Установление пределов варьирования отверстием моста на основе общего размыва подмостового русла

Отверстием моста в свету L называется расстояние между передни­ми гранями устоев (или между откосами конусов при обсыпных устоях), определяемое на отметке РУВВ, за вычетом суммарной ширины промежу­точных опор.

Сужение водного потока в месте расположения мостового перехода при паводке приводит к увеличению скорости течения воды под мостом. В свою очередь увеличение скорости потока приводит к размыву русла в подмостовом сечении, величина которого характеризуется коэффициентом размыва Р:

где — средняя глубина потока под мостом после размыва, м;

— средняя глубина потока под мостом до размыва, м.

Средняя глубина потока под мостом после размыва определяется по эмпирической формуле

где — средний удельный расход воды под мостом, м³/с-м;

d — средний диаметр частиц несвязного грунта, м; d = 16, 5 мм = 0, 0165 м;

— параметр, зависящий от вероятности превышения расхода, принимается по таблице; в нашем случае веро­ятность превышения расчетного расхода 1%, следовательно, ;

g —.ускорение свободного падения g = 9, 81 м/с².

Средний удельный расход воды под мостом определяется по форму­ле:

где Q_p% —расчетный расход заданной вероятности превышения, м³/с;

Q _1% =17775 м³/с;

L —отверстие моста, м.

Средняя глубина потока под мостом до размыва по формуле

ω _др — площадь живого сечения, м, под мостом до размыва при РУВВ_P% в пределах рассматриваемого отверстия моста L.

Таким образом, задаваясь различными значениями величины отвер­стием моста L и размещая его в пределах живого сечения реки с учетом положения русла, геологии и других условий, определяется площадь живо­го сечения под мостом до и после размыва и значение коэффициента раз­мыва Р.

Решая эту задачу не менее трех раз, можно построить кривую P(L).

На рисунке 6 приведены варианты размещения различных отверстий моста в створе мостового перехода.

Результаты вычислений сводят в таблицу 6.

Таблица 6.

Зависимость коэффициен­та размыва от отверстия моста P(L) приве­дена на графике (рисунок 7)

Возможные размеры отверстия моста находятся в пределах от наи­большего отверстия L_max найденного при отсутствии размыва вообще (Р=1), до наименьшего L_min найденного с предельно допускаемым раз­мывом (Р = Р доп).

Согласно СНиП 2.05.03-84* при морфометрической основе расчета допускаемый коэффициент общего размыва под мостом Pдоп = 1, 75.

Таким образом, отверстие моста L можно изменять в пределах от 320 до 900 м.

Окончательно вопрос о величине отверстия моста решается с учетом условий расположения береговых устоев и уточняется после разбивки на пролеты.

Принимается отверстие моста L = 450 м, которому соответствует коэффициент размыва Р=1, 47.

Река относится к 7 классу судоходства, следовательно, при выборе схемы моста необходимо обеспечить ширину подмостового габарита 40 м в основном судоходном и 30 м в смежном пролете.

Выбирается следующая схема моста:

3*66, 94+33, 78+44, 78+3*66, 94

Пролетные строения - типовые металлические с ездой на безбалластных железобетонных плитах. Основные параметры выбранных пролетных строений приведены в таблице 7.

Таблица 7.

Общая длина моста – 480, 2 м.

Ширина опор по фасаду определяется при расчете опор. В рассматриваемом примере суммарная ширина опор: 3*4, 00 + 4*3, 00 = 24, 00 м.

Отверстие моста 480, 2 – 24 = 456, 2 м; Lmax > 456, 2 м > Lmin

Схема моста с принятой разбивкой на пролеты изображена на рисунке 8.

После выбора отверстия моста следует оценить общий размыв под мостом, образованный из-за стеснения потока сооружениями мостового перехода, для чего строится расчетная линия общего размыва под мостом.

Чтобы построить линию дна под мостом после общего размыва, не­обходимо назначить характерные вертикали по оси морфоствора, которы­ми являются границы морфологически или геологически однородных уча­стков, а также переломы поперечного сечения участков морфоствора. По­сле определения на всех рассматриваемых вертикалях глубины после раз­мыва устанавливают расчетную линию общего размыва под мостом.

Глубину после размыва на данной вертикали h_{пр i} можно опреде­лить по формуле, учитывающей расход воды на данной вертикали q_i:

где q_i — расход на вертикали, м³/с-м, определяемый по формуле:

где — средний удельный расход воды под мостом, м /с м, опре­деляемый раздельно в пределах русла, правой и левой пойм;

h_{др(i )} — глубина потока до размыва на i-и вертикали, м, принимае­мая по данным профиля морфоствора;

— средняя глубина потока до размыва на соответствующем участке подмостового сечения

у —показатель степени, принимаемый в зависимости от харак­теристики грунтов в подмостовом сечении и режима нано­сов; в курсовом проекте принимается равным 1, 3 (случай динамического равновесия наносов).

Средний удельный расход воды в русле:

где Q _p —расход воды в русле при НУВВ_p% с учетом стеснения пото­ка пойменными насыпями, м³/с

Средний удельный расход по поймам (левой и правой):

где Q_пп(лп) — расход воды, м³/с, на правой (левой) пойме при НУВВ_р%;

b_пп(лп) — ширина участка, м, правой (левой) поймы, перекрываемая мостом

Ранее были определены расходы воды, проходящие через русло, правую и левую поймы при НУВВ_Р% при отсутствии стеснения потока со­оружениями мостового перехода.

Расход воды, проходящей через главное русло в стесненном состоя­нии, определяется по формуле

где Q_гр — расход воды в главном русле, проходящей в бытовых ус­ловиях при НУВВ _{р %}, равен 18050 м³/с;

Q_P% —суммарный расход воды на водотоке при НУВВ _{р %}; при НУВВ_{0, 33%}⁼ 143, 4 м суммарный расход Q _{0, 33 %} = 25500 м³/с;

ω _гр — площадь живого сечения на участке главного русла, м², равна 3050, 00 м²;

— соответственно площади живого сечения правой и левой пойм, не перекрытые пойменной насыпью;

Расход воды, проходящей на каждом из пойменных подмостовых участков, распределяют пропорционально пойменным площадям до размыва и . Величина расхода для правой (левой) поймы опреде­ляется по формуле

— средняя глубина, м, соответственно на участке пра­вой и левой пойм живого сечения под мостом.

для главного русла:

=11, 09м

м³/с

для правой поймы:

=11, 23 м

для левой поймы:

= 9, 02 м

Согласно требованиям СНиП, при морфометрической основе расчета в глубину общего размыва вводится поправка в размере 15%, т.е. разницу между глубиной до размыва h_др(i) и после размыва h_пр(i) следует увеличить в 1, 15 раз и глубина после размыва с учетом поправки h_{попр(i )} составит:

Результаты вычислений сводятся в таблицу 8.

Таблица 8.

На рисунке 9 изображена линия общего размыва дна под мостом, по­строенная по данным таблицы 8.