База нормативной документации: www.complexdoc.ru
16.5. Расчет срезок пойменных берегов подмостовых русел и отверстий мостов
Методика детального расчета уширений русел на мостовых переходах, основанная на решении дифференциального уравнения баланса наносов (32.5), изложена в гл. 32. Методика является многодельной и реализация ее без компьютерной обработки исходных данных весьма затруднительна. Однако на практике очень часто возникает необходимость в быстрой оценке возможного уширения подмостового русла, а также в определении размеров отверстия и длины моста (особенно часто это приходится делать на ранних стадиях проектирования), не прибегая к детальному расчету, требующему к тому же большого объема исходной информации.
До сравнительно недавнего времени методы быстрой оценки целесообразности устройства срезок на мостовых переходах были построены по единственному критерию - частоте затопления пойм в месте перехода в паводки. При этом не учитывалась степень стеснения потока подходами - первопричина глубинных и боковых деформаций подмостовых русел.
В результате математического моделирования с использованием методики детального расчета и программы «Рур» (см. гл. 32), а также анализа и обобщения многочисленных натурных данных, установлено, что на размеры устойчивого во времени уширения подмостовых русел существенно влияют главным образом не один, а три фактора: степень стеснения потока подходами к мосту b, вероятность (либо частота) затопления пойм в месте перехода Рп% и форма проходящих на водотоке паводков, характеризуемая их полнотой (полнота паводка - это отношение средней высоты паводка над поймой hcp к его максимальной высоте
hmax) -
(рис. 16.7).
732
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Рис. 16.7. Схема к определению полноты расчетного паводка
Значения возможного уширения при этом оказываются тем большими, чем больше стеснен поток подходами, чем чаще затапливаются поймы в паводки и чем больше их полнота.
Наибольшая ширина подмостового русла Врм (с учетом срезки), которую еще может принять река без заиления в течение многих десятилетий, можно определить по теоретико-эмпирической формуле, полученной на основе обобщения материалов математического моделирования многочисленных существующих и проектируемых мостовых переходов и анализа данных натурных обследований существующих мостовых переходов (Г.А. Федотов. Методология комплексного расчета мостовых переходов: Автореф. дис. - д-ра техн. наук/ МАДИ, 1979):
где
(16.3)
Врб - бытовая ширина подмостового русла;
- степень стеснения потока при отверстии, близком к Врм, на пике паводка с ВП = 1 %;
Кп - коэффициент, учитывающий влияние полноты расчетного паводка;
Кр% - коэффициент частоты затопления пойм, %.
Коэффициент, учитывающий влияние полноты расчетного паводка:
Кп = 0,7 , при b1%³ 4,5 и Рп% < 95 %;
733
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Кп = 0,79П1/2, при Рп%³ 95 %, где
П - полнота паводка;
Рп% - вероятность (частота) затопления пойм в паводки в месте перехода, %.
Коэффициент частоты затопления пойм
Кр% = 1, при Рп%³ 95 %
Коэффициенты Кп и Кр% могут быть определены с использованием графиков Г.С. Пичугова (рис. 16.8).
Рис. 16.8. Графики для определения коэффициентов, учитывающих:
а - вероятность (частоту) затопления пойм Кр% ; б - полноту паводков Кп
Рекомендуются следующие правила проектирования срезок и соответствующих им отверстий мостов.
1.Срезку под мостом, являющуюся по своей природе искусственным уширением русла (увеличением ширины фронта переноса руслоформирующих наносов), нужно устраивать за счет удаления связных грунтов наилка поймы до обнажения несвязных аллювиальных отложений (рис. 16.9, а), но не за счет русловых элементов - побочней, осередков и т.д.
2.Наибольшие размеры срезок, которые еще может принять река при данном
стеснении без заиливания в течение многих десятилетий, необходимо
734
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
обосновывать расчетами. Наиболее полную информацию для проектирования дает детальный компьютерный расчет по программе «Рур» (см. гл. 32). Можно использовать и изложенный выше упрощенный расчет наибольших размеров срезок подмостовых русел.
Вопрос целесообразности устройства срезки может обсуждаться лишь при выполнении следующего условия:
(16.4)
Неравенство (16.4) можно также представить и в табличной форме (табл. 16.4). При степени стеснения потока b1% < 1,7 вопрос о возможности устройства срезки снимается при всех обстоятельствах.
735
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Рис. 16.9. Очертание срезки:
а - в поперечном сечении; б - в плане: 1 - наилок поймы
Таблица 16.4.
Условие целесообразности устройства срезки
b1% |
1.7 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4.0 |
4,5 |
³ Рп%, % не менее |
95 |
75 |
50 |
33 |
21 |
13 |
6 |
Генеральные размеры срезок определяют исходя из необходимости уменьшения общего размыва у мостовых опор, а также потребными объемами грунта для устройства насыпей подходов, струенаправляющих дамб, траверсов и т.д.
Можно устраивать как односторонние, так и двусторонние срезки с распределением уширения между соответствующими поймами пропорционально сливу воды с каждой из них.
Срезка разрабатывается до уровня средней межени. Форма уширенного русла в плане принимается эллиптического очертания с плавным сопряжением с не уширенными частями его в верхнем и нижнем бьефах. Общая длина срезки назначается на менее 4-6-кратной ее ширины bс (рис. 16.9, б).
Отверстие моста назначают, как правило, не менее величины, определяемой формулой:
Lм = dBpм + Sbon + Slукр + 2mhн, где
(16.5)
Bpм - ширина русла под мостом, определенная расчетом, м;
d - гарантийный запас на возможную погрешность: d = 1,1 при морфометрической основе расчета; d = 1,0 при гидрометрической основе расчета;
Sbon - суммарная ширина опор (для расчета отверстия моста в свету Sbon = 0), м;
Slукр - ширина укрепления подошв конусов (для ориентировочных расчетов можно принимать Slукр = 10-20 м);
m - коэффициент заложения откосов конусов (обычно m = 2);
736