный; на нем производится наибольшее количество измерений и определяются расходы при ряде уровней воды, чтобы установить зависимость расхода воды от уровня. Учас­ ток реки у главного гидроствора должен быть по возможности пря­ мым с узкой незаросшей поймой и с примерно параллельными на­ правлениями теченийг в русле и на пойме. Желательно совмещать главный гидроствор с осью намеченного мостового перехода. Если это невозможно, то один из остальных гидростворов должен совме­ щаться с переходом или располагаться в непосредственной бли­ зости от него.

Гидрометрические створы разбиваются на всю ширину разлива реки с запасом по высоте над уровнем ГВВ на 2 м. Расстояние по

створу измеряется дважды стальной лентой; через водную пре­ граду расстояние определяется дальномером или тригонометриче­ ским способом. Нивелировка по разбитому пикетажу производит­ ся двойная, VI разряда; отметки дна в руслах и озерах определяются промером глубин от занивелированного уреза воды. В результате разбивки гидроствора составляется его профиль. По профилю на­ мечаются вертикали для измерения скоростей течения вертушками. Число вертикалей в руслах, рукавах и протоках зависит от их ширины: от 5 до 14 вертикалей при ширине от 100 до 1000 м. На пойме должно быть не меньше 4 вертикалей на каждые 1000 м

ширины разлива.

Гидростворы закрепляются на местности высокими вехами, по две вехи на каждом берегу; при большой ширине разлива створ­ ные вехи устанавливаются также на пойме. Вертикали, на которых будут измеряться скорости течения вертушкой, обозначаются на пойме либо вехами, либо поплавками, привязанными к якорям, закопанным в грунт; в русле положение вертикалей^фиксируется марками на тросовой перетяжке, если она возможна, или (при широких судоходных руслах) засечками теодолитом со специаль­ ного постоянного пункта на берегу по предварительно назначенным горизонтальным углам направлений на каждую вертикаль.

2. Устройство водомерных постов. На участке реки в месте перехода для измерения уровней воды устраивается не менее трех водомерных постов. Один — главный пост на главном гидростворе; два других — выше и ниже по течению от него. По разности отме­ ток водной поверхности на крайних постах, называемых уклонными, определяются продольные уклоны водотока. Расстояние между уклонными постами должно обеспечить достаточную точность изме-

2 до 24 раз в сутки. Отсчеты уровня воды производятся с точностью до 1 см. Измерения заносятся в водомерный журнал, в котором,

помимо отсчетов уровней, отмечаются даты и явления, связанные с ледоходом, сплавом, карчеходом. В результате обработки мате­ риалов водомерных наблюдений составляются графики колебания горизонтов на всех водомерных постах за время наблюдения. Опре­ деляются величины уклонов водной поверхности и их изменяемость в зависимости от уровня воды и фазы паводка (подъем, спад).

Наиболее простым идоступным способом и з м е р е н и я с к о ­ р о с т е й т е ч е н и я является поплавковый способ. На реках горного типа, обладающих большой скоростью и сбойностью тече­ ния, измерение скорости поплавками бывает иногда единственно возможным способом.

Рис. 34. Эпюры скоростей и равных времен хода

поплавков

Результаты измерения скорости поплавками лучше всего оформ­ лять непосредственно в поле на планшете с наложенными траекто­ риями движения поплавков. При плавном изменении скорости вдоль потока рекомендуется применять способ обработки, указан­ ный в «Наставлении по изысканиям мостовых переходов». По обе стороны створа, к которому относят измеряемые скорости, строят две эпюры равных времен хода поплавков (рис. 34). Очевидно, что на планшете длины отрезков, перпендикулярных линии створа, между двумя эпюрами равных времен изображают пути пересек­ ших створ поплавков, пройденные за одно и то же время (напри-

измеряется скорость, зависит от глубины воды: при глубинах до 1 м можно измерять скорость в одной точке, от 1 до 3 м — в трех точках, и при глубине более 3 м — в пяти точках. Время, потреб­

ное на обработку одной вертикали, с учетом времени, затрачивае­ мого на перестановку лодки с вертикали на вертикаль, обычно составляет от 15 до 60 мин.

В период половодья или паводка уровень воды в реке и связан­ ные с ним скорость течения и расход довольно быстро изменяются.

Рис. 37. Пример построения эпюр скоростей и элементар­ ных расходов

Для привязки каждого расхода водотока к соответствующему уровню необходимо поэтому обеспечить при проведении замеров полную обработку гидрометрического створа (измерение скоростей по всей ширине потока) за возможно короткое время; этим опре­ деляется количество плавучих отрядов изыскателей, одновремен­ но занятых на одном створе. В итоге вертушечных измерений строят­ ся эпюры скоростей и элементарных расходов при ряде уровней воды в реке (рис. 37).

Расход за весь период высокой воды при разных уровнях ее

с жидкостным индикатором вдоль назначенного створа реки с про­ ведением фотографирования мест их падения и мест выхода жидко­ стного индикатора на поверхность реки. Помимо фиксирования на снимках мест всплеска от падения бомбы и мест выхода индикатора, должно быть определено время прохождения индикатора от дна

Для более отчетливого изображения на снимке мест всплесков бомб и мест выхода индикатора работы проводятся в пасмурную погоду при высоте облачности более 500 м.

Гидрометрическая бомба представляет собой металлический полый цилиндр объемом до 1 л, закрытый сверху и снизу металли­ ческими крышками, имеющий в верхней части три небольших от­ верстия, наполненный смесью керосина и отработанного авиацион­ ного масла. Бомбы сбрасываются с учетом упреждения, чтобы они легли вблизи створа, вдоль которого летит самолет. Время упреж­ дения принимается в зависимости от скорости и высоты полета. Сбрасывание серии бомб производится с интервалом времени приб­ лизительно в 1 сек. На рис. 40 приведен аэрофотоснимок, на кото­

ром показаны места всплесков от падения гидрометрических бомб и места выхода на поверхность зеркала воды масляных пятен жид­ костного индикатора.

Определение удельного расхода q (на 1 м ширины створа) на

вертикали потока, соответствующей месту падения бомбы, осно­ вано на том, что путь, проходимый индикатором от дна до поверх­ ности воды, аналогичен пути поплавка-интегратора, пускаемого со дна (рис. 41).

Рис. 40. Аэрофотоснимок всплесков от падения гид­ рометрических бомб и выхода индикатора

где vT— горизонтальная составляющая скорости по пути движе­

ния индикатора;

vB— вертикальная составляющая скорости; t — время;

L — горизонтальное расстояние от точки падения бомбы на

воду до места выхода индикатора на поверхность, изме­ ряемое на фотоснимке (рис. 40).

Между скоростью vD и скоростью всплывания индикатора в стоячей воде vc имеется определенная связь vD= cvc. Причем мож­ но считать, что коэффициент с и скорость vc для данного жидкост­

Очевидно, что зависимость q от L линейная и изображается в осях координат (q\ L) прямой линией с угловым коэффициентом, равным vB. Такой график устанавливается специальным тарирова­ нием. В зависимости от глубины воды в речном потоке скорость vB

несколько изменяется и соответственно меняется наклон прямой линии. Тарирование гидрометрических бомб для нахождения связи q = f (L) может быть произведено путем предварительного (до летно­ съемочных работ) определения q на нескольких вертикалях верту-

шечными измерениями.

Рис. 41. К определению удельного расхода методом аэрогидрометрии

Полный расход водотока Q по створу шириной В , зная vB, найти

нетрудно:

Двойной интеграл в (II1-3) выражается площадью W эпюры L

по ширине створа (рис. 42).

Произведя через небольшие-интервалы времени фотографиро­ вание плывущих на поверхности воды предметов и определив по снимкам пройденный ими путь (например, путь индикатора по по­

Рис, 42. Определение площади W (к формуле

Q=vnW)

принимают по имеющимся в литературе рекомендациям или уста­ навливают по данным вертушечных измерений на нескольких вер­ тикалях потока. Глубина речного потока на каждой промерной вертикали будет

Таким образом, метод аэрогидрометрии позволяет установить все необходимые гидравлические характеристики потока в гидро­ метрическом створе: расход, скорость, глубину.

§ 12. Сбор прочих данных

Проект мостового перехода содержит раздел или краткие сооб­ ражения по организации работ. Для реального, привязанного

кместным условиям, решения вопросов технологии строительства

идля составления календарного графика строительства во время проведения изысканий должны быть собраны следующие сведения: 1) внутригодовое распределение осадков; 2) продолжительность

внутригодовых холодного и теплого периодов; 3) средние темпера­ туры воздуха по месяцам и их крайние значения; 4) толщина снеж­ ного покрова и глубина промерзания; 5) силами какой строитель­ ной организации (ее ведомственное подчинение) будет осуществлять­ ся строительство моста и других сооружений перехода; 6) завод-

поставщик сборных конструкций, пути сообщения и расстояния