4.5. Расчет отверстия малого моста

Расчет отверстия моста производится в следующей последовательности:

1.Определяют бытовые характеристики водотока – бытовую глубину h_б и бытовую скорость v_б (в нестесненном русле методом последовтельных приближений).

1.1 Произвольно назначают h_б ;

1.2 При этой глубине по продольному профилю вычисляют площадь живого сечения w₁ . Поперечное сечение русла принимают треугольной формы (рис. 4.8), тогда w₁ = ½ h²_б (т₁ + т₂). (4,20)

Коэффициенты заложения склонов т₁ и т₂ определяют по формулам

т₁ = l₁ /(Н₁ – Н₂); т₂ = l₂ /(Н₃ – Н₂). (4,20)

1: т1		1: т2
^1Н	Н2	Н3
l1		l2

Рис. 4.8. Схема поперечного сечения лога

1.3. Определяют гидравлический радиус R . Для треугольных русел

R =½ h_б .

1.4. Вычисляют скорость воды в нестесненном русле:

v₁ = W√I_o , (4.21)

где W –скоростная характеристика, принимаемая по табл. 4.15 в зависимости от гидрвлического радиуса R и шероховатости русла n, принимемой по табл. 4.14;

I_o – уклон лога.

Табл.4.14

Значения русловых коэффициентов n и y

в формуле акдемик Павловского Н.Н.

Категория	Характеристика русла (по М.Ф. Срибному)	Русловые коэффициенты
		n	y
			R < 1,0 м	R > 1,0 м
1	Естественные русла с небольшими уклонами в весьма благоприятных условиях: чистое, прямое, незасоренное земляное русло (глина, песок, мелкий гравий); Io =0,0005 – 0,0008	0,025	1/4	1/5
2	То же,но галечно –гравийные русла; Io =0,008 – 0,001	0,030	1/4	1/5
3	Периодические потоки (большие и малые) при очень хорошим состоянии поверхности и формы лог; галечно –гравийные русла с более крупной глькой; Io =0,001 – 0,003	0,033	1/4	1/4
4	Земляные русла периодических водотоков (сухих логов) в благоприятных условмях; правильные, хорошо рзработанные галечниковые русла рек в нижнем течении; Io =0,003 – 0,007	0,040	1/3	1/4
5	Русла больших и средних рек значительно засоренные, извилистые и частично заросшие, каменистые с неспокойным течением; периодические (ливневые и весенние) водотоки, несущие при паводках заметное количество наносов с крупногалечным или покрытым травой и пр. ложем; Io =0,007 – 0,015	0,050	1/3	1/3
6	Русла периодических водотоков сильно засоренные и извилистые: галечно-валунные русл а горного типа (в среднем течении) с неправильной поверхностью водного зеркала; Io =0,015 – 0,05	0,065	1/3	1/3

Табл. 4.15

Скоростная характеристика W = C√R

R, м	Коэффициент шероховатости n
	0,020	0,025	0,030	0,033	0,040	0,050
0,1	9,7	7,1	5,5	5,5	4,5	3,4
0,2	16,0	12,0	9,5	9,3	7,5	6,8
0,3	21,0	16,2	13,1	12,5	10,4	7,9
0,4	26,2	20,2	16,3	15,4	12,6	9,9
0,5	30,6	23,8	19,4	18,1	14,9	11,7
0,6	34,8	27,3	22,4	20,6	17,0	13,5
0,8	42,7	33,9	28,0	25,4	21,2	16,8
1,0	50,0	40,0	33,3	30,0	25,0	20,0
1,2	56,5	45,5	38,0	33,3	28,6	23,0
1,4	62,4	50,5	42,2	38,3	32,1	25,9
1,6	68,4	55,4	46,6	42,3	35,6	28,8
1,8	73,5	60,0	50,5	46,0	38,8	31,5
2,0	78,9	64,5	54,4	49,8	42,0	34,2
2,5	91,5	75,1	63,8	58,6	49,7	40,6
3,0	103,0	86,1	72,6	66,8	57,	46,9
3,5		96,2		75,0	63,9	53,2
4,0		107,2		83,2	70,8	59,6
4,5		116,2		90.9	77,9	65,6
5,0		125,3		98,6	85,0	71,6
5,5		134,2		105,4	91,2	76,9
6,0		143,0		112,0	97,5	82,2
6,5		155,5		118,5	102,7	87,6
7,0		158,0		125,0	108,0	93,0
7,5		166,0		131,4	116,1	98,0
8,0		174,0		137,8	122,3	103,0

По полученной скорости при принятой глубине определяют расход

Q₁ = v₁ W₁ м3 /с и сравнивают его с расчетным расходом Q_р. Разница должна быть не более 5%.

При необходимости расчет повторяют, задаваясь другим значением h_б . Более трех попыток нахождения h_б делать не следует. В этом случае по трем точкам строят график зависимости Q от h_б и по Q_р находят необходимое значение h_б .

2. Рассчитывают критическую глубину потока:

h_к =α v² _доп /g = 0,1 v² _доп , (4.22)

где α – корректив скорости, принимается равным 1; v _доп - допускаемая скорость при критической глубине в звисимости от укрепления русла (табл. 4.16).

3.Определяют режим протекания потока под мостом:

h_б < 1,3 h_к – свободное истечение; (4.23)

h_б > 1,3 h_к –несвободное истечение; (4.24)

Табл.4.16

Допускемые средние скорости в естественных руслах и при укреплениях разных типов

Грунт или тип укрепления	Средняя глубина потока, м
	0,4	1,00	2,00	3,00
	Допускемые скорости, м/с
Малоплотные глины и суглинки	0,35	0,40	0,45	0,5
Среднеплотные глины и суглинки	0,70	0,85	0,95	1,10
Плотные глины и суглинки	1,0	1,2	1,40	1,50
Очень плотные глины и суглинки	1,40	1,70	1,90	2,10
Лессовые грунты средней плотности	0,6	0,70	0,80	0,85
Дерн плашмя	0,80	1,20	1,30	1,40
Дерн в стенку	1,50	1,80	2,00	2,20
Одиночная булыжная мостовая	2,2-2,5	3,0-3,5	3,5-4,0	3,8-4,3
Двойная мостовая из булыжник	3,1-3,6	3,7-4,3	4,3-5,0	4,6-5,4
Камення наброска	1,8-3,15	2,2-3,4	2,5-3,9	2,8-4,2
Бутовая кладка из камня млой прочности	2,90	3,50	4,00	4,40
Тоже на цементном растворе	5,80	7,00	8,10	8,70
Бетон и железобетон	4,2-7,5	5,0-9,0	5,70-10,0	6,2-11,0

4.Определяют отверстие моста b и подпор воды перед мостом Н:

при свободном истечении

Q_р

b= -------------, (4.25)

1,33Н^3/2

Н= 1,46v²_c /g, (4.26)

где v_c =1,1 v_доп ;

при несвободном истечении

Q_р

b=-------------, (4.27)

ε h_б v_доп

Н= h_б +0,05 v²_c /φ² , (4.28)

где ε и φ принимют по табл 4.17.

Табл.4.17

Коэффициенты сжатия потока ε и скорости φ

Сооружения	ε	φ
Мосты без конусов	0,80	0,83
Мосты с конусами	0,90	0,93

5.Округляют полученные значения отверстия в зависимости от принятых стандартных пролетных строений. По принятой величине отверстия b₁ пересчитывают скорость под мостом v_м :

при свободном истечении

3

v_м = √g Q_р / ε b₁, ; (4.29)

при несвободном истечении

Q_р

v_м =-------------, (4.30)

ε h_б b₁

По полученному значению v_м определяют h_к = v²_м /g, м. Сравнивают полученное знчение h_к с бытовой глубиной h_б по формулам (4.23) и (4.24). В случае изменения схемы протекания воды под мостом необходимо повторить расчет по требуемой схеме.