Проектирование регуляционных сооружений

К регуляционным сооружениям относятся струенаправляющие дамбы и траверсы.

Согласно СНиП струенаправляющие дамбы устраивают в тех случаях, когда поймы пропускают не менее 15% расчетного расхода воды или при средней скорости потока под мостом более 1 м/с.

Необходимость строительства дамб вызывается также ситуационными особенностями в месте расположения мостового перехода, а именно: наличием проток, подлежащих перекрытию, или прижимных течений в направлении слабо работающей поймы.

Характерное очертание струенаправляющей дамбы в плане приведено на рис. 11

Большая полуось эллипса располагается вдоль речного потока и носит название длины вылета дамбы l_в. Малая полуось называется шириной разворота дамбы b.

Ниже в качестве примера определяются основные размеры струенаправляющей дамбы расположенной на правой пойме мостового перехода

Рис 11. Очертания струенаправляющей дамбы в плане для рассматриваемого примера

Для определения основных размеров струенаправляющей дамбы необходимо установить коэффициент стеснения потока подходной насыпью:

,

где — расход воды, м³/с проходившей в бытовых условиях (т.е. до сооружения мостового перехода) по части рассматриваемой поймы, перекрытой насыпью, определяемый по формуле

,

здесь w — площадь живого сечения, м², части рассматриваемой поймы, перекрытая пойменной насыпью при РУВВ_p%. w= 1608, 9 м²

— средняя скорость течения воды, м/с, на рассматриваемой пойме при РУВВ_1%

для правой поймы при РУВВ_1%.=141, 7 м, = 1, 31 м/с.

— общий расход воды, м на водотоке расчетной вероятности превышения; = 17775 м³/с

Q_пер = 1608, 9*1, 31 = 2107, 66 м³/с

Ширина разворота дамбы определяется по формуле

,

где А — коэффициент, зависящий от δ; A=1, 11

— ширина русла реки, м, определенная ранее по карте в горизонталях; =275м.

b=1, 11*0, 12*275 = 36, 63 м

Длина вылета дамбы определяется по формуле

,

где λ – значение отношения полуосей дамбы, принимаемое в зависимости от коэффициента стеснения потока; λ = 1, 5.

Для рассчитываемой дамбы: l_в = 1, 5*36, 63= 54, 95 м

Криволинейная приставка в головной части верховой дамбы, сооружаемая для увеличения плавности ввода пойменного потока в отверстие и лучшего обтекания потоком головной части верховой дамбы, имеет угол разворота порядка 90º –120º и радиус, определяемый по формуле:

, т.е.

Размеры низовых струенаправляющих дамб находятся в зависимости от размеров верховых дамб.

Низовая дамба очерчивается по круговой кривой радиусом , при угле разворота 7º –8º; далее проводят прямую, касательную к круговой кривой в точке С, при этом следует учитывать, что длина вылета низовой дамбы l_н определяется по формуле: l_н= 0, 5 · l _в.

Для рассматриваемого случая:

l_н = 0, 5·54, 95 = 27, 47 м.

Бровку верховой дамбы наносят на план перехода по координатам х и у, которые находят по формуле

.

Координаты бровки дамбы перехода приведены в табл. 9

Верх дамб на всем протяжении проектируется горизонтальным независимо от продольного уклона водотока.

Для защиты подходной насыпи от размыва пойменным потоком используют отжимающие поперечные сооружния – пойменные траверсы. Схема размещения траверсов у пойменной насыпи приведена на рис.13

Рис 13. Схема размещения траверсов у пойменной насыпи.

Размещение и длина траверсов у подходной насыпи увязываются с размером струенаправляющей дамбы. Головы траверсов следует располагать на прямой, соединяющей голову верховой дамбы с точкой выхода насыпи за пределы разлива высоких вод.

Максимально допустимое расстояние, м, между соседними траверсами определяется по формуле

,

где 1 – длина предыдущего (меньшего) траверса, м;

β – угол растекания потока за траверсом; в расчетах принимается равным β = 14º.

γ — угол между направлением трассы и направлением течения, определяемый из выражения:

,

где - часть ширины рассматриваемой поймы, м, перекрытая насыпью

Наивыгоднейший угол наклона траверса к насыпи α, при котором расстояния между траверсами будут максимальными, а объемы и стоимость их сооружения минимальными:

.

Чтобы местный размыв не затронул корень траверса и откос насыпи, минимальная длина траверса принимается не менее четырехкратной глубины воды в его голове. В учебных проектах и работах минимальная длина траверса ориентировочно может быть принята равной четырехкратной глубине воды в акватории.

Тогда .

следовательно γ = 6, 5º, α = 90 – 14 + 6, 5 = 82, 5º, и

Дальнейший расчет рекомендуется вести в последовательности, приведенной ниже.

Сначала следует определить коэффициенты соотношения длин траверсов α _тр.

Отношение длины каждого последующего траверса l_n к длине предыдущего 1_n-1, которое для рассматриваемой конфигурации регуляционных сооружений является величиной постоянной, определяется по формуле

.

Приняв предварительно длину первого траверса равной l₁ определяют расстояние от границы разлива паводковых вод до первого траверса L _тр(0) по формуле:

принимаем длину первого траверса l₁ = 4м,

Длина второго траверса l₂ определяется по формуле:

,

где — расстояние между соседними - первым и вторым траверсами, определяемое здесь, как = 5, 35· l₁ = 16, 05 м и

м

Таким образом,

Далее производим уточнение длины первого траверса.

В целях сокращения объемов работ и уменьшения стоимости сооружения всего комплекса траверсов в пределах рассматриваемой поймы длину последнего из них (расположенного непосредственно перед струенаправляющей дамбой) ориентировочно можно определить по формуле

, получаем .

Длина траверса, предшествующего рассмотренному, соответственно определяется по формуле

.

Для рассматриваемого случая м, т.е. несколько больше, чем трехкратная глубина воды в акватории.

Далее производим окончательный расчет траверсов.

В соответствии с результатом, полученным на предыдущем этапе, принимаем, что

1₁ = 15, 89 м, тогда

.

.

.

Роль третьего траверса уже будет играть сама дамба, т.к.

+ + = 574, 4 м > B _пб – b – ∆ L _тр= 519 – 36, 63 – 15, 49 = 466, 88 м,

где

Таким образом, расчет закончен, и на основании этого делается вывод о том, что в пределах левой поймы должно быть сооружено два траверса.

Список использованной литературы:

1. ГОСТ 26775-97. Габариты подмостовые судоходных пролетов мостов на внутренних водных путях. - М.: ГУП ЦПП, 1997. -21 с.

2. Горинов А.В. Проектирование железных дорог. Т. П.- М.: Трансжелдор-издат, 1948.-547 с.

3. Изыскания и проектирование железных дорог: Учебник для вузов /Под ред.И.В.Турбина. - М.: Транспорт, 1989. - 480 с.

4. Кантор И.И. Определение отверстий средних и больших мостов: Кон­спект лекций. - М: МИИТ, 1977. - 31 с.

5. Конструкции сборных железобетонных и металлических типовых про­летных строений мостов на железных и автомобильных дорогах, изго­тавливаемые на предприятиях, входящих в систему фирмы МОСТОСТРОЙ: Каталог. - М.: Ассоциация мостостроителей; фирма МОСТОСТРОЙ, 1993. - 29 с.

6. Копыленко В.А., Цыпин В.Ш. Изыскания и проектирование мостовых переходов и тоннельных пересечений на железных дорогах. - М.: УМК МПС России, 1999. - 688 с.

7. Нефедъев В.И. Расчет отверстия моста: Метод.указ. - Л.: ЛИИЖТ, 1968. -30с.

8. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы - М.: ЦИТП Госстроя РФ, 1996. -200с.

9. СП 32-102-95 Сооружения мостовых переходов и подтопляемых насыпей Методы расчета местных размывов.