Расчеты размыва подмостового русла

По балансу наносов

Расчеты основаны на совместном решении уравнений неразрывности потока, баланса наносов и формул для определения расхода влекомых наносов.

Дифференциальное уравнение баланса наносов в створе моста будет иметь следующий вид:

ρ_н * dW/dt = (G2 - G1),

где ρ_н - плотность наносов, кг/м3,

dW – изменение объема размыва под мостом за время dt (с), м3,

G2 – расход выносимых из под моста влекомых наносов,кг/с,

G1 – то же, поступивших сверху.

В левой части уравнения объем размыва определяется по геометрии тела размыва с учетом коэффициента размыва. Расходы влекомых наносов находят по эмпирическим формулам Леви, Мирцхулавы и пр..

После интегрирования и преобразования уравнения баланса получены расчетные зависимости для определения глубин размыва под мостом для отдельных паводков, а также серии паводков за ряд лет.

В ЦНИИС разработан метод расчета общего размыва под мостом по гидрографу расчетного паводка. Размыв определяется для нескольких характерных точек гидрографа путем последовательного суммирования полученных значений размыва. Расчеты ведут на ЭВМ по уравнению баланса наносов в конечных разностях. Расходы наносов при этом находят по формуле:

G1(2) = μ1(2) * Q,

где μ 1(2) - мутность, вычисляемая по формуле Леви, кг/м3.

В формуле Леви она зависит от скорости потока на подходе и за мостом, глубины потока и размера частиц грунта наносов.

Натурные исследования и расчеты показывают, что по мере углубления размыва, этот процесс замедляется и наступает стабилизация, обычно на спаде паводка. В этот период расходы поступающих сверху и выносимых наносов примерно равны.

В проектных организациях имеется ПО расчетов общего и местного размывов у опор моста. Параллельно определяют отметки дна под мостом после общего размыва, т.е. поперечный профиль реки под мостом после размыва.

Основные регуляционные сооружения (РС) МП

Предназначены для регулирования водных потоков, пересекаемых дорогой, в т.ч. мостовыми переходами. С этой целью у МП возводят комплекс сооружений, которые должны обеспечить плавный ввод пойменного потока в отверстия моста, вывод потока из под него, предупредить размыв насыпей, опор моста и т.д.

К основным РС у МП относят: береговые укрепления, струенаправляющие дамбы и пойменные траверсы, служащие для защиты от размыва подходных насыпей. С методами расчета струенаправляющей дамбы и траверсов Вы ознакомились при курсовом проектировании МП.

Вопросы инженерной гидрологии при этом практически не затрагиваются. Единственное, что хотелось бы отметить - это необходимость определения отметки верха дамбы и траверсов исходя из расчетного уровня, который соответствует пропуску наибольшего расхода воды 0,33 и 1% вероятности превышения. Результаты исследований, выполненные в 80…90 годы, показали:

1. Оптимальная величина расчетной вероятности превышения, определенная на основании технико-экономических расчетов затрат на строительство и ущербов (от разрушения МП и перерывов в движении транспорта), в 1,5…2,0 раза и более отличается от принятых нормативов.

2. Необходимо отказаться от расчетов по двум расходам: расчетному и наибольшему расходу воды., т.к. во многом он не отвечает современным подходам к проектированию ГТС. Кроме МП, все другие ГТС проектируют на пропуск только одного расчетного расхода воды заданной или ТЭО вероятности превышения.

3. Корректировка действующих норм должна касаться не только уточнения значений вероятностей превышения расчетного расхода воды для дорог разных категорий, но и дифференциации этих вероятностей в зависимости от степени «водоопасности» района расположения МП.

4. Рациональная форма подмостового русла

И срезка грунта

Как известно, водопропускная способность МП зависит от формы поперечного сечения под мостом. В большинстве случаев форма живого сечения потока под мостом занимает промежуточное положение от треугольной к прямоугольной или точнее – полукруглой. Как показывает гидравлический расчет, наивыгоднейшим профилем русла потока является полукруг (гидрав. наивыгод. профиль – это профиль, при котором в русле наблюдается максимальная средняя скорость потока).Что касается МП – то рациональной формой подмостового русла по мнению мостовиков считается прямоугольная форма живого сечения, хотя гидравлически она является не наивыгоднейшей.

Форма живого сечения русла под МП характеризуется отношением максимальной глубины к средней, т.е. χ =hмах/h. При χ ≤ 1,2 форма живого сечения приближается к рациональной.

Для выравнивания глубин под мостом применяют срезку грунта в основном на пойменных участках МП. Срезка увеличивает площадь живого сечения под мостом, уменьшает коэффициент χ и глубину размыва в русловой части. При этом уменьшается также подпор перед МП. Часть грунта от срезки может быть использована при отсыпке подходных насыпей, дамб и траверсов. Поэтому, она является не только гидравлически, но и экономически выгодной. Размеры и конфигурация срезки определяются расчетом в зависимости от степени стеснения потока МП при Нр%. Обычно она больше 1,7. Применять срезку целесообразно в тех случаях, когда доля расчетного расхода, проходящего по пойме, составляет не менее 50%, а коэффициент размыва принимается больше 1.25.