ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 207
Скачиваний: 1
Рис. ѴІІ-11. Примеры влияния мо стового перехода на русловой про цесс:
а — план мостового перехода с за крепленными берегами свободно меандрирующего русла:
1 — су щ е ст ву ю щ и й ж е л е зн о д о р о ж н ы й п у т ь ; 2 — п р о ек ти р у ем ы й втор о й ж е л е з н о д о р о ж н ы й п у т ь ; 3 — у к р е п л е н и е в о гн у т ы х б е р е го в м е а н д р о в ; 4 — п р о ек ти р у ем ы й в а р и а н т сп р я м л е н и я и зл у ч и н ы
р у с л а ;
б — план мостового перехода с от верстием, размещенным без учета мощности пойм:
j — ст р у е н а п р а в л я ю щ и е д а м б ы ; 2 — п о л о ж е н и е р у с л а при п о стр о й к е м о с т а ; 3 — то ж е п о сл е п р о х о д а п а в о д к а ;
в — план русла при недостаточном отверстии моста:
/ — ст р у е н а п р а в л я ю щ и е д а м б ы : 2 — б ы т о в о е р у с л о ; 3 — и з о б а т ы р а з м ы т о го р у сл а
мостовых переходах при их реконструкции или проектировании вто рых путей.
Первые два случая относятся к меандрирующим руслам, а тре тий может относиться также ко всем остальным типам русел, кро ме блуждающего осередкового.
Существующие мостовые переходы на реках с блуждающим рус лом не дают сколько-нибудь определенной картины их влияния на крайне изменчивые мезоформы.
На рис. ѴІІ-11, а представлена схема существующего и проек тируемого под второй путь железнодорожных мостовых переходов через свободно меандрирующую реку. Одна излучина русла в своем
развитии прижалась к левобережной струенаправляющей дамбе, сохранность которой была обеспечена укреплением левого берега. Вторая излучина с низовой стороны подошла настолько близко к полотну дороги, что при проектировании второго пути предусмотре но укрепление левого берега и рассмотрен вариант спрямления русла. Таким образом, на участке мостового перехода произошли необратимые изменения естественного хода руслового процесса — остановлено развитие двух излучин, что повлияет на скорость раз вития смежных излучин.
На рис. ѴІІ-11, б показана схема мостового перехода с непра вильно размещенным отверстием моста, развитым в сторону правой, меньшей поймы, пропускающей 29% расчетного расхода. При по стройке моста пологая излучина русла была расположена у левобережной струенаправляющей дамбы; которая должна была обес печить слив в отверстие моста вод левой поймы, пропускающей 55% расчетного расхода. В паводок, близкий к расчетному, мощный по ток левой поймы отодвинул русло к середине отверстия моста. Про исшедшее выправление русла потоком левой поймы нельзя считать положительным результатом работы струенаправляющей дамбы, по скольку смещение русла сопровождалось сильным размывом, глу бина которого не была предусмотрена при фундировании опор моста. Происшедшая деформация русла является обратимой, так как при низких паводках ход естественного процесса не будет на рушаться и русло может вернуться в первоначальное положение.
Когда мост имеет отверстие, недостаточное для пропуска рас четного расхода, русло на участке перехода сильно размывается и по ширине занимает все отверстие; при этом обычно образуются две ямы размыва — перед мостом и несколько ниже его, как это изобра жено на рис. ѴІІ-11, в. Эта деформация русла необратима, но она не изменяет течение руслового процесса выше и ниже перехода.
В практике проектирования нередки случаи мостовых перехо дов через искусственные неукрепленные русла—-каналы. В буду щем, с осуществлением новых оросительных систем и перебросок речного стока на значительные расстояния, такие случаи будут встречаться еще чаще. Поэтому необходимо иметь представление о возможных деформациях таких русел.
Если течение воды в неукрепленном канале происходит со ско ростью большей, чем неразмыівающая, то появляется русловой про цесс. Тип его зависит от гидравлических характеристик канала, со отношения жидкой и твердой фаз стока и геологического строения местности, в которой проложен канал.
По исследованиям Л. И. Викуловой, каналы в песчаных грунтах при скорости течения, большей неразмывающей, расширяются и ме леют, а каналы в связных грунтах расширяются и углубляются. Оба эти явления необходимо учитывать при назначении отверстия мос та и фундирования его опор. Поучительный пример последствий неучета деформации канала приводят Ю. А. Ибад-Заде и Р. И. Са медов [33] по искусственным руслам для сброса вод рек Гирдыманчай и Ахсучай в Азербайджане.
Дно этих каналов, .проложенных в глинистых грунтах, за шесть лет (1962— 1968 гг.) понизилось настолько, что были разрушены
два автодорожных моста.
Переброска речного стока на значительные расстояния может осуществляться путем устройства пионерного канала, рассчитан
ного на саморазмыв.
Такие каналы с течением времени превращаются в искусствен ные реки с тем или иным типом руслового процесса. Вид небольшой реки е блуждающим руслом имеют, например, некоторые древние арыки в Узбекистане.
Расчеты деформаций неукрепленных русел каналов выполняют по методике Л. И. Викуловой (см. упомянутый выше двенадцатый сборник трудов Гидропроекта) или по В. С. Алтунину [2].
Г л а в а VIII. НАЗНАЧЕНИЕ ОТВЕРСТИИ МОСТОВ
§ 34. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Выбор отверстия моста является одной из важнейших задач при проектировании мостового перехода.
Первоначально решается вопрос о размещении отверстий водо пропускных сооружений на данном водотоке. Нормативами тре буется, как правило, на мостовом переходе проектировать одно водопропускное отверстие. Устройство дополнительных водопропуск ных сооружений на пойме должно быть обосновано гидравличе скими и экономическими расчетами. Это требование является результатом больших размывов пойменных мостов, которые проек тировали без соответствующего расчета. В настоящее время разра ботаны надежные методы проектирования групповых сооружений, которые в необходимых случаях позволяют обоснованно назначать их отверстия.
Устройство дополнительных сооружений на пойме возможно на протоке или на водотоке, расположенном в общей пойме с основ ной рекой.
В последнем случае отвод водотока в русло пересекаемой реки является обычно более целесообразным, чем устройство дополни тельного отверстия. Однако это не всегда возможно, как например, на переходе р. Сакмары, где отвод небольшого водотока в пойме не мог быть запроектирован, потому что служил для водоснабже ния близлежащих хозяйств. В связи с этим было принято решение об устройстве двух отверстий на переходе.
При наличии экономической целесообразности водоток в пойме может быть отделен от потока пересекаемой реки водоразделитель ной дамбой, которая должна быть запроектирована достаточно на дежно, так как размыв ее вызовет тяжелые последствия. Так, на пе реходе через р. Илек в высокий паводок 1941 г. размыв водоразде
лительной дамбы вызвал полное разрушение пойменного моста и длительный перерыв движения поездов.
При выборе отверстия моста должны быть выполнены норматив ные требования, учтены условия пропуска паводков, судов и пло тов под мостом, условия затопления местности выше мостового пе рехода за счет подпора перед мостом. Помимо учета всех этих обстоятельств при выборе отверстия моста сравнивают варианты и выбирают экономически оправданное отверстие.
Для сокращения отверстия моста допускается устройство срез ки, увеличивающей площадь живого сечения под мостом. Отвер стие принимают с учетом последующего размыва подмостового русла. Коэффициент общего -размыва Р определяют как отношение площади под мостом после размыва соПр -к той же площади до раз-
М Ы В Я СОдр!
Я = — Е_. |
(¥ Ш -1) |
(Одр |
|
Допускаемые значения коэффициентов размыва при пропуске расчетного расхода установлены нормами !. Эти значения выбраны по условиям обеспечения нормальных условий эксплуатации мос тового перехода. Исследование показывает, что эти коэффициенты выше экономически наивыгоднейших и поэтому -нормы не препят ствуют выбору наиболее выгодных отверстий.
Допускаемые значения коэффициентов -размыва Рдоп в зависи мости от удельного расхода qo в отверстии, рассчитанном без раз мыва и срезки, приведены ниже:
Яо |
|
|
р |
Яй |
|
Р ят |
|
|
|
г доп |
|
||||
До |
2 . |
. . . . . . . |
2,20 |
До |
1 0 ........................... |
. . |
1,40 |
» |
3 .................. |
. . . . |
2,10 « |
» |
1 5 ........................... |
. . |
1,30 |
» |
5 ................. |
. . . . |
1,70 |
|
20 и более . . |
. . . |
1,25 |
Значение qo в данном случае может быть определено лишь при ближенно. Исходя из предположения об установлении под мостом после размыва бытовой скорости русла значение qo приближенно можно определить по формуле
OLHQP |
|
(VI11-2) |
<7о |
|
|
OH ~f- АО (1 Он) |
|
|
где qр — элементарный расход в русле, получаемый |
как |
QP |
qv = — |
||
|
|
-ßp |
(QP — русловая часть расчетного расхода, ß p — ширина русла). |
||
он = —-, где Я п — средняя глубина в пределах пойменной час- |
||
Яр |
Qn |
где Qn — |
ти отверстия, Я р — средняя глубина в русле. Яо = |
|
|
пойменная часть расчетного расхода, Q — расчетный |
расход.1 |
1 См. Технические условия проектирования железнодорожных, автодорожных и городских мостов и труб. СН 200-62. М., Трансжелдориздат, 1962.
Если известно отверстие моста 1\ при коэффициенте размывй
Q
Pj, то qо может быть приближенно определено как qQ=
ІіРі
Величины срезки под мостом для обеспечения нормальной ее работы не должны превышать 25% от площади живого сечения под мостом после размыва.
При варьировании отверстия моста задаются различными зна чениями коэффициента размыва от і3— 1,0 до Р = Р Дол и соответст вующими площадями срезки.
Отверстия мостов рассчитывают на пропуск расходов вероят ностью превышения 1 или 2 % в зависимости от категории дороги. Отверстия железнодорожных мостов, кроме того, рассчитывают на пропуск наибольшего расхода вероятностью превышения 0,33%.
Современные методы расчета деформаций подмостовых русел, а также определение наибольшей скорости под мостом и подпора перед ним основаны на учете реальных условий прохождения па водков, когда с течением времени изменяются расходы и уровни. В связи с этим нормативы для проектирования мостовых перехо дов, предусматривающие расчеты на постоянную величину расхо да, должны быть пересмотрены и отнесены к вероятностям расчет ного и наибольшего паводков.
При расчете деформаций подмостовых русел следует учиты вать, помимо общего размыва от стеснения водотока подходами к мосту, и местные деформации у опор моста и струенаправляющих дамб, которые также изменяются от степени стеснения водотока.
При расчете этих деформаций следует учитывать несовпадение их максимумов во времени. Так, например, общий размыв подмо стового русла обычно достигает максимальной величины на спаде паводка, а местный размыв у опор мостов — на пике паводка. Сов ременный метод расчета общего размыва позволяет учитывать это несовпадение (см. § 36).
Деформации подмостовых русел протекают на фоне естествен ного руслового процесса пересекаемой реки, который совместно с деформациями, вызванными сооружениями мостового перехода, формирует подмостовое русло. Поскольку год прохождения расчет ного паводка неизвестен, неизвестно также, с какой фазой русло вого процесса будет он совпадать.
Поэтому расчет деформаций от сооружений мостового перехода целесообразно выполнять для наиневыгоднейшего живого сечения, образовавшегося в результате естественного переформирования русла.
В некоторых случаях при выборе отверстия моста и проектиро вании мостового перехода следует учитывать особые условия ре жима водотока: наличие нагонных ветров, подпорных явлений, вызванных заторами, подпор от другой реки, гидротехнические со оружения и др. При этих условиях максимальные значения расхо дов не совпадают с максимальными значениями уровней и расчет ные значения уровней заданной вероятности превышения опреде
ляют по ряду наблюдений независимо от расходов. Ряд же расходов обрабатывают отдельно.
Нормативами требуется устройство на мостовых переходах че рез реки в необходимых случаях струенаправляющих дамб, рабо та которых при данном размещении отверстия моста и срезке под мостом должна обеспечить наиболее благоприятное распределение деформаций под мостом.
При .проектировании мостового перехода и особенно при выбо ре отверстия моста следует учитывать опыт работы существующих мостов вблизи проектируемого. С этой щелью должен быть собран материал, характеризующий работу мостов по пропуску паводков: профили живых сечений под мостом, выше и ниже его, промеры глубин у опор, в головных частях струенаправляющих дамб и др.
Все данные по изысканиям и проектированию мостового пере хода должны быть собраны и оформлены в стадии технического проекта.
В состав материалов изысканий, включаемых в технический проект, входят планы района мостового перехода и материалы по выбору места перехода, профили морфостворов, итоговые материа лы гидрометрических наблюдений, гидрологические расчеты е вы водами значений расчетных гидрологических данных, а также ма териалы согласования трассы перехода, подмостовых габаритов и схемы моста с судоходными и сплавными организациями.
В состав материалов по проектированию мостового перехода входят обоснования выбора отверстия моста, расчеты деформаций подмостового русла, расчеты струенаправляющих дамб и других регуляционных сооружений и их проекты.
По произведенным расчетам должна быть составлена поясни тельная записка.
§35. СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ МОСТА
Впроекте перехода важнейшей частью является мост как по значимости, так и по затратам, составляющим обычно 70—50% от стоимости перехода. Предварительно схему моста составляют, учитывая общую ситуацию, расчет размыва и подпора, положение уровней, геологические условия, требования судоходства, располо жение моста в профиле и плане. Кроме того, ізная режим реки и другие условия, определяют отметки строительной площадки по селка, складов, расположение подъездных путей.
Автор проекта учитывает предварительные рекомендации и мо жет изменить схему моста. Он проверяет расчет общего размыва, основные гидравлические элементы, геологические материалы и со ставляет проект моста и других сооружений, проект производства работ.
На указанный выше комплекс расчетов имеются специальные правила, инструкции, указания. Поэтому далее остановимся толь ко на некоторых моментах работы.
При расположении судоходных пролетов моста следует руко водствоваться НСП 103-52. Отнесение реки к судоходной катего-