Проектирование мостового перехода

Определение бытовых характеристик водотока

 

 

Поперечный профиль приведен на рисунке 3.1. для реки с односторонней поймой.

Расчетный уровень воды 49,5 м, коэффициенты m, характеризующие шероховатость русла и поймы, равны соответственно 25 и 10. Расчетный продольный уклон водной поверхности J=0,0003.

Значения средних бытовых характеристик глубин определяются по формулам:

 

; , (3.1)

 

где – площадь живого сечения при РУВВ русла и поймы.

 

, (3.2)

,

,

 

где h_рб, h_пб – средняя бытовая глубина в русле и на пойме.

 

Вычислим глубины, скорости на вертикалях и элементарные расходы. Данные о вычислениях приведены в таблице (рис.3.1.). Эпюра элементарных расходов приведена на рис.3.1. Она состоит из отдельных трапеций. Площадь трапеции равна произведению полусуммы оснований на высоту, т.е. полусумме элементарных расходов на соседних вертикалях на расстояние между ними.

Общий расход на пойме:

 

Q_пб=5,4+14,4+232,5+67,5+1,4=321,2 м³/с,

 

Расход на пойме, проходящий через сечение шириной 1 м – элементарный расход – q_пб= =321,2/985=0,33 м³/с на 1п.м. (3.3)

 

Расход в русле в бытовых условиях:

 

Q_рб=61,2+105,9+64,6=231,7 м³/с.

 

Расчетный расход равен:Q= Q_пб + Q_рб =231,7+321,2=552,9 м³/с.

 

Ширина элементов живого сечения (рис.3.1.) и ширина разлива воды:

 

В_рб=82,5 м, В_пб=985 м, В_о=82,5+985=1067,5 м.

 

Площадь живого сечения поймы

=20+30+450+450+12,5=962,5 м².

Площадь живого сечения русла =75+105+67,5=247,5 м².

Средняя скорость течения воды определяется как отношение расхода к площади живого сечения:

 

,

, .

 

Средняя глубина равна отношению площади живого сечения к его ширине:

 

,

.

 

 

Определение отверстия моста

 

Отверстие моста – расстояние между откосами конусов подходов или откосами струенаправляющих дамб по расчетному уровню высоких вод за вычетом ширины промежуточных опор.

На равнинных реках отверстие моста меньше ширины разлива воды в паводок, так как поймы частично или полностью перекрываются насыпями подходов. Вследствие этого под мостом происходит стеснение потока.

Степень стеснения потока равна отношению расхода, который проходит через поперечное сечение водотока (русла, поймы) под мостом, к расходу, который проходил через это сечение в бытовых условиях (до строительства мостового перехода).

Стеснение потока вызывает общие размывы русла, пойм.

Коэффициент общего размыва под мостом равен отношению площади живого сечения после общего размыва к площади живого сечения до размыва или отношению средней глубины воды в русле после размыва к средней глубине воды до размыва.

По величина коэффициента общего размыва, как правило, не должна превышать 2,0. При морфометрической основе определения расчетного расхода коэффициент общего размыва следует принимать не более 1,75.

При проектировании мостовых переходов возможны три случая расчета отверстия моста:

– определение отверстия моста минимальной длины;

– определение отверстия моста с уширенным руслом;

– определение отверстия моста с сохранением пойм.

 

Определение отверстия моста минимальной длины

 

Поймы реки пересыпаются почти полностью. Непересыпанной остается только ширина поймы между подошвой насыпи подхода и бровкой русла, необходимая для размещения укрепления подошвы конуса подхода шириной l_укр.

 

Рисунок 3.2. Схема к определению отверстия минимальной длины:

1 – дно русла до размыва; 2 – дно русла после размыва

 

Отверстие моста минимальной длины (рис. 3.2.):

 

=1,1*82,5+2*10+2*2*0,98=114,67, (3.4)

 

где – гарантийный запас, равный 1,1

– ширина укрепления (10м)

– средняя бытовая глубина воды на пойме (0,98м).

 

В случае минимального отверстия моста средняя глубина воды в русле под мостом определяется по формуле:

 

= =6,48, (3.5)

 

где – средняя бытовая глубина воды в русле;

– коэффициент, учитывающий стеснение потока опорами моста, равный отношению ширины опоры к длине пролета моста (0,05);

– степень стеснения потока насыпями подходов.

 

, (3.6)

 

где Q, Q_рб – расходы, расчетный и в русле бытовой;

q_пб – средний элементарный расход на пойме бытовой;

l_М1 – отверстие моста

В_рб – бытовая ширина русла.

 

Коэффициент размыва в русле, равный отношению площади живого сечения после размыва и до размыва, определяется по формуле:

 

. (3.7)

 

Необходимо, чтобы коэффициент размыва не превышал допускаемого значения.

 

; ,

где Р_доп – допустимая величина коэффициента размыва (Р_доп=1,75).

 

Условие выполнено.