Определение расходов и уровней высоких

СОДЕРЖАНИЕ

 

1.	ВВОДНАЯ ЧАСТЬ …………………...……………………...................		3
2.	РАСЧЁТ РАСХОДОВ ВОДОТОКА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЕЙ ВОДЫ В СТВОРЕ ВОДОМЕРНОГО ПОСТА ……….		6
3.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ И УРОВНЕЙ ВЫСОКИХ

ВОД ПРИ ЗАДАННОЙ ВЕРОЯТНОСТИ ПРЕВЫШЕНИЯ……..

9

  4.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛОВ ОТВЕРСТИЯ МОСТА

НА ОСНОВЕ РАСЧЁТНОГО КОЭФФИЦИЕНТА

РАЗМЫВА ПОДМОСТОВОГО РУСЛА РЕКИ И

НАЗНАЧЕНИЕ СХЕМЫ МОСТА ………………………..................

1 4

  5.

ПОСТРОЕНИЕ ЛИНИИ ДНА РЕКИ ПОСЛЕ ОБЩЕГО

РАЗМЫВА В РАЙОНЕ ОТВЕРСТИЯ МОСТА................................

17

  6.

РАСЧЁТ ГЛУБИНЫ МЕСТНОГО РАЗМЫВА ДНА РЕКИ У ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ОПОРЫ МОСТА............................................

19

  7.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ И

РАЗМЕРОВ РЕГУЛЯЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЙ

(СТРУЕНАПРАВЛЯЮЩИХ ДАМБ) ………………………………..

20

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

23

           

 

 

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

 

Мостовые переходы являются одним из самых распространенных видов транспортных пересечений постоянных водотоков и представляют собой комплекс дорогостоящих сооружений, призванных обеспечивать беспрепятственный пропуск транспортных потоков в течение многих десятилетий.

В комплекс сооружений мостового перехода обычно входят: мост, пересекающий водоток; подходы к нему – укрепленные земляные насыпи, периодически подтопляемые во время паводков; регуляционные и защитные сооружения, предохраняющие мост и подходы к нему от вредного воздействия водного потока.

Мостовым переходам угрожают: подтопление паводковыми водами, волнобой, ледоход, карчеход, продольные течения с верховой стороны насыпей подходов, природные русловые деформации, общий размыв и боковые русловые деформации от стеснения потока подходами, местный размыв у передних граней опор и голов регуляционных сооружений. Свободная поверхность потока при сжатии его подходами деформируется, перед мостом появляется подпор, который способен вызывать перелив через насыпь с последующим ее разрушением.

Гидрологические, гидравлические и русловые расчеты представляют собой одну из наиболее сложных и важных частей проекта мостового перехода, поскольку не только во многом определяют генеральные размеры (отверстие моста, глубины фундирования опор, размеры искусственного уширения русла, размеры струенаправляющих дамб; отметки бровок земляного полотна на подходах и т.д.), но и дают возможность оценить те вредные последствия, которые будут проявляться из-за нарушения бытового режима протекания потока (ухудшение условий судоходства на участках русел рек у мостовых переходов, подтопление вышележащей местности и т.д.).

При проектировании мостовых переходов, как правило, возникает необходимость выполнения комплекса сложных трудоемких гидрологических, морфометрических, гидравлических и русловых расчетов.

Гидрологические расчеты – это определение расходов воды и соответствующих им уровней расчетной вероятности превышения. Величины вероятности нормируются в зависимости от типа искусственного сооружения и категории дороги. Ежегодные колебания расходов и уровней воды на водотоках подчиняются закону больших чисел, поэтому для вычисления расчетных расходов и уровней используются уравнения теории вероятностей.

Морфометрические расчеты – это определение скоростей течения и расходов воды с использованием уравнения равномерного движения по известным морфологическим и геометрическим характеристикам сечения долины. Морфометрический расчет необходим для установления расчетного уровня по известному расходу, определения расхода воды по зафиксированному уровню и, самое главное, для оценки распределения расчетного расхода между элементами живого сечения долины (руслом и поймами). Величина распределения расчетного расхода – одна из самых важных характеристик створа перехода, которая в конечном итоге во многом определяет генеральные размеры всех сооружений мостового перехода.

Определение опасных для мостового перехода бытовых деформаций русел (глубинных и в плане) называют прогнозом природных русловых деформаций. Природные деформации обязательно учитывают при определении величины отверстия моста, разбивке моста на пролеты, фундировании его опор, а также при решении системы регулирования.

Уширения подмостовых русел – естественные (самоуширение), либо искусственные (срезки) – предопределяются общим стеснением паводкового потока подходами к мосту, т.е. искусственным изменением руслоформирующего расхода на участке влияния мостового перехода.

Общий размыв русел на мостовых переходах также связан с общим стеснением паводкового потока подходами. При назначении глубины фундирования опор моста прогнозируют те наибольшие глубины общего размыва, которые могут сформироваться в один из наиболее напряженных периодов работы мостового перехода.

Местный размыв, развивающийся у передних граней опор, является следствием нарушения локальной структуры потока опорами мостов и приводит к дополнительному углублению русла у опор. Глубины местных размывов вычисляют либо по эмпирическим, либо по теоретико-эмпирическим формулам.

Расчет судоходного уровня (РСУ) – одна из наиболее важных задач. Этим расчетом определяются, с одной стороны, тот наивысший уровень, при котором еще возможен под мостом проход судов с заданными высотными габаритами, и, с другой стороны, отметки низа конструкции пролетных строений, высота опор, уровни проезда на мосту и подходах.

Минимальные отметки бровок насыпей подходов, струенаправляющих дамб и траверс определяются, прежде всего, отметкой бытового уровня воды расчетной вероятности превышения, величиной подпора у насыпи, вероятной высотой набега волны на откос и нормируемым конструктивным запасом.

Проектирование регуляционных и защитных сооружений: струенаправляющих дамб, траверсов, полузапруд, спрямлений русел, укреплений – сопровождается специальными расчетами.

 

 

МОСТА

 

Русла рек формируются от разных по высоте паводков в течение длительного времени. При этом размеры русел рек в пределах каждого конкретного участка остаются достаточно устойчивыми во времени. Размеры русел рек определяются не по всем расходам, проходящим через данное сечение долины, а лишь по проходящей на его ширине частью общего расхода – руслового бытового расхода (Q_рб). Сооружение мостового перехода не меняет общего расхода, проходящего через данное сечение, но меняет на участках, прилегающих к мостовому переходу, естественное распределение общего расхода между руслом и поймами. Чем больше относительная часть расхода, проходящего по поймам, и чем чаще они затопляются в паводки, тем в большей степени мостовой переход меняет естественный русловой режим реки на участке своего влияния и тем большие размеры мостового перехода могут быть приняты. Именно поэтому правильное определение отверстия моста и связанного с ним прогноза деформации русла имеет важнейшее значение для работы мостового перехода. По данным многолетних наблюдений основная причина повреждения мостов — это опасные подмывы опор, которые обусловлены принятыми отверстиями мостов и глубиной заложения фундаментов.

Отверстием моста называется расстояние между передними гранями устоев (или конусов), определяемое на отметке расчётного уровня воды (РСУ). Схема моста определяется размерами пролётных строений, их типом и числом, а также последовательностью расположения пролётов. Чем выше опоры, тем выгоднее использовать пролётные строения больших длин. Глубина заложения фундаментов опор зависит от глубины общего размыва и глубины воронки местного размыва дна реки у опоры. Общая глубина размыва зависит от размера отверстия моста, при этом глубины размыва в разных частях отверстия моста различны.

Для большинства переходов через равнинные реки рациональная величина отверстия моста L_M находится в диапазоне:

,

где B _{р.б( max )} – бытовая ширина устойчивого русла;

 ‑ ширина русла с учётом подмостовых уширений (срезок);

Q и Q _р.б. – расчётные расходы, проходящие в русле и в речной долине;

х = 0,5 для несвязных грунтов.

 

Последовательность расчёта коэффициента размыва:

1) Назначив длину отверстия моста L и разместив его в пределах живого сечения, определяют площадь живого сечения до размыва ω _д.р.;

2) Определяют величину удельного расхода при заданном значении L:

;

3) Вычисляют среднюю глубину потока после размыва:

,

где g = 9,81 (м/с²) – ускорение свободного падения;

d = 0,0025 (м) – средний размер (диаметр) фракций;

β = 1 – коэффициент стеснения потока;

4) Вычисляют площадь живого сечения после размыва:

;

5) Определяют коэффициент общего размыва:

;

6) Заносят данные расчёта в таблицу (табл. 9).

 

Таблица 9

	L	q удел	h др	h пр	P коэф разм
L1	360	13,64	2,65	7,265	2,74
L2	770	6,38	2,06	4,05	1,96	L моста=	868,856
						Lприн=	891,78

 

 

Повторив расчёт коэффициента размыва три раза, строим график зависимости коэффициента размыва P от длины отверстия моста L (рис. 4) и определяем по графику значение L при P = 1,727.

 

График зависимости P(L) (рис. 4)

 

По графику назначаем окончательную длину отверстия моста L =891,78 м. Данный мост будет располагаться на отметке 288,98 м. Схема моста будет выглядеть следующим образом:

1) Левая пойма –шесть пролётов длиной 45,80 м;

2) Русло –два пролёта длиной 111,09 м, один – 66,94 м;

3) Правая пойма – два пролёта длиной 66,94 м, шесть – 45,80 м;

4) Количество мостовых опор – 17.

 

У ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ОПОРЫ МОСТА

 

Местный размыв является результатом локального нарушения гидравлической структуры потока при обтекании опор мостов, голов струенаправляющих дамб, траверсов и т.д. Местный размыв наиболее опасен для опор мостов. Развиваясь у передней грани, он может привести к потере их устойчивости (по этой причине подмытая опора всегда падает вверх по течению). В связи с этим при фундировании опор мостов помимо природных русловых деформаций и общего размыва необходимо учитывать местный размыв у их передних граней.

Величина местного размыва у опоры моста рассчитывается по формуле:

,

k – коэффициент, зависящий от относительной глубины потока (0,37);

k_ф – коэффициент, учитывающий форму опоры (0,85);

d – диаметр частиц грунта;

v – скорость набегания потока на опору;

 

Таблица 11.

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Строительные нормы и правила. Автомобильные дороги: Нормы проектирования. СНиП 2.05.02-85. М.: Стройиздат, 1986.

2. Бабков В.Ф. и др. Проектирование автомобильных дорог. Ч.1. М.: Транспорт, 1987.

3. Порожняков В.С. Автомобильные дороги. Примеры проектирования. М.: Транспорт, 1963.

4. Ганьшин В.Н., Хренов Л.С. Таблица для разбивки круговых и переходных кривых. М.: Недра, 1985.

5. Лавриненко Л.Л. Изыскания и проектирование автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1991.

6. Кузьмичева О.В. Методическое пособие: Разработка вариантов и методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Изыскания и проектирование автомобильных дорог». М.: Московский автомобильно-дорожный колледж им. А.А. Николаева, 2008.

7. Алексеев В.И., Новодзинский А.Л., Клевеко В.И. Проектирование мостовых переходов: методические указания. Пермь: Издательство Пермского государственного технического университета, 2011.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1.	ВВОДНАЯ ЧАСТЬ …………………...……………………...................		3
2.	РАСЧЁТ РАСХОДОВ ВОДОТОКА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЕЙ ВОДЫ В СТВОРЕ ВОДОМЕРНОГО ПОСТА ……….		6
3.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ И УРОВНЕЙ ВЫСОКИХ

ВОД ПРИ ЗАДАННОЙ ВЕРОЯТНОСТИ ПРЕВЫШЕНИЯ……..

9

  4.