21. Унифицированные балки пролетных строений

Длина 1п,	Поперечное сечение	Высота Я,	Я/ip
м		м.

Плитные белки

SM

0.3

1/18,7

12

1/19.2

1/19

У

J32S

1/24 1/23,2

15 18

{

0,325

Ф

0.065

Ю

от

дЩ

0.023

вмч

Ребристые балки

1.8Щ

0,9

1/12,7

1/16 1/14,5

12

15 18

	^ i
	0.62

21 24

1/17 1/19,5

1,2

1.8М	t I
	0.S2

1/21,4 1/19

14 1,7

33

Щ!,1)

sat

С5"

0.15

й

В рассматриваемом примере

Я_м= 0,88 • 1,43 + 1,0 + 0,6 = 2,86 м.

При очень глубоком потоке воды в отводящем русле, т. е. при не­свободном истечении, когда в сжатом сечении поток будет надежно затоплен бытовой глубиной, т. е. при условии, что

Л« > 13 ft к = 1,45 Л_с= 0,7 ЗЯ\

так как h_c =0,9 h_K, ft рассчитывают по формуле

Я' - 1>45(ид_ОП/^).

При несвободном истечении необходимое отверстие моста

В = Q_c/eft₆u_flon, (9)

где А<5 - подвирают по следующим исходным данным: расчетному расходу 6_Р; поперечному сечению русла (дога) и его продольных уклонов у сооружения'coop; ^с - коэффициенту сжатия потока у входа в сооружение, <р — коэффициен­ту скорости потока в зависимости от формы береговых опор (табл. 22); u_non - допускаемая скорость потока.

22. Коэффициенты сжатия « н скорости V потока у входа в сооружение

Форма береговых опор	е	V
Обьнмые с конусами	0,9	0,9
С откосяыш крыльями	0,85	0,9
Выступающие из конусов	0,80	0,85

Бытовая глубина Ag, т. е. глубина нестесненного потока, необходи­ма для установления протекания воды под мостом. Как уже указыва­лось, при глубоком потоке воды в отводящем русле происходит не­свободный (затопленный) водослив, и отверстие можно рассчитать только после определения значения h^. Бытовую глубину обычно вы­числяют последовательным подбором положения УГВ — это наиболее трудоемкая часть гидравлического расчета отверстия моста.

Приведем упрощенный метод подбора ft<j потока треугольного сечения (рис.19). Если поперечное сечение русла имеет очертание тра­пеции или многоугольника, то его условия изменяют, придав очерта­ние треугольника, стороны которого примерно совпадают с контуром русла.

Пример. На ЯК"-33+80 расчетный расход Q_p = Qc = Q_n =19,10 м³/с, уклон лога у сооружений /«юр =37о₀, сумма коэффициентов заложе­ния откосов склонов лога1 = 1723 (см. рис. 19):

h h

I = m₁+m₂ = — + —,

H_t —H„ H_t — я,

ш

Wf-JJ ПК-33*80 ПК-35

Рис. 19. Поперечное сечение лога - русла на 77/0-33+80

80

I =

120

= 172,3.

189,60 - 188,60 189,90 - 188,60

В качестве первой прикидки значение Ад можно определить по эм­пирической формуле

где К - модуль расхода, К - Qpt \/i_CDOp; т - параметр, учитывающий коэффи­циент шероховатости русла (при хороших условиях в руслах, частично заросших, слабо извилистых т =0,55, при засоренных и заросших водотоках т = 0,61);

К = 19,10/ JH,003 = 348,7; Л '_б= 0,55 ^ 348,7/172,3 = 0,69.

По вычисленной бытовой глубине (Аб "0,69 м) определяют пло­щадь живого сечения со',гидравлический радиус потока Л , его бытовую скоростьug и расход Q', который сравнивают с расчетным. Если полу­ченный расход отличается от расчетного не более чем на 5%, то значе­ния Л б и и₀принимают к расчету. Если разница Q_p —Q'> 0,05 Q_p, задаются новым значением А Площадь живого сечения вычисляют по формуле

^ ш' =Ih%!2 = (1723 * 0,69^г)/2 = 41,0 м².

Склоченный периметр х' при г< 100 ^а/₀₀условно принимают равным ширине разлива водотока В. При треугольном русле его можно опре­делить по формуле

н it

X' = Ih'₆ = 172,3 • 0,69 = 118,9 м.

При значительной крутизне склонов живого сечения X' = h'₆ (у/1 +ctg² а +v/l +ctg²/3>.

Гидравлический радиус потока Л' вычисляют по формуле R' = a'fx' = 41/118,9 = 0,34 м.

При треугольном сечении русла R' =AJj/2 = 0,69/2 = 034 м.

Бытовая скорость потока иб - С y^R'coop ⁼ ^'V'coop>

где W' = С\J~ft' - скоростная характеристика, м/с, принимаемая по таблице 23 в зависимости от значенийR' и я (коэффициента шероховатости).

23. Скоростная характеристика W = C\j~R, м/с

	0,025
0,10	7,10
0,12	8,14
0,14	9,15
0,16	10,1
0,18	11,0
0,20	12,0
0,22	12,9
0,24	13,7
0,26	144
0,28	15,4
0,30	16,2
0,32	17,0
0,34	17,8
0,36	18,6
0,38	19,3
0,40	20,2
0,45	21,9
040	23,8
045	25,6
0,60	27,3
0,65	29,0
0,70	30,6
0,75	32,2
0,80	33,9
0,85	35,4
0,90	37,0
0,95	384
1,00	40,0

Коэффициент шероховатости п

о,озз

0,040

0,050

5,60 6,40 7,15 7,90 8,60 9,27 9,95 10,60 И,2 11,9 124 13*1

7. 14,2

8. 15,4

9. 18,1 19,4 20,6 22,0

9. 30,0

4(45 5,10 5,74 6,32 6,90 7,50 8,04 847 9,12 9,60 10,4 10,711,2

7. 12,1 12,6

9. 16,0

1. 19,2 20,2 21,2 22,2 23,1 24,1 25,0

3,36 3,86 4,36 4,86 5,30 5,75 6,19 6,62

4. 7,47 7,88 8,27 8,67

5. 9,46 9,85 10,8

7. 12,6 13,5

3. 15,2 16,0

8. 17,7

4. 19,2 20,0

Примечание: п принимается равным: 0,025 - для естественных зем­ляных русл в очень хороших условиях {чистых прямых незасореиных); 0,033 - для периодических водотоков при хорошем состоянии поверхности ложа;

0,040 - для сравнительно чистых русл постоянных равнинных водотоков в обыч­ных условиях (извилистых с некоторыми неправильностями в направлении струй или прямых, но с отмелями или промоинами), а также для земляных русл пе­риодических водотоков в относительно благоприятных условиях; 0,050 - для : значительно засоренных, частично заросших русл.

Qp-Q" = 19,10- 17,67 = 1,43 >0,05 0р= 0,05-19,10 = 0,96 м>/с.

Так как при Л' = 0,14 и земляном русле периодических водотоков в относительно благоприятных условиях с коэффициентом и - 0,040,W' = П ,2,a Vq = 11 а^/Шз =0,61 м/с.

Расход определяют по формуле

£?.' = 41,0-0,61 =25,01м³/с,так какQ'-Q_p = 25,01-19,10 =5,91 >0,05 б„ = =0,05 19,10 = 0,96 м*/с.

Задаются новым значением Ад =0,60. Устанавливают, что при данной глубине

w" = 31,0 м²; х" = Ю3,4 м; R" = 0,30 м; W" = 10,4 м/с; и б =0,57 м/с; Q" = 17,67 м³/с.

По двум полученным расходам строят график зависимости расхода от глубины потока (рис. 20) и по расчетному расходу Q_p = 19,10 м³/с, значение которого отложено на оси абсцисс, пунктирной сноской через линию зависимости на ось ординат находим, что Ад' » 0,62 м.

Аналогичным путем устанавливают, что со"'=33,1 м²; х" = 106,8 м;R'" = 0,31 м; W'" = 10,6 м/с;vj"' = 0,58 м/с и Q"' =19,20 м³/с; Q'" - -Qp = 19,20- 19,10=0,10 < 0,05fi_p=0,05 • 19,10 =0,96 м³/с.

Таким образом, полученную бытовую глубину Ад" = 0,62 м и быто­вую скорость и б' = 0,58 м/с принимаем за действительные.

Установление схемы водослива. Для этого по таблице 20 уточняют допускаемую скорость протекания воды и_допв зависимости от наме-

Рис. 20. График зависимости расхода воды от глубины потока

б=/(Ав)

чаемого типа укрепления или рода грунта (по табл. 19). В рассматри­ваемом примере для плотного суглинка и_доп= 1,0 м/с, тогда по формуле

^Ак_Р=»%mlg *0,1 и£_оп= 1²:9,81 = 0,10 м.

Так как й_б= 0,62 > 1,3 А_кр= 1,3 • 0,10 =0,13 м, то налицо несвобод­ный (затопленный) водослив (см. рис. 18, б), и отверстие моста опре­деляют по формуле (9), т. е.

В = Сс/СеАбУдоп) = 19,10/(0^» • 0,62 • 1,0) = 34,2 м.

Глубина потока перед мостом (напор) Н = й_б+ 0,05 (Удоп !я>²) -0,62 + 0,05 (1,0*/0,9^а) = 0,88 м,

ще Iр - коэффициент скорости, зависящий от устройства входа потока (формы береговых опор), принимают по таблице 22.

При несвободном истечении отверстие Всоответствует средней линии, т. е. находится на половине бытовой глубины (рис. 21).

Высоту моста, как и при свободном истечении, определяют по фор­муле (8). В рассматриваемом примере (при трех пролетах длиной по 12 м) h_KOH =0,6 + 0,3 =0,9 м:

Я_м= 0,88 • 0,88 + 1,0 + 0,9 = 2,63 м.

Это минимальная высота, при рациональном проложении проект­ной линии на продольном профиле у моста она может быть увеличена на 2..3м, а в овражной и горной местности — более.

Определение длинымоста. Длина моста зависит не только от ши­рины потока воды по свободной поверхности, но и от схемы ее про­текания в подмостовом русле, вида береговых опор, наличия проме­жуточных опор и фактической высоты моста с учетом рационального проложения проектной линии на продольном профиле (но не менее расчетной высоты).

Одно-двухпролетные мосты высотой до 3 м с плитными пролет­ными строениями и длиной пролетов 3 и 6 м можно делать на свай­ных береговых опорах с заборными стенками.

Длину моста при свайных опорах с заборными стенками (см.рис. 21, д) определяют по формуле

L = В + Id + 2d_x,

где В— отверстие моста, рассчитанное по свободной поверхности потока (9);Ed - сумма ширины свайных опор (при однопролетных мостахSd = 2 • 0,35 - = 0,70 м, а при двухпропетныхEd = 3 • 0,35 = 1,05 м, (т. е. ширина опоры 0,35м); d, - толщина заборной стенки, принимают равной 0,16 м.

Длину моста при массивных опорах с обрат­ными стенками (см.рис. 21,6) определяют по формуле

L_M = В + 2тН_м+ 2d + 2а + 2с,

/in !!!!!! , / ill> г a

Рис. 21. Схемы мостов по типам опор с поперечным сечением иодмостового русла:

L_H * 12,16м

в - при свайных береговых опорах с заборным! стенками; б — при массивных овых опорах с обратными стенками; в - при свайных береговых опорах с Обсыпными устоями; г - схема замены трехлролетного моста однопролетиым (д) с опорами, имеющими откосные крылья; 1 - сборный обсыпной устой;¹2 - плитное пролетное строение длиной 6 м; 3 - то же, длиной 12 м для трехлролет­ного моста; 4 —пролетное строение длиной 15 м для однопролетнопз моста; 5 - сборный устой с обратными крыльям! одиопролетного моста; 6 - промежу­точная опора трехлролетного моста

rjfc Й'- отверстие моста, рассчитанное по формуле (9); т - коэффициент зало­жена конусов (обычно т = 14); Я_м - высота Моста по формуле (8); Ld - сумма ширины промежуточных опор, м; а расстояние от вершины конуса до шпала моста, принимают равным 0,20 м; с - расстояние от передней грани ус­тоя До основания конуса, не менее 0,30 м-

- Если при нанесении проектной линии высота моста увеличивается, то'соответственно увеличивается и его дайна. •

Мосты с обратными стенками обычно строят при наличии местных каменных материалов на прочных грунтовых основаниях.

'Длину моста с обе ыпными устоями (см.рис. 21, в) определяют с учетом схемы протекания воды в подмостовом русле: лри свободном истечении

L_M = В + 2т{Н_м-h_c) + 2d + 2а;

' при несвободном истечении

Ь_ц= В_ср+ 2т (Я_м - +Ъй + 2а,

где В— отверстие моста, рассчитанное по формуле (9); h_c = 0,5Н— глубина водыпод мостом(при свободном истечении); т - заложение конусов,обычно равно 14; Н_ы— высота моста, определяемая по формуле (8); В_ср -отверстие по сред­нейлинии потока, т. е. на половине глубины потока(0,5ft<5); й₆- глубина по­токапод мостом(при несвободном истечении й_с = Ад); 2d -сумма ширины промежуточных опор, обычно равна 0,35 м; а - расстояние от вершины конусадо тачала моста(при высоте до 6 м а - 0,75 м, более б м а = 1,0 м).

, Полученную длину сравнивают с принятой, (см. табл. 21). При от- «лоцении более 10% изменяют размеры пролетного строения или чис­ло Ьролетов и уточняют подмостовую скорость воды и размеры со­оружения.

'Если при. нанесении проектной линии высота моста увеличивается, то соответственно корректируют и его длину.

' Выбор оптимальной схемы малого моста обусловливается макси­мальной степенью унификации сооружений на строящейся или рекон­струируемой дороге, применением однотипных сборных конструкций; эффективностью конструктивно-технологического решения моста и схемы его разбивки на отдельные пролеты (при значительной длине).

Рациональная длина пролета малых мостов с точки зрения наи­меньшей трудоемкости их возведения, возможности применения ин­дустриальных методов изготовления 6; 12 и 18 м. Переход к пролет­ным, строениям большей длины (примерно 53% мостов на местных Дорогах имеют пролеты 3...9 м) позволит на 15..,30% снизить затраты труда, уменьшить материалоемкость конструкций и сократить сроки строительства.

Следует стремиться вместо трехпролетных малых мостов с обсып­ными береговыми опорами проектировать однопролетные (см. рис. 21, е, д).Это особенно целесообразно при низких (до 4 м) насыпях подходов путем устройства не обсыпных, а тонкостенных заанкеренных устоев или устоев с обратными крыльями.