Тема 2.1. Общие сведения о мостовых переходах.

 

2.1.1 Общие сведения о мостовом переходе.

 

  Пересекаемые дорогой водные потоки образуются от атмосферных осадков (дождей), таяния снега и ледников. С поверхности земли вода стекает по пониженным местам (логам, тальвегам), создавая временные водотоки или постоянные ручьи. Сливаясь, ручьи образуют реки, протекающие по речным долинам. Территорию, с которой стекает вода к рассматриваемому месту постоянного или временного водотока, называют бассейном водотока.

Речные долины обычно имеют пониженную часть, по которой проходит русло реки при меженном уровне, и боковые поймы, которые затапливаются только при паводках, вызванных таянием снега или ливнями. В плане речная долина и русл» всегда извилисты, причем по длине реки обычно чередуются более глубокие участки с меньшей скоростью течения - плесы, и мелководные участки с большими скоростями течения - перекаты.

    Мостовым переходом (рис. 46) называется комплекс инженерных сооружений, возводимых при пересечении дорогой водной преграды. В его состав входят мост, подходы к нему, регуляционные сооружения, берегоукрепительные устройства и ледорезы.

   Мост своими конструкциями перекрывает русло и часть поймы реки (рис. 46, а). Подходы к мосту обеспечивают сопряжение дороги с мостом. Их устраивают в виде земляных насыпей или эстакад. Регуляционные сооружения в виде струенаправляющих дамб и траверс и берегоукрепительные устройства применяются для защиты берегов реки у моста от значительного размыва. Струенаправляющие дамбы сооружают у береговых опор в виде земляных насыпей с трапециевидным поперечным сечением, придавая им в плане очертание, способствующее плавному протеканию в отверстие моста водного потока с верховой части реки (рис. 46, 6).
С верховой стороны мостового перехода иногда устраивают траверсы в виде коротких дамб, выступающих в реку перпендикулярно или под углом к берегу или насыпи подхода (см. рис. 46, 6).

Траверсы снижают скорость течения воды вдоль берега или насыпи, предохраняют их от размыва и способствуют направлению водного потока в отверстие моста.

Рис. 46. Профиль (а) и план (б) мостового перехода:

1 — насыпь подхода; 2 — струенаправляющая дамба: 3 — мост; 4 — граница
затопления поймы; 5 — укрепление берега; б — траверса

  Большинство рек России зимой покрывается льдом; этот период называют периодом ледостава. Весной при таянии снега приток воды увеличивается, уровень воды в реке повышается, ледяной покров взламывается и начинается ледоход. Особенно тяжелый ледоход возникает на реках, текущих на север, так как лед плывущий с южных участков реки, встречает на своем пути ледяной покров северных ее участков. Мосты и другие водопропускные искусственные сооружения должны пропускать наибольший приток воды водотока, а на реках также и ледоход.

   Ледорезы — сооружения для защиты промежуточных опор моста от непосредственного воздействия ледохода, которое может быть очень опасным для опор. Их возводят перед каждой опорой с верховой стороны моста на той части ширины реки, где возможен ледоход. В мостах с массивными опорами (каменными, бетонными, железобетонными) ледорезы обычно совмещают с телом опоры.

Сечение водного потока, перпендикулярное к его течению, представляет собой живое сечение, а количество воды, протекающее через это сечение, - расход водотока.

Расход воды

где:

 - средняя скорость течения водотока, м/с;

 - площадь живого сечения, м .

При устройстве мостового перехода насыпи подходов обычно довольно сильно стесняют естественное живое сечение реки под мостом. Это вызывает изменение условий протекания водного потока и увеличивает скорости течения под мостом. Вода, текущая по поймам, встречая на своем пути насыпи (дамбы) подходов, образует, поперечные течения вдоль этих насыпей и затем направляется в отверстие моста, вызывая у его краев отклонение течения и водовороты. При этом перед мостом уровень воды несколько поднимается, создавая подпор. Увеличение скоростей течения, отклонения струй и водовороты могут вызывать размывы как общие, распространяющиеся по всей ширине стесненного живого сечения, так и местные обычно у мостовых опор.

Отметка верха насыпи подходов к мосту должна быть не менее чем на 0,5 м. выше наибольшего расчетного уровня воды с учетом подпора, а также возможного набега волн на откос насыпи (см. рис.46).

Наибольшие возможные расходы, на пропуск которых надо рассчитывать искусственные сооружения, определяют по данным натурных наблюдений, обрабатывая их методами статистики и теории вероятностей. При этом принимают определенную норму вероятности превышения расчетного расхода и соответствующего уровня высоких вод. Так, для мостов на автомобильных дорогах I-III категорий и городских улицах и для труб принимают вероятность 1%, т. е. возможность появления расчетного расхода 1 раз в 100 лет. Для больших и средних мостов на дорогах IV и V категорий, а также для малых мостов и для труб на дорогах II и III категорий принимают вероятность 2%, т.е. 1 раз в 50 лет.

 

2.1.2 Назначение и особенности регуляционных конструкций мостового перехода.

 

  Для улучшения условий протекания воды под мостом, направления пойменных потоков в отверстие и предохранения элементов мостового перехода от размыва прибегают к устройству регуляционных и укрепительных сооружений.

Регуляционные сооружения устраивают в виде струенаправляющих дамб и траверс.

Струенаправляющие дамбы устраивают у береговых опор, придавая им в плане очертание, способствующее плавному протеканию в отверстие моста водного потока с пойм и русла.

а)                                                      б)                                                      в)

Рис.47. Схемы регуляционных сооружений

1 - русло реки при меженном уровне; 2 - пойма; 3 - насыпь подходов; 4 - криволинейная струенаправляющая дамба; 5 - траверсы; 6 - прямолинейная струенаправляющая дамба.

Для направления потока с поймы в отверстие моста применяют криволинейные дамбы с шириной по верху 2 м (рис.47, а). Чем большее количество воды идет с поймы, тем длиннее должна быть верховая часть дамбы. Чтобы отжать поток в сторону противоположного берега, устраивают прямолинейную дамбу (рис.47, б, в). Применяют также криволинейные дамбы с прямолинейной вставкой, имеющие промежуточные свойства. Схемы устройства струенаправляющих дамб в различных условиях протекания потока под мостом приведены на рис.47, а, б, в. Струенаправляющие дамбы рекомендуется устраивать, когда пойменный/расход воды не менее 15% расчетного расхода или скорость воды под мостом до размыва более 1 м/с.

Кроме струенаправляющих дамб, с верховой стороны мостового перехода иногда устраивают траверсы в виде коротких дамб, выступающих в реку перпендикулярно или под углом к берегу или насыпи подхода. Траверсы препятствуют течению воды вдоль берега или насыпи (см. рис.47, б), предохраняя их от размыва и способствуя направлению водного потока в отверстие моста. Траверсы делают незатопляемыми, т. е. выше уровня высоких вод не менее чем на 0,25 м, или затопляемыми, замедляющими донное течение и способствующими отложению наносов.

Струенаправляющие дамбы и траверсы устраивают в виде земляных насыпей с хорошо укрепленными пологими откосами.

При небольшом стеснении пойм струенаправляющие дамбы заменяют грушевидными присыпками конусов.

                                                                     1       2             3

 

Рис.48. Схема регуляционных сооружений

1 - бетонные или железобетонные плиты; 2 - одерновка; 3 - каменная отсыпка.

Ширину дамб по верху принимают не менее 2 м, а чаще равной 3 м. Головную часть дамб уширяют в сторону пойм не менее чем; до 4 м (рис.48). Откосам дамб придают уклон не круче 1:2, а в головной части 1:3. В зависимости от скорости течения откосы дамб укрепляют бетонными или железобетонными плитами, иногда одиночным или двойным мощением, а у подошвы - каменной наброской или фашинными (каменно-хворостяными) тюфяками. Внутренние откосы дамб обычно укрепляют одерновкой. На горных реках с быстрым течением применяют укрепление берегов и откосов дамб тюфяками из бетонных и железобетонных плит, габионами (сетками из оцинкованной стальной проволоки, заполненными камнем) или же другими способами.

Технико-экономическое сравнение вариантов мостового перехода дает возможность выбрать наиболее рациональное решение.

Назначение - величины отверстия моста, а также струенаправляющих и укрепительных сооружений - задача, допускающая различные решения. Так, при уменьшении величины отверстия сокращается длина моста и, следовательно, стоимость его пролетных строений. Однако увеличение возможных размывов требует углубления заложения фундаментов, вызывающего удорожание опор. Вместе с тем усложняются и удорожаются также и струенаправляющие сооружения.

 

Вопросы для самоконтроля:

1. Элементы мостового перехода.
2. Особенности конструкций дамб, траверс и т.д.