ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 133
Скачиваний: 1
ПЕРЕХОДЫ
ЧЕРЕЗ
В О Д О Т О К И
Под редакцией канд. техн. наук Л. Г. Бегама
М о с к в а « Т р а н с п о р т » ! 973
п
3 2
Переходы |
через |
водотоки. |
Б е г а м |
Л. |
Г., |
Б о л д а |
||
к о в Е. |
В., |
Ж у р а в л е в |
М. |
М., Л и ш т в а н |
Л. Л., |
|||
П е р е в о з н и к о в Б. |
Ф., |
В о л ч е н к о в |
Г. |
Я-, |
Д р у ж и |
|||
нин М. К. Изд-во «Транспорт»,. 1973, стр. 1—456. |
|
|
||||||
В книге изложены методы и способы выполнения подгото |
||||||||
вительных |
и полевых |
(топографических, |
гидрометрических и |
геологических) работ, а также гидрологические и морфометри ческие обследования при изысканиях переходов через водо токи.
Приводятся методы гидрологических расчетов при проекти ровании переходов. По-новому представлены некоторые воп росы гидрологических расчетов, разработанных в СССР и за рубежом. На основе последних исследований изложены расчеты русловых деформаций и основных размеров сооружений мосто вых переходов с учетом долгосрочных прогнозов развития рус ловых процессов. Даны рекомендации по компоновке сооруже ний переходов на реках различных типов.
Излагается методика технико-экономических обоснований выбора типа перехода и сравнения его вариантов.
Книга рассчитана на инженерно-технических работников, занимающихся изысканиями и проектированием железных и автомобильных дорог.
Рис. 174, табл. 74, библ. 165.
Вкниге § 1, 22, 23, 35, 38 и 66 написаны д-оом техн. наук
Е.В. Болдаковым; § 7, 9— 12, 34, 36, 37, 41—47, 51—54— канд.
техн. |
наук |
Л. |
Г. |
Бегамом; § 24—26, |
28, |
69 и 72—76— канд. |
техн. |
наук |
М. |
М. |
Журавлевым; § 3, |
6, |
13— 17, 29—33, 48, 59, |
60, 67, 68, 71 — инж. Л. |
Л. Лиштваном; § 4, 5, 8, 27, 39, 40, 49, |
|||||
50, 55—58, |
63— канд. |
техн. наук |
Б. |
Ф. |
Перевозниковым; |
|
§ |
18—21 и |
65 — канд. геол.-минер, |
наук |
М. |
Н. Дружининым; |
|
§ |
70 — канд. техн. наук |
Г. Я- Волченковым; |
§ 2 — совместно |
Б. Ф. Перевозниковым и Л. Л. Лиштваном; § 61, 62 и 64 — сов местно Б. Ф. Перевозниковым и Л. Г. Бегамом.
Авторы выражают |
признательность |
канд. техн. наук |
О. А. Рассказову за |
ценные замечания |
при рецензировании |
рукописи, а также д-ру техн. наук проф. А. Е. Гибшману за ценные замечания по гл. XVI рукописи.
П |
3181-063 |
63-73 |
|
|
049( 01)-73 |
©Издательство «Транспорт», 1973 г.
Г л а в а I. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ИЗЫСКАНИИ ПЕРЕХОДОВ ЧЕРЕЗ ВОДОТОКИ
§ 1. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА СООРУЖЕНИЙ ПЕРЕХОДОВ
Мостовые переходы состоят из моста, пойменных подходов, вы соководных регуляционных сооружений у моста и низководных в русле, если необходимо его выправление.
• Переходы через большие и малые реки возникли в начале обра зования человеческого общества. Передвижение для поисков луч
ших |
условий |
охоты, мест |
поселений |
заставляли переправляться |
|
через реки на |
подручных |
средствах, искать броды, |
делать мост |
||
ки и |
пр. Имеются сведения о мостах |
Александра |
Македонского |
через реки Евфрат и Инд, Траяна — через Дунай, наплавном мосту Дария через проли.в Босфор, римских мостах начала нашей эры и мостах средних веков в Европе, Иране, Индии и Китае.
Как тогда назначались отверстия мостов, неизвестно. Однако паводковыми водами были разрушены каменные римские мосты, мост через р. Темзу в Лондоне в 1031 г., мост через р. Сену в Па риже в 1174 г., который затем до 1409 г. разрушался 3 раза.
Мосты разрушались при паводках, на проход которых их не рассчитывали, поэтому потребовались рекомендации для выбора отверстия моста.
В 1728 г. французский инженер Э. М. Готей — генеральный ин спектор мостов и дорог Франции — предложил при определении отверстий мостов исходить из желательной средней скорости те чения и отсутствия больших подпоров. Он дал формулу скорости течения под мостом пм:
Мдр
Ц м — О рд-------------,
ро)рб
где содр — площадь живого сечения под мостом до> размыва; шРб — площадь живого сечения русла; пРб — бытовая скорость в русле;
р— коэффициент сжатия.
В1775 г. директор дорог и мостов Парижа Шези вывел фор
мулу для определения скорости |
потока |
теоретическим |
путем |
|
(IV—I), |
широко применяющуюся в |
разной |
интерпретации |
в на |
стоящее |
время. |
|
|
|
В 1810— 1815 гг. Д. Ренни построил несколько каменных мостов с учетом соразмерности отверстия моста с расходом воды.
На научную основу расчет отверстий впервые был поставлен проф. Н. А. Белелюбским в 1875 г. Он установил, что бытовая не размывающая скорость в русле реки при тех же грунтах на сво бодном створе в 2—3 раза больше, чем неразмывающая в искусст-
з
венных руслах. Это он объяснял тем, что размывы на реке воспол няются наносами, пришедшими сверху. Перекрытие поймы подхо дами увеличивает расход и скорость под мостом, где возникает размыв, который, по предположению Н. А. Белелюбского, должен прекратиться, когда восстановится бытовая скорость. Поэтому для расчета отверстия за основу следует принимать бытовую скорость в русле Орб. Отверстие моста через р. Волгу было им рассчитано на бытовую скорость около 1,6 м/сек при песчаном русле. Отвер стие моста по Белелюбскому определяется по формуле
,иорб (Ярд -f- ДЯрб)
где Ярб — средняя глубина русла до размыва; ДЯРg — глубина размыва; /м — отверстие моста; Q — расчетный расход; р — ко эффициент сжатия.
Позднее оказалось удобней определять потребную рабочую пло щадь под мостом по формуле
Q
(Одр ---
püpgP
где Р — коэффициент размыва.
Для уменьшения отверстия моста применяли срезку поймы под уровень средней межени. Скорость под мостом на срезке прини мали равной скорости в русле.
Инженер Белинский в 1877 г. составил таблицу, по которой по площади водосбора на переходе для средних условий можно было определить требуемую площадь под мостом. Этот метод не при вился, так как слишком различными оказались климатические, си туационные и геологические условия на разных переходах. В 1914 г. инженер А. А. Каншин предложил преобразование формулы Шези — Базена, которое позволяет определять рабочую площадь под мостом без расхода и бытовой скорости (метод гидравлических эквивалентов). По Каншину после размыва под мостом также со храняется бытовая скорость в русле.
На изысканиях мостовых переходов через реки Волгу и Оку у г. Горького в 1928 г. и у г. Саратова в 1929 г. были разработаны методика гидрометрических работ на крупных реках и широких поймах и конструкция оборудования.
Центральный институт строительства и проектирования (ЦИС) в 1930— 1931 гг. организовал гидрометрические наблюдения и мор фометрические обследования на ряде мостовых переходов, в ре зультате которых были изменены многие рекомендации по изыска ниям. Е. В. Болдаковым был разработан метод натуральных пло
щадей по |
переносу рабочей площади под мостом вниз |
и вверх |
по реке с |
поправкой на грунты и составлена таблица |
(1933 г.), |
в которой для каждого грунта была приведена определенная ско рость в русле. М. Ф. Срибный опубликовал работу о коэффициен
тах шероховатости, которая внесла большие изменения в методику морфометрических расчетов. В последующем выявилось, что сред няя скорость увеличивается после размыва при той же донной за счет изменения эпюры скорости на вертикали. Наблюдения пока зали, что под мостами в пойменной части скорости могут быть меньше скорости в русле. Вследствие такого распределения скоро сти и расхода размыв под мостом в русле может быть больше рас четного, а на пойме меньше, чем .при расчете на одинаковую скорость. Начиная с конца 40-х годов по расчету размыва под мостовых русел был сделан ряд предложений (Л. Л. Лиштвана,
О.В. Андреева, И. И. Херхеулидзе и др.).
В результате исследований, проводившихся с 50-х годов, выя
вилась роль наносов в расчете гидротехнических сооружений и мостовых переходов. До настоящего времени не полностью еще разрешен вопрос об отмостке, т. е. вымыве только мелких частиц грунта при размыве, в то время как крупные частицы потоком не выносятся. Остается неясной роль пойменных потоков при размы ве. По пойме идет чистая вода, в подмостовом русле она разбав ляет наносы и может увеличить размыв. С другой стороны, пой менный поток, увеличивая бытовой расход перед мостом, размы вает берега, углубляет русло и является причиной увеличения рас хода наносов, а следовательно, и уменьшения размыва.
Отверстие моста стесняет живое сечение по оси перехода по рас ходу обычно в 1,2—2 раза, иногда и в 4 раза, а по площади до 5 и более раз. Вследствие стеснения возникает подпор. Плавный проход потока под мостом должен обеспечиваться регуляционными сооружениями в виде дамб. Вопрос осложняется, когда направ ление трассы проходит ненормально к долине и руслу. В таких и других сложных случаях желательно исследование на модели.
Первые регуляционные сооружения были осуществлены при постройке железной дороги Москва — Нижний Новгород в 1868 г. на четырех переходах р. Клязьмы,, затем в 4872 г. на р. Квирила в Закавказье, в 1880 г. на реках Урале, Днепре и Западном Буге. Регуляционные сооружения с 1880 г. строили в Индии в весьма сложных условиях. Ранних сведений о сооружениях в других стра нах не сохранилось.
Первые дамбы были криволинейными. В 1890— 1900 гг. счита ли, что у моста надо создавать канал с прямыми дамбами. По этой системе дамбы были построены на ряде мостовых переходов, например, через р. Оку у г. Мурома. На этом переходе при одно сторонней пойме, пропускающей 50% расхода, в 1910— 1912 гг. у моста отверстием 750 м была построена почти прямолинейная дамба длиной 530 м. В результате пойменный поток был отброшен к нагорному берегу и Ѵз отверстия со стороны дамбы стала про пускать в половодье только 10% расхода. В остальной части моста произошли размывы. Повторить такое ошибочное решение предпо лагали на переходе р. Волги у г. Горького в 1931 г., но гидромет рические наблюдения на этом переходе и переходе у г. Мурома показали, что необходима криволинейная дамба со стороны поймы.
Регуляционные сооружения и подходы к мостам требуют за щиты от подмыва, ледохода и волны, а в некоторых случаях от фильтрации. Конструкции укреплений назначали по малому коли
честву опытов. |
Плотины, обвалования и мостовые переходы в |
XIX и начале XX в. рассчитывали на высокий исторический уро |
|
вень, который |
считался наивысшим возможным на данной реке. |
С годами начали проходить более редкие паводки, отчего разру шались плотины и другие сооружения.
В гидрологических расчетах по определению максимальных расходов в двадцатых и тридцатых годах произошли существенные изменения.
Был поставлен вопрос о переходе на расчетные паводки, имею
щие редкую вероятность превышения. Инициатором |
этого был |
Д. Л. Соколовский (1930 г.). На железнодорожном |
транспорте |
новые нормы были введены в 1936 г., на автодорожном — в 1937 г., для плотин — в 1938 г. За рубежом большие плотины рассчиты вают теперь на расход с нулевой ВП, т. е. на предельно возмож ный паводок на данной реке. По исследованиям некоторых спе циалистов в СССР такой расход близок к удвоенному расходу с ВП1 : 100 (1%).
При пересечении дорогой оврагов, ручьев и малых рек возво дят малые сооружения: трубы, мосты и перепуски. На римских дорогах уже применяли конструкции в виде деревянных балок на каменных опорах и арочные каменные системы, но отверстия ма лых сооружений, по-видимому, не рассчитывали даже в средние века. Расчет отверстий сооружений стал актуальным, когда нача лось строительство железных дорог. С 1857 г. появились эмпири ческие формулы, по которым определяли расход, а по некоторым — площадь живого сечения в отверстии.
С 1882 г. начали появляться формулы и методы определения расчетных расходов с некоторым теоретическим обоснованием.
Водичка (1882 г.) увязывал объем стока с площадью гидро графа; Н. Дмитриев (1883 г.) предложил метод изохрон; большие
наблюдения |
провели H. Е. Долгов (1908— 1915 гг.), Д. И. Доче |
рин (1927 г.) |
и др. |
В литературе опубликовано множество формул для расчета рас
ходов с малых бассейнов. |
стока |
осуществил |
проф. |
Реформу в методике расчета |
|||
М. М. Протодьяконов 1891— 1965), |
который |
в 1931 г. |
впервые |
разработал теорию стока, основанную на схематизации явления и ряде теоретических расчетов с параметрами, определяемыми опыт ным путем. Он исходил из условия, что поскольку величина мак симального расход зависит от 15 переменных, для создания эмпи рической формулы надо иметь большое количество достоверных расходов, чего в наличии нет. Зная теорию стока, можно распола гать меньшим числом расходов и получать их в натуре и на сто ковых станциях. Параметры, входящие в теоретическую формулу, определяют опытным путем, например потери на впитывание для разных почв, слой водоотдачи — hB (стока) как разность между