книги / Проектирование подходов к мостам

Таблица 15

К расчету устойчивости откоса пойменной насыпи

№	Расстоя­		Угол		Площадь отсеков		Рес грунта		Общий	Сила^
отсека	ние	з с п д	Q	со& б	сухой	водона­	сухого	водона­	гес	кН/м
	X , м				части	сыщен-	Сь»	сыщен­	отсеков
					& С,М2	ной		ного Gg)
						части	кН/м	кК/'м	G -Г
									кН/м
1
2
3
4
5
и т .д .
6 - 1
С
						Г А г ,			Г	Д	Г г ,
									кН/м		кН/м

13. Находят по чертежу длину сухой части кривой скольже­ ния /_,е , ч, и водонясыщенной Lg , м.

14.Для каждой из намеченных кривых скольжения (1,П,Ш,1У

иУ ) определяют значение коэффициента устойчивости К , кото­ рый представляет собой отношение суммы удерживающих сил к сум­ ме сил сдвигающих,

			____ f Z U ( + c c L c + CgL$
' Z T + Z D ~ Z T +				'
где C c	-	сцепление	сухого грунта,	кПа;
Cg	-	сцепление	водонасыщенного	грунта, кПа;
V воды	"	удельный	вес воды, кН/ч3 ;

- гидравлический градиент; _ суммарная площадь всех отсеков водонасыщенной части

грунта, ч2 .

15. Подсчитанные по формуле (3 1 ) значения коэффициента устой­ чивости К откладывают из соответствующего центра перпендику­ лярно к линии OJ/ (с и с .37) , а затем графическим построением определяют минимальный коэффициент устойчивости и соответствую­

щую ему кривую скольжения.		На р и с.37	минимальным является коэф­
фициент устойчивости	K g	. Ему. соответствует			кривая скольже­
ния Ш, проходящая через ось земляного полотна.
Минимальный коэффициент устойчивости пойменной						насыпи дол­
жен быть не менее 1,3 [зо]		. Если в	результате		расчета коэф­
фициент устойчивости	получится менее		1 ,3 ,	то нужно		уменьшить
крутизну откосов пойменной насыпи, уширить				бермы или ввести
дополнительные бермы, а затем повторить весь расчет.
Определение коэффициента устойчивости				К	по формуле		(3 1 )
производят в тех случаях, когда пойменная				насыпь отсыпается			из
супесчаных и суглинистых грунтов.
Пойменная насыпь, возведенная из среднезернистых и крупно­
зернистых, песков, обладает		высокой фильтрационной				способностью.
Уровень грунтовой .воды в теле такой			насыпи	следует		за уровнем

воды на ее откосе в течение всего периода подъема и спада пой­ менной воды (с м .п .З ) . Кривая депрессии близка к горизонтальной прямой, и сила гидродинамического давления воды практически от­ сутствует. Кроме того, силы сцепления в песчаных грунтах весьма малы, и ими можно пренебречь.

72

Поэтому коэффициент устойчивости пойменной насыпи, отсыпан­ ной из песка, определяют по формуле

К ■-	f z :	j {
	1ZT	(32)

Глинистые грунты являются практически водонепроницаемыми. В результате этого пойменные насыпи, отсыпанные из глины, не.под­ вергаются гидродинамическому воздействию воды. При определении веса грунта в пределах каждого отсека учитывают его удельный вес в сухом состоянии.

Поэтому коэффициент устойчивости пойменной насыпи, возведен­ ной из глинистых грк.утов, следует определять по формуле

/ И М + cL

(зз)

к - — S T —

Численные значения физико-механических характеристик грунтов, применяемых для отсыпки; пойменных насыпей, устанавливают на ос­ новании результатов инженерно-геологических изысканий и испыта­

ний грунтов в		лаборатории. Если данные лабораторных исследований
отсутствуют,		то принимают средние значения физико-механических
характеристик		грунтов-, приведенные в прилож. 5 и 6.
Пример	расчета устойчивости откосов высокой пойменной насыпи
приведен в	работе [ в ] .
	14. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ ТОЛЩИНЫ ЛЬДА
		У МОСТОВОГО ПЕРЕХОДА
При проектировании, мостовых переходов			через реки, на которых
в зимний период образуется ледяной покров,			необходимо учитывать
воздействие льда на откосы пойменных насыпей. Для этого нужно
знать расчетную толщину льда.
В тех	случаях, когда на реке имеются водомерные посты с дан­

ными многолетних наблюдений за толщиной льда, его расчетную тол­ щину определяют методом математической статистики. При атом ис­ пользуют данные наблюдений на ближайшем к мостовому переходу во­ домерном посту.

Если водомерные посты находятся выше и ниже створа мостового

73

перехода, а период наблюдений за толщиной льда на них примерно одинаков, то рекомендуется использовать материалы водомерного

поста, расположенного выше по		течению.	Это объясняется тем, что
в период ледохода к мостовому		переходу	подходит лед,	который
формируется в верхнем бьефе.
За расчетную толщину льда		принимают толщину,		равную
0 ,8 от наибольшей за зимний период толщины 1%~ной вероятности
превышения	у% )> то есть
	hj>(Pr
Для определения величины		обрабатывают ряд		годовых
максимальных толщин льда		. Задача решается в следующей,

последовательности.

1. Измеренные на водомерном посту годовые максимальные тол­

щины льда hjf		располагают в		убывающем порядке (графа 3				табл. 1 6),
пои чем каждой толщине льда присваивают свой порядковый номер
и указывают соответствующий				календарный		год (графы	1 и 2 т а б л .16).
							Таблица		16
К определению наибольшей					за зимний	период толщины льда
	1 #-ной		вероятности		превышения
№	Годы		Толщины льда			Эмпирическая		превышения
члена	наблюдений		h п ,	см, в убы­		вероятность
ряда			вающем порядке			толщин	.льда	р	, %
1	2		и		3		4
			г'л Cm с/х)
3
П				Cm in )
2.	Находят	эмпирическую		вероятность		превышения	р	макси­

мальных толщин льда для каждого года наблюдений по формуле ( 8 ) и

заполняют графу 4	табл. 16.
3. Наносят на	клетчатку вероятностей нормального распределе­
ния (р и с .39) значения максимальных толщин льда		(графа 3

'Ч

Чч

"о.

N

ч

	!	2	5	Ю	г о 3 0	5 0		?0	80	90 91/	98 99
										Л	°/о
		Рис.39. График h j —J(p) и его							экстраполяция
табл.16) и их эмпирической вероятности превышения р											(графа 4
табл .16) . По точкам проводят						плавную кривую,				представляющую со­
бой	график	зависимости /7^ = f ( p ) (сплошная линия на р и с.3 9 ) .
	4.	Полученный график экстраполируютдо вероятности превыше­
ния	р = 1% ('экстраполированный						участок		графика показан пунк­
тирной линией ) . В результате этого находят толщину льда
Затем определяют расчетную толщину льда										= 0,Я	фо/0у•
	Пример определения расчетной толщины льда у мостового перехо­
да методом		математической статистики приведен в книге									[ l 2 ] .
	При небольшом			числе	лет наблюдений			(менее		15 л е т)	, когда
экстраполяция			графика		hj, = f ( p )		оказывается недостаточно точ­
ной,	за расчетную			толщину льда		п^ф)		принимают наибольшую тол -
щину, установленную в период изысканий мостового перехода.
	При отсутствии			натурных данных расчетную толщину льда Ь ^ф у
см,	определяют		по	приближенной эмпирической формуле Ф.И.Быдина
											(34)

75

гдр 2 3 1 - наибольшая за все годы наблюдении сумма отрицатель­ ных среднесуточных температур воздуха, °С, за зимний период с момента ледостава до начала снеготаяния (принимается по. дан­ ным ближайшей метеорологической станции ) .

Например, если ZJ t = 2130°, то расчетная толщина льда

Ь^(р) = 2 \ fz t = 2\[Ш > = 92 с м .

15. УКРЕПЛЕНЛЕ ОТКОСОВ ПОЙМЕННЫХ НАСЫПЕЙ

Укрепление откосов пойменных насыпей является одним из наи­ более важных условий обеспечения их прочности и устойчивости.

Как указывалось в п.З, пойменные насыпи работают в условиях периодического воздействия воды, текущей вдоль их откосов, вет­ ровых волн .движущихся льдин, карчехода, атмосферных осадков и талых вод. При подъел» уровня воды в реке наблюдается явление инфильтрации. В период спада уровня может происходить суффозия грунта. Под влиянием разности уровней воды на верховом и низо­ вом откосах пойменной насыпи возникает сквозная фильтрация ч е -. рез тело насыпи. Сухие откосы пойменных насыпей подвергаются выветриванию.

При недостаточном укреплении откосов пойменных насыпей воз­ никают местные деформации, которые вызывают сползание вышёряоположенного грунта. В результате этого происходит разрушение насыпи.

Укрепление откосов пойменных насыпей должно противодейство­ вать указанным выше процессам, а именно:

1 ) размыву и подмыву грунта насыпи текущей водой;

2 ) ударам ветровых волн;

3 ) ударам движущихся льдин;

4 ) карчеходу;

5 ) смыву грунта насыпи атмосферными осадками и талыми во­

дами;
6 ) инфильтрации воды в грунт насыпи;
7 ) суффозии грунта;
8 ) сквозной фильтрации воды через	тело	насыпи;
9 ) выветриванию грунта.
Применяемые в настоящее время способы укрепления откосов
пойменных насыпей 'ложно подразделить	на три	группы:

76

	1) укрепление грунтов	откоса насыпи (засев откоса травами
и	создание растительного	покрова,	посадка кустарника и т .д .) ;
	2 ) устройство защитных одежд		из дерна и древесных	материа­
лов (одерновка, хворостяные и фашинные тюфяки и т .д .)				;
	3 ) устройство защитных одежд из каченных материалов и бе -
тона (каменная наброска,		одиночное и двойное мощение,		габион­
ная кладка, габионные тюфяки, бетонные и железобетонные плиты
и	т .д .) .

Основными факторами, от которых зависит выбор типа укрепле­ ния откосов пойменных насыпей, являются:

1)	скорость течения	воды вдоль откосов	насыпи;
2 )	высота ветровой	волны (см .н .1 0 ) ;
3 )	толщина льда при	ледоходе (с м .п .1 4 )	;
4 )	крутизна укрепляемого откоса насып» (см .п .1 2 ) .
Для предварительного выбора типа укрепления откосов поймен­

ных насыпей рекомендуется пользоваться данными, приведенными в

прилож.7.		Эти данные		получены на основании обобщения опыта экс­
плуатации		различных		типов укрепления.
При выборе типа укрепления откосов пойменных насыпей необхо­
димо учитывать			следующие факторы:
1 )	высоту		откоса	насыпи;
2 ) физико-механические свойства и состояние укрепляемого
грунта;
3 ) количество атмосферных осадков, их интенсивность и время
выпадения;
4 ) наличие грунтовых вод и их химический состав;
&)	наличие местных строительных материалов;
6 )	время производства работ по возведению пойменных насыпей;
7 )	срок постройки мостового перехода;

8 ) возможность механизации производства укрепительных работ. Для укрепления откосов пойменных насыпей нужно применять та­

кие материалы, которые удовлетворяют следующим условиям: имеют достаточную ппочностъ, не размываются, обладают длительным сро­ ком службы и не являются дефицитными.

Рекомендуется назначать такой тип укрепления, который был бы экономически выгодным, не требовал привозных материалов и не вы­ зывал затруднений в процессе его содержания и ремонта. Следует отдавать предпочтение индустриальным типам укрепления, которые допускают механизацию производства работ. К таким типам укрепле­ ния относятся, наприюр, бетонные и железобетонные плиты, гибкие

77

покрытия из бетонных и железобетонных плит и каменные наброски. Каченное мощение, габионная кладка, габионные тюфяки, хво­

ростяные и фашинные тюфяки требуют больших затрат ручного тру­ да. Поэтому они имеют ограниченную область применения. Их ис­ пользуют только при небольших объемах работ.

Укрепление откосов производят как с верховой, так и с ни­ зовой стороны пойменной насыпи. Однако тип укрепления верхово­ го и низового откосов, как правило, принимают разный. Верховой откос обычно укрепляют сильнее, чем низовой. Это объясняется прежде всего тем, что скорости течения вдоль верхового откоса

пойменной насыпи значительно больше, чем вдоль низового. Иног­ да течение вдоль низового откоса вообще отсутствует. Такие слу­ чаи неоднократно наблюдались в опытах, выполненных автором на жестких и размываемых моделях нормальных и косых мостовых пере­ ходов [2 5 ,2 6 ,2 7 ,2 9 ] . В этом отношении наиболее характерным яв­ ляется косое пересечение реки мостовым’ переходом при отклонении пойменной насыпи вверх по течению (р и с .4 0 ) . Здесь скорости те­ чения вдоль верхового откоса пойменной насыпи достаточно высокие, тогда как вдоль низового откоса течение практически отсутствует.

Р ис.40.	Схема косого	пересечения реки	мостовым		переходом
с	отклонением	пойменной насыпи:	вверх	по	течению:
1 - коренное русло;		2 - пойма; ОС	- угол	косины

78

Во время ледохода движущиеся льдины оказывают более силь­

ное воздействие на верховой откос, чем на низовой. ?то также приводит к необходимости более сильного укрепления верхового откоса пойменной насыпи.

Что же касается ветровых волн, то в зависимости от господ­ ствующего направления ветра и длины разгона они в одних слу­

чаях могут оказызать более' сильное	воздействие на верховой
откос пойменной иаенпи, а в других -	на низовой. Это необхо­
димо учитывать при назначении типа и размеров укрепления вер­
хового и низового откосов.

На протяжении одного и того же откоса пойменной насыпи (верхового или низового) могут применяться различные типы

^укреплений на разных участках в зависимости от тех условий, в которых эти участки работают. Например, участки пойменных на­ сыпей, прилегающие к границам разлива высоких вод, где глубины потока и скорости течения сравнительно небольшие, требуют не

такого мощного		укрепления, как	участки,	которые находятся вбли­
зи моста,	где	глубина потока и	скорости	течения имеют большие
значения.
В тех	случаях, когда пойменная насыпь пересекает озера, ста­

роречья и протоки, в местах их пересечения необходимо назначать такой тип укрепления откосов, который является пригодным для условий постоянного, а не периодического подтопления, то есть следует принимать более мощный тип укрепления откосов, чем на остальных участках пойменной насыпи.

По высоте откоса также применяют различные типы укреплений. Откосы пойменных насыпей по высоте можно разбить на три зоны.

Р ис.41. Зоны откосов высокой пойменной насыпи	79

Зона I располагается выше .уровня с отметкой VBH, кото­

рая определяется по формуле (5>) . X этой зоне относятся нахо­ дящиеся выше берм откосы высоких пойменных насыпей на участках подъема к мосту (р и с .41) .

Зона П располагается ниже уровня с отметкой УБП. К этой зоне относятся откосы низких пойменных насыпей (р и с .4 3 ) , а также откосы высоких пойменных насыпей, находящиеся ниже берм

(р и с.4 1 ) . В местах пересечения		пойменной	насыпь» озер, староре-
чий и протоков	зона II располагается между		уровнем с отметкой
V ЬИ и уровнем	меженных вод УЧВ	(р и с .4 3) .

Р ис.42. Зоны откосов низкой пойменной насыпи

Зона Ш находится ниже уровня меженных вод УЧВ. К этой золе относятся нижние части откосов пойменных насыпей на участках пересечения озер, староречйй и протоков (р и с.4 3 )

80