Проектирование струенаправляющих дамб

Струенаправляющие дамбы и траверсы сооружаются на мостовых переходах через реки с поймами, пропускающими не менее 15% расчетного расхода воды, а также при значительной косине перехода или при необходимости воздействовать на русловой процесс. При пойменном расходе менее 15% или при средних расчетных скоростях течения менее 1.0 м/с струенаправляющие дамбы обычно не делают. В этих случаях их роль выполняют конусы подходных насыпей.

Струенаправляющая дамба представляет собой незатопляемую насыпь, как правило криволинейного очертания в плане, с укрепленными откосами крутизной 1: 2 —1: 3. Ширина дамбы по верху 2—3 м.

Очертание дамбы в плане выбирается в зависимости от профиля русла реки, ширины пойменных участков, направления струй, вида руслового процесса, желательного направления размыва подмостового русла и т.п. Расчет размеров и планового очертания эллиптических (обтекаемых) струенаправляющих дамб может производиться по методике А. М. Латышенкова [ 4 ]. Размеры струенаправляющих дамб зависят от распределения между руслом и поймами расчетного паводкового расхода, проходящего в бытовых условиях. Указанное распределение характеризуется коэффициентом стеснения потока подходной насыпью, который определяется отдельно для правой и левой пойм:

, (6.1)

где Q_пер – расход проходивший в бытовых условиях на части левобережной или

правобережной пойм, в дальнейшем перекрытой насыпью подходов

Q_П – расход проходивший в бытовых условиях на всей

левобережной или правобережной пойме;

Q_Р – расход проходивший в бытовых условиях на участке русла (рис.6.24).

Рис.6.24. Схема к определению коэффициента стеснения

При односторонней пойме коэффициент стеснения определяется из выражения:

, (6.2)

где Q_Р% – полный расчетный расход заданной вероятности превышения.

Основные параметры верховой дамбы (как левобережной, так и правобережной) связаны между собой соотношением:

, (6.3)

где а_в – вылет дамбы или проекция на ось Х;

b_в – ширина разворота дамбы или проекция на ось Y (рис. 6.25);

K – коэффициент, назначаемый в зависимости от величины d (табл. 6.1).

Таблица 6.1

Рис.6.25. Схема разбивки верховых струенаправляющих дамб на мостовом переходе

Ширина разворота дамбы определяется из выражения:

, (6.4)

где В_р – ширина русла в бровках;

А – коэффициент, зависящий от меры стеснения подходной

насыпью d и определяемый по таблице 6.2.

Координаты X и Y эллиптической части оси верховой дамбы определяются в долях от величины разворота:

, (6.5)

. (6.6)

Коэффициенты x_x и x_y определяются по таблице 6.3.

К головной части верховой дамбы прибавляют криволинейную приставку с радиусом:

(6.7)

и углом разворота 90–120° (рис.6.26).

При небольшом вылете струенаправляющей дамбы (размер а_в) может устраиваться так называемая грушевидная дамба (см. рис.6.26, левый берег). Такой

Таблица 6.2.

вид дамбы позволяет создать предпосылки к более плавному обтеканию ее струями потока и избежать устройства траверсы (см. рис. 6.8).

Размеры и очертание низовых струенаправляющих дамб определяются в зависимости от размеров верховых дамб. Вылет низовой дамбы или ее проекция на ось Y–Y принимается равной:

. (6.8)

Рис.6.26. Схема головы верховой дамбы	Рис.6.27. Схема разбивки оси низовой дамбы

Низовая дамба очерчивается по круговой кривой радиусом R _н =2а_в при угле разворота 7–8°, а затем продолжается по прямой, касательной к круговой кривой до достижения необходимого вылета а_н (рис. 6.27).

Отметка бровки струенаправляющей дамбы определяется условием ее незатопляемости с учетом подпора и высоты набега ветровой волны по формуле:

(м), (6.9)

где Ñ РУВВ – отметка расчетного уровня высокой воды;

h_наб – высота набегания ветровой волны;

Dh_в – высота предмостового подпора (5.27).

Минимальная отметка бровки подходной насыпи определяется по аналогичной формуле с учетом подпора и высоты набега ветровой волны:

(м), (6.10)

где Ñ РУВВ – отметка расчетного уровня высокой воды;

h_наб – высота набегания ветровой волны;

Dh_н – высота наибольшего подпора перед подходной насыпью (5.30).

В выражениях (6.9) и (6.10) 0.25 и 0.5 м – гарантированный запас высоты насыпи над уровнем воды.

Таблица 6.3

Безразмерные коэффициенты для определения координат эллиптической части верховых дамб

Высота набегания ветровой волны на откос подходной насыпи или струенаправляющей дамбы зависит от:

– скорости и направления ветра;

– длины разгона волны;

– глубины водоема при расчетном уровне;

– наличия растительности на поймах и конфигурации водоема;

– крутизны откоса насыпи;

– характера и материала укрепления откоса насыпи (табл. 6.5).

Расчетная скорость ветра определяется путем статистической обработки данных многолетних метеорологических наблюдений в период открытой воды. При отсутствии данных наблюдений расчетную скорость ветра рекомендуется принимать равной 20 м/с.

Длина разгона ветровой волны определяется по направлению преобладающего ветра и равна расстоянию от подтопляемой насыпи до границы разлива реки при РУВВ.

Если поймы заросли кустарником, который возвышается над РУВВ, или заросли лесом то высота набегания ветровой волны будет незначительной и её определение представляет существенные трудности. Однако в течение длительного периода эксплуатации мостового перехода ландшафт может измениться, например, лес может быть вырублен, и новые условия будут предполагать большую высоту ветровой волны. С точки зрения запаса надежности сооружений мостового перехода, можно производить расчет для открытого пространства пред мостовым переходом.

В первом приближении высоту набегания ветровой волны можно определить по формуле:

, (6.11)

где h_в – высота ветровой волны в соответствии с таблицей 6.4;

K_ш – коэффициент, зависящий от характера и материала укрепления откоса;

m – крутизна откоса насыпи (рис. 6.25).

Таблица 6.4

Параметры расчета высоты ветровой волны

Таблица 6.5.

Характер поверхности откоса	K ш	Рис.6.28. Схема к определению высоты набегания ветровой волны
Сплошное непроницаемое гладкое покрытие (типа асфальтобетонного) Бетонное покрытие (сборное. монолитное) Мостовая Дерн Наброска из булыжника Наброска из рваного камня Наброска из крупных камней (бет. блоков)	1.00   0.90 0.75 0.75 0.60 0.50   0.30