Проектирование мостовых переходов
..pdf
где νб, νм – соответственно бытовая скорость всего потока и средняя скорость течения под мостом с учетом подпора и размыва;
g – ускорение силы тяжести;
εм – относительный подмостовой подпор,
εм = |
hм +∆Z |
; |
(55) |
|
|||
|
hм |
|
|
hм – средняя скорость под мостом до размыва;
αб, αм – коэффициенты Корриолиса в бытовом и подмостовом сечениях, могут быть определены по формуле
αб = |
ν3 |
ω +v3Σω |
|
|
|
(56) |
|
р |
р п |
п |
|||||
|
|
+ 0,2; |
|
||||
ν(ωр +Σωп) |
|
||||||
αм = (αб |
−1, 2) |
Lм − Врб |
+1, 2, |
(57) |
|||
|
|||||||
|
|
|
В − |
В |
|
||
|
|
0 |
|
рб |
|
||
где νр, νп – скорости на русловой и пойменных частях живого сечения;
ν – средняя скорость по течению; ωр, Σωп – площади русловой и пойменных частей живого сечения. Корректив подмостового подпора
|
|
|
|
P2 |
|
|
||
К |
|
= |
ω |
|
при P ≤1,2; |
(58) |
||
|
3 β2 |
|||||||
|
м |
|
|
ω |
|
|||
Км = |
|
1,5 |
|
при Pω > 1,2. |
(59) |
|||
3 β2 P |
||||||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
ω |
|
|
||
7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОДХОДОВ К МОСТАМ И РЕГУЛЯЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЙ
Насыпи подходов проектируют исходя из самых неблагоприятных условий их работы. Пойменная насыпь может быть разделена на характерные участки: спуск с берега речной долины на пойму;
41
Стр. 41 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
участок насыпи с минимально допустимым возвышением бровки над водой; подъем к мосту, обычно значительно возвышающийся над уровнем воды (рис. 10). Большая высота уровня проезда по мосту по сравнению с участком насыпи минимальной высоты объясняется необходимостью выдержать подмостовой габарит, а также значительной конструктивной высотой пролетных строений, особенно с ездой поверху.
Рис. 10. Продольный профиль пойменной насыпи
Выход с поймы на коренной берег речной долины (рис. 10, участок I) проектируется как обычная дорога, так как эта часть подхода является сопрягающей между пойменной насыпью и незатопляемой дорогой вне пределов речной долины.
Минимальную отметку бровки насыпи (рис. 10, участок II) определяют по формуле
H нас |
= РУВВ |
P % |
+∆Z |
н |
+ h +0,5, |
(60) |
min |
|
|
наб |
|
|
где ∆Zн – подпор у насыпи; |
|
|
|
|
hнаб – высота набега волны на откос (рис. 10), вычисляемая по |
|||
|
формуле |
4,3(2hв ) Кш |
|
|
|
h = |
, |
(61) |
|
|
|
|||
|
наб |
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
где Кш – коэффициент, характеризующий шероховатость откоса и |
|||
|
зависящий от типа покрытия откоса: |
|
|
|
|
сплошное непроницаемое гладкое покрытие (асфальтобетон, |
|||
|
монолитный бетон)................................................................................ |
|
|
1; |
|
42 |
|
|
|
Стр. 42 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
|
|
|
Стр. 43
H пр |
= H |
P% |
+Г |
н |
+ h , |
(63) |
min |
|
|
кон |
|
где HP % – расчетный уровень высокой воды с заданной вероятностью превышения;
hнаб – высота набега волны на откос (рис. 11), вычисляемая по формуле (61);
Гн – подъем (габарит) пролетных строений (или опорных частей) над уровнем воды, в несудоходных пролетах равный 0,75 м при расчетном уровне воды. При редком карчеходе эта норма повышается до1,5 м, а при интенсивном – до 2 м;
hкон – высота конструкции.
Минимальная отметка проезжей части для мостов через судоходные реки
H пр |
= РСУ+ Г |
c |
+ h , |
(64) |
min |
|
кон |
|
где РСУ – расчетный судоходный уровень; Гс – судоходный габарит, отсчитываемый от РСУ и назначаемый,
соответственно, классу пересекаемого водного путипо табл. 14. Подмостовым габаритом называют предельное, нормальное
к направлению течения очертания границ пространство в пролете моста, которое должно оставаться свободным для беспрепятственного пропуска судов и плотов, и внутрь которого не должны вдаваться никакие элементы моста или расположенных на нем устройств, включая навигационные знаки.
По ГОСТ 26775–97 все судоходные реки делятся на семь классов по судоходству. Класс реки определяют органы речного флота.
Очертания и размеры подмостовых габаритов судоходных неразводных и разводных пролетов мостов в зависимости от класса водного пути должны соответствовать указанным на рис. 12 и в табл. 14.
Очертание подмостового габарита должно быть прямоугольным и соответствовать указанному на рис. 12 контуру АВСDА.
44
Стр. 44 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
Рис. 12. Подмостовой габарит неразводного судоходного пролета моста: АВСDА и АЕFКLDА – контуры подмостового габарита; РСУ – расчетный высокий судоходный уровень воды; НСУ − наинизший (меженный) судоходный уровень воды; h – высота подмостового габарита над РСУ; b – ширинаподмостового габарита; d – гарантированнаяглубинасудового ходанаперспективу; a – амплитудаколебаний уровнейводымеждуРСУ иПУ
Таблица 1 4
|
Класс |
Глубина судового хода |
Высота |
Ширина подмостового |
||
|
водного пути |
на перспективу (по всей |
подмосто- |
габарита, м, не менее |
||
|
(участка) |
ширине судоходного |
вого габа- |
для пролета |
||
|
|
пролета), м |
рита, м, не |
|
|
|
|
|
гаранти- |
средненави- |
менее |
неразвод- |
разводного |
|
|
рованная |
гационная |
|
ного |
|
|
Сверхмаги- |
|
|
|
|
|
|
стральные |
Св. 3,2 |
Св. 3,4 |
17,0 |
140 |
60 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
Магистраль- |
|
|
|
|
|
|
ные |
Св. 2,5 до |
Св. 2,9 до 3,4 |
15,0 |
140 |
60 |
|
2 |
3,2 |
|
|
|
|
|
3 |
Св. 1,9 до |
Св. 2,3 до 2,9 |
13,5 |
120 |
50 |
|
|
2,5 |
|
|
|
|
|
4 |
Св. 1,5 до |
Св. 1,7 до 2,3 |
12,0 |
120 |
40 |
|
|
1,9 |
|
|
|
|
|
Местного |
|
|
|
|
|
|
значения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
45 |
Стр. 45 |
|
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
|
|
||
|
|
|
Окончание |
табл. 1 4 |
|
|
|
|
|
|
|
Класс |
Глубина судового хода |
Высота |
Ширина подмостового |
||
водного пути |
на перспективу (по всей |
подмосто- |
габарита, м, не менее |
||
(участка) |
ширине судоходного |
вого габа- |
для пролета |
||
|
пролета), м |
рита, м, не |
|
|
|
|
гаранти- |
средненави- |
менее |
неразвод- |
разводного |
|
рованная |
гационная |
|
ного |
|
5 |
Св. 1,1 до |
Св. 1,3 до 1,7 |
10,5 |
100/60 |
30 |
6 |
1,5 |
|
|
|
|
Св. 0,7 до |
Св. 0,9 до 1,3 |
9,5 |
60/40 |
– |
|
7 |
1,1 |
|
|
|
|
0,7 и ме- |
От 0,6 до 0,9 |
7,0 |
40/30 |
– |
|
|
нее |
|
|
|
|
Примечание. В знаменателе приведена ширина для второго и последующих судоходных пролетов.
На участках водных путей 1–4-го классов для неразводных пролетов мостов с криволинейным очертанием нижнего пояса пролетных строений, располагаемых в стесненных условиях (в пределах городов и подходов к ним, вблизи транспортных узлов, на автомобильных дорогах со сложными развязками на берегах и в других обоснованных случаях), допускается принимать очертание подмостового габарита по контуру АЕFКLDA (см. рис. 12). При этом высоту h1 и ширину b1 устанавливают по согласованию с органами, регулирующими судоходство, но неменее, соответственно, 0,7h и0,7b.
В неразводных пролетах допускается снижать ширину подмостового габарита b, м:
– в пролете, предназначенном для движения плавучих средств только вниз по течению при отсутствии плотоперевозок на водных путях:
4-го класса – до 100;
5-го класса – до 80;
6-го класса – до 40;
7-го класса – до 30;
46
Стр. 46 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
– в пролете, предназначенном для движения плавучих средств только вверх по течению при средней скорости течения в меженный период, превышающей 0,5 м/с, на водных путях:
1-го класса – до 120;
2-го класса – до 100; 3-го и 4-го классов – до 80.
При этом очертание подмостового габарита должно быть только прямоугольным.
Расположение и количество судоходных пролетов должны быть выбраны на основе прогноза возможных русловых переформирований, но, как правило, не менее двух: один для взводного и один для сплавного судоходства. Судоходный пролет можно считать действующим только в том случае, если на всей его ширине могут плавать суда даже при наинизшем уровне воды, причем в любой точке пролета должна быть обеспечена глубина, требуемая по классу водного пути.
Размеры судоходных пролетов могут быть неравными. Величина пролетов для сплавного судоходства принимается несколько большей, чем для взводного. Это делается в связи с тем, что идущие вниз по течению суда из-за увеличения скорости воды у моста приоб-
Рис. 13. Схема к определению РСУ ретают рыскливость, управле- ние ими затрудняется, возника-
ет опасность навала судов на опоры моста.
В рамках курсового проекта расчетный судоходный уровень (РСУ) определяется следующим образом: задаются вероятностью превышения расчетного паводка а (по табл. 15) и либо устанавливают отметку паводка по клетчатке вероятностей максимальных уровней, либо определяют отметку паводка по номеру расчетного половодья в ранжированном ряду максимальных уровней:
47
Стр. 47 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
№ = а (n + 1). |
(65) |
Определив уровень паводка, устанавливают также и среднюю за все годы продолжительность навигации Т в сутках (в общем случае принимается продолжительность периода, когда река свободна от ледостава и других ледяных образований). Разрешается, чтобы во время половодья с вероятностью превышения а расчетный судоходный уровень был превышен в течение нескольких дней t, причем допустимая продолжительность определяется формулой
t = |
K T |
, |
(66) |
|
100 |
||||
|
|
|
где K – коэффициент допускаемого снижения продолжительности физической навигации (доля потерянного навигационного времени по сравнению с полной продолжительностью навигации), принимается по табл. 15.
Для установления расчетного судоходного уровня строят график (рис. 13) ежедневных уровней в расчетном году и наносят на нем этот уровень таким образом, чтобы более высокие, чем он, уровни наблюдались не более чем t сут.
Таблица 1 5
Класс водных |
а |
K |
Класс водных |
a |
K |
путей |
|
|
путей |
|
|
I |
0,02 |
5 |
V |
0,05 |
3 |
II |
0,03 |
6 |
VI |
0,04 |
2 |
III |
0,04 |
6 |
VII |
0,04 |
2 |
IV |
0,05 |
5 |
|
|
|
Пойменная насыпь в месте примыкания к мосту заканчивается конусом. Ширину пойменной насыпи поверху назначают в соответствии с категорией дороги, а крутизну откосов – в зависимости от высоты насыпи и условий ее работы. Надводную часть высокой насыпи на подъеме к мосту проектируют как обычную дорожную насыпь. Откос, омываемый водой, проектируют не круче, чем 1:2,
48
Стр. 48 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
с уположением на 14 на каждые 6–8 м высоты. Сухой и омываемый
откосы сопрягают горизонтальной площадкой – бермой шириной 2– 3 м, устраиваемой на уровне низкой пойменной насыпи (рис. 14, а). Устройство бермы обеспечивает пригрузку нижней части откоса насыпи и увеличивает ее устойчивость. Откосы низких насыпей (рис. 14, б), омываемых практически на всей высоте, проектируют с крутизной не более 1:2, начиная непосредственно от бровки, с упо-
ложением на 14 на каждые 6–8 м высоты.
Наиболее частыми повреждениями пойменных насыпей являются обрушение откосов, размыв откосов продольными течениями и разрушение их волнами и льдинами. С целью защиты пойменных насыпей от продольных течений применяют различные меры, которые могут быть пас-
сивными, т.е. не устраняющими причин подмывов, и активными. Для пассивной защиты насыпей от продольных течений устраивают различного рода откосные укрепления, тип которых назначают в зависимостиот скорости течения у откоса насыпи (табл. 16).
Таблица 1 6
|
Типы укреплений |
|
Допускаемые |
||
|
|
|
|
скорость |
высота |
|
|
|
|
течения, м/с |
волны, м |
|
Железобетонные |
плиты сборного |
покрытия |
|
|
|
размером 2,5×3,0 м при толщине, см: |
|
|
|
|
|
|
15 |
|
3,5 |
1,0 |
|
|
20 |
|
4,0 |
1,5 |
|
Железобетонные плиты, омоноличенные по |
|
|
||
|
контуру, размером 2,5×3,0 м при толщине, см: |
|
|
||
|
|
10 |
|
2,5 |
1,0 |
|
|
|
|
|
49 |
Стр. 49 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
|
|||
Окончание |
табл. 1 6 |
|
|
|
|
Типы укреплений |
Допускаемые |
|
|
скорость |
высота |
|
течения, м/с |
волны, м |
15 |
3,0 |
2,0 |
20 |
3,3 |
3,0 |
Сборные бетонные плиты размером 1,0×1,0 м |
|
|
при толщине, см: |
|
|
16 |
3,0 |
0,6 |
20 |
3,5 |
0,7 |
Каменная наброска из булыжного или рваного |
|
|
камня размером, см: |
|
|
15–20 |
3,0–4,0 |
0,3 |
25–30 |
3,8–5,0 |
0,4 |
40–50 |
5,0–6,0 |
0,5 |
Гибкий ковер из железобетонных плит |
3,0 |
1,5 |
Асфальтобетонные тюфяки |
3,5 |
0,6 |
Габионная кладка |
4,0–6,0 |
1,5 |
Габионные тюфяки |
6,0 |
0,6 |
Хворостяные тюфяки |
3,0 |
0,2 |
Посадка кустарника сплошная |
3,0 |
0,5 |
Одерновка сплошная |
1,0 |
0,2 |
Засев травами |
Непотопляемые |
откосы |
Укрепление откоса всегда заканчивается внизу устройством упора (рис. 15, а), защищающего его подошву от подмыва. Глубину заложения и объем упора назначают исходя из ожидаемого местного размыва у сооружения. Обычно упоры (рисбермы) не применяют при размывах более 3 м.
Ширина упора при откосах круче 1:2, достаточная для удержания укрепления на откосе, может быть определена следующим расчетом (рис. 15, б):
Рис. 15. Схема к расчету упора откосного укрепления
50
Стр. 50 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |