ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 221
Скачиваний: 1
Для предварительных соображений отверстие моста с запасом (без учета размыва) можно приближенно определить по одной из следующих формул, расположенных в порядке некоторого повыше ния точности результата.
Когда известны только Яр и В я — ширины русла и пойм, отвер стие моста /м определяют по формуле
/ м = В р - f - 0, 08Я П.
Когда, кроме ширин русла и пойм, известны средние глубины (Яр и Яп), а также коэффициенты шероховатости (гср и пп), форму ла приобретает вид
Пр/ЯпѴ'*
Іи — Bp - J - Bp— ——J . nu Hp>
При наличии, кроме упомянутых, также и данных об уклоне вод ной поверхности в районе перехода і и бытовой скорости в русле в расчетных условиях Обр отверстие моста определяют по формуле
2/ 1
ЯпЯп — і°.* tlп
В$ +
^бр
При отсутствии надежного значения ѴбР и наличии данных о грунтах русла можно принять УбР = Одип.
§ 38. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО РАЗМЫВА И РАСЧЕТЫ ПОЙМЕННЫХ МОСТОВ
НА ГИДРОМЕТРИЧЕСКОЙ ОСНОВЕ 1
Гидрометрические наблюдения показали, что имеется разница в скорости воды в русловой и пойменной частях мостов. Каждая из этих частей пропускает как бы свой поток с разной скоростью и размывом. В существующих методах стремятся осреднить скорость потока под мостом, поскольку после постройки русло может не сколько ушириться, но разница в скорости в отдельных частях мос тового отверстия все-таки остается. Поэтому расчет общего размыіва надо вести раздельно; тогда будет видна возможность расшире ния русла и приближения его к форме, наблюдаемой в натуре.
Эта задача решается с использованием уравнения баланса рас ходов
Q = Юрдр^рдр Ыпдр^пдр, |
(VII1-35) |
где сордр — площадь русла под мостом до размыва; ®Пдр — то же в пойменной части моста; ирдр— средняя скорость в русле под. мостом до размыва; цпдр — то же в пойменной части моста.
1 Рекомендации настоящего параграфа следует рассматривать как предвари тельные соображения. Прим. ред.
Преобразуем формулу (ѴІІІ-35), обозначая отношение ^пдр
° Р Д Р
Q — урдр(®рдр + Р ю п д р ) • |
(ѴІІІ-36) |
Зная ß из натурного соотношения скоростей под мостами на ос нове гидрометрических наблюдений, находим для новых переходов і>рдр, решая уравнение (ѴІИ-36), а затем и иПдр=Р0рДр. Отсюда по лучаются расходы в отдельных частях отверстий и в целом под мостом.
На основе гидрометрических наблюдений под мостами автором данного параграфа составлен кадастр (приложение 5). В нем при ведены фактические значения ß, а также показатель степени п, под считанный по эмпирической формуле
(ѴІІІ-37)
где Ярдр — средняя глубина в русле под мостом; Я ПДР — то же, в пойменной части моста.
Обобщение материалов гидрометрического кадастра потребова ло составления графика и введения, кроме ß, второй координаты — морфологического безразмерного критерия Мт\
|
(ѴІІІ-38) |
где Q — полный расход; |
Qo— расход, выше которого начинается |
заметное затопление |
поймы; Qu— бытовой расход поймы; |
Qnep — бытовой расход в пересыпанной части поймы.
Эмпирические точки значений ß и п разделены на две группы (рис. ѴІІІ-9).
1.Мостовые переходы, имеющие удовлетворительные регуляци онные сооружения, запроектированные по современным требовани ям. Разброс точек позволяет провести осредненные результирующие кривые.
2.Переходы с неудовлетворительными регуляционными соору жениями (точки № 8, 11—13). Сюда относится, например, переход через Оку у Мурома, построенный в 1913 г. Со стороны большой односторонней поймы на этом переходе построена почти прямая
дамба длиной 0,7 отверстия. Эта дамба отжимает поток поймы к противоположному нагорному берегу1.
На графике также приведены точки, обозначенные крестиками
(X) , соединенные пунктиром по наблюдениям в лаборатории
1 Точки № 11 и 12 на графе n = f ( M) не показаны.
Рис. V II1-9. Зависимости параметров ß и п от параметра Мг для од ного моста (точками обозначены расчетные значения ß и п для па водка вероятностью превышения 1%, номерами (по приложению 5) — натурные точки, крестиками — лабораторные
ВОДГЕО, проведенным А. М. Латышенковым на жесткой модели. Как видно, обе системы точек имеют одно направление.
Определение скоростей под мостом, по данным кадастра, соот ветствует русловому режиму в некоторой начальной фазе прохода паводка при разной ВП. Поэтому были обработаны наиболее на дежные материалы и составлена кривая № 1 для ß и п при ВП =
= 1%| (см. рис. ѴІІІ-9) |
и бытовом неразмытом профиле и кривая |
№ 2 — при размытых |
руслах, куда вошли ß и п, приведенные в |
приложении 5. |
|
Таким образом, имеются данные для определения конечных раз мывов при проходе расчетных паводков как в первые год-два экс плуатации перехода по кривой № 1, так и через несколько лет при среднеразмытом русле по кривой № 2, т. е. с учетом времени. Для удобства .пользования составлена табл. ѴІІІ-5.
|
|
|
|
Н а м о сто во м п ер ехо д е |
|
|
|
|
|
|
одно |
о т в е р ст и е |
|
д в а |
или н еск о л ьк о о т ве р ст и й |
||
К ритерий |
|
|
|
|
|
|
|
|
М |
|
|
|
К ривы е зави си м о сти |
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
№ 1 |
|
№ 2 |
№ 3 |
|
№ 4 |
|
|
Р |
п |
ß |
п |
Р |
п |
Р |
п |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
(0,30) |
- |
(0,30) |
_ |
(0,30) |
_ |
(0,30) |
_ |
1,0 |
0,45 |
1,50 |
0,56 |
0,80 |
0,58 |
0,70 |
0,74 |
0,50 |
1,5 |
0,56 |
1,10 |
0,66 |
0,52 |
0,65 |
0,55 |
0,90 |
0,30 |
2,0 |
0,62 |
0,82 |
0,73 |
0,40 |
0,72 |
0,45 |
1,0 |
0 |
2,5 |
0,68 |
0,65 |
0,78 |
0,30 |
0,78 |
0,38 |
1,10 |
—0,14 |
3,0 |
0,72 |
0,51 |
0,62 |
0,26 |
0,83 |
0,32 |
1,15 |
—0,22 |
3,5 |
0,76 |
0,42 |
0,85 |
0,22 |
0,87 |
0,26 |
1,20 |
—0,29 |
4,0 |
0,79 |
0,34 |
0,87 |
0,20 |
0,90 |
0,20 |
1,25 |
—0,35 |
5,0 |
0,83 |
0,25 |
0,91 |
0,15 |
0,95 |
0,15 |
1,30 |
—0,45 |
6,0 |
0,86 |
0,19 |
0,93 |
0,10 |
0,97 |
0,10 |
1,33 |
- 0 , 5 2 |
7,0 |
0,90 |
0,15 |
0,95 |
0,07 |
0,98 |
0,08 |
1,36 |
—0,57 |
8,0 |
0,92 |
0,12 |
0,96 |
0,06 |
0,99 |
0,02 |
1,38 |
—0,50 |
В пределе |
1,0 |
0 |
1,0 |
0 |
1,0 |
0 |
1,50 |
—0,60 |
Коэффициенты размыва ів русле Рр могут быть определены из соотношения скорости до размыва и после:
Рр = (ѴІІІ-39)
где т — по имеющимся гидрометрическим наблюдениям принима ют по табл. VI11-6.
|
|
Т а б л и ц а ѴІІІ-6 |
Х а р а к т е р и с т и к а п о то к а |
т |
Р Р |
|
|
|
Чистая вода |
0,90 |
Наибольший размыв |
Поток с наносами |
0,80 |
Уменьшение размыва |
Поток с большим количеством нано- |
0,7—0,5 |
То же |
сов |
|
|
Селевой поток на конусе выноса |
Отрицательно |
Р < 1,0 |
Значения, меньшие чем 0,80, следует применять при проверке работы отверстий на проход редких паводков с ВП = 0,1 % и меньше.
Наибольшую глубину после размыва hmeLXnp можно определять по формуле
h-max пр = Р р/іщах рдр,
где Лшахрдр— наибольшая глубина в бытовом русле.
В пойменной части моста коэффициент размыва определяется в зависимости от количества переносимых наносов. С поймы идет чис тая вода и может уменьшить удельный вес наносов. Поскольку батометрических наблюдений под мостами не'производилось, скорость после размыва в пойменной части определяется приближенно по формуле
Ощір — |
Орб + »0 |
(ѴІІІ-40)^ |
|
2 |
|
где Оо — неразмывающая скорость для грунта на линии размыва.
Аналогичный метод расчета на гидрометрической основе приме ним и для расчета пойменных мостов. Устройство дополнительных отверстий позволяет:
1 ) сохранить протоки, которыми пользуется население, и не уве личивать заболоченность поймы;
2) уменьшить подпор, в особенности при сильно работающих поймах, когда в русле проходит всего 30—20% расчетного расхода; 3) уменьшить размыв в русле, что особенно важно при построй
ке деревянного моста.
Практика показывает, что в эксплуатации пойменные сооруже ния часто выносятся, поэтому еще в начале XX в. господствовало мнение, что применять отверстия на пойме не следует. Расчет в то время был несовершенным, в нем не учитывалось различие режи мов русел и пойм. Если в русле идут наносы, это означает, что ско рость потока в русле выше в 1,5—2 раза скорости, не размывающей грунт. Когда же на пойме идет чистая вода, пойменный мост надо рассчитывать по неразмывающей скорости, зависящей от грунта на линии размыва.
Основоположником расчета отверстий в пойме был проф. А. Ф. Фролов, написавший в 1912 г. капитальный труд [147], где им ' был освещен, в частности, вопрос о расчетах отверстий в дельте Волги. И. С. Ротенбург [116] предложил принимать при расчете подпор для всех отверстий одинаковым. Скорости будут разные в зависимости от сопротивления при распределении потока между отверстиями. Им разработан метод расчета отверстий решением уравнения удельной энергии и даны примеры расчета [115]. О. В. Ан дреев дал решение задачи на основе равенства перепадов [8].
Имеется ряд достоверных наблюдений за работой пойменных' мостов: на переходах дельты Волги у Астрахани 1908 г. при 14 от верстиях, на двух переходах Дона у Ростова в 1917 г. при 10 от верстиях и на Днепре у Киева в 1931—1932 гг. при двух отверстиях, которые можно положить в основу расчета. Всего при некоторой достоверной экстраполяции можно располагать 30 надежными рас ходами и площадями размыва. Эти материалы помещены в кадаст ре (приложение 5). Фактор времени для уменьшения размыва не учитывается.
На рис. V III-10 приведены обобщающие кривые, из них № 3 ре комендуемая (табл. V II1-5), где ß стремится к 1,0, когда в поймен ных отверстиях скорость будет равна русловой, и кривая № 4 для
Рис. ѴІІІ-10. Зависимости параметров ß и п от параметра Мг для пойменных мостов. Крестики относятся к вынесенным сооружениям, остальные обозначения те же, что и на рис. V II1-9
укрепленных или каменистых русел. Пунктиром показана кривая, проведенная по точкам размытых мостов. При проверке перехода на предельный паводок можно пользоваться кривой № 4. Цифры в кружках соответствуют номерам приложения 5.
Распределение расхода между отверстиями решается уравнени ем баланса расходов:
Q = °рдр(®рдр “Ь ßitöl + ß2tt>2“Ь •<■ •)» (VIII-41)
где величины с индексом 1, 2 и т. д. относятся к первому, второму и другим отверстиям в пойме. При наличии одного отверстия ß можно определять либо по табл. ѴІІІ-5 гр. 6 и 8 как общее для всех пой менных отверстий исходя из величины Мг для всего перехода, либо
/ Я \п отдельно для каждого отверстия через п по формуле ß = (— — I
Ярм '
225
граф 7 и 9, также исходя из величины Мг для всего перехода. Тогда ßi и ß2 и т. д. определяются как среднее арифметическое зна
чение между двумя найденными, и в каждом отверстии значение ß будет разное.
§ 39. РАСЧЕТЫ ОТВЕРСТИИ! В УСЛОВИЯХ ПРИЛИВНО-ОТЛИВНЫХ ЯВЛЕНИИ
Почти все океаны, моря, заливы и проливы подвержены кратко временным колебательным движениям водных масс, которые опре деляют приливный характер рек в устьевых участках. Приливные волны являются результатом астрономических и метеорологиче ских явлений и вызывают однократный или двукратный подъем и спад воды за полный цикл продолжительностью около 25 ч.
Приливные волны распространяются внутрь материка через устья, приливные дельты, протоки и низинные реки и медленно по гашаются на некотором расстоянии от моря. Однако характер при ливной волны с одним или двумя приливами и одним или двумя отливами за полный ее цикл сохраняется на всем протяжении реки, где происходит гашение прилива. Продвигаясь внутрь материка, сила прилива постепенно ослабевает из-за встречного сопротивле ния ее движению в устьях и дельтах рек, от ветра и встречного реч ного потока воды, стекающего к морю. Сила прилива, уменьшаясь, становится незаметной на определенном расстоянии от моря, выше которого реки имеют обычный гидрологический режим. Длина участка реки, на котором наблюдаются приливные явления, изме няется в течение года. В периоды высоких паводков это расстояние уменьшается, сдвигаясь в сторону моря, а в межень увеличивается, продвигаясь в глубь суши.
В сильно разветвленных устьях рек влияние прилива сказывает ся неодинаково в различных рукавах и протоках. В главном русле может наблюдаться едва заметное поднятие уровня воды, а в ма лых рукавах и протоках — полный или частичный поворот течения в сторону реки.
Приливные явления могут быть обнаружены путем наблюдений за режимом рек в период изыскательских работ на конкретном мос товом переходе.
Приливы и отливы вызывают непрерывное изменение уровня во ды в реке, а также изменения скоростей течения и их направления (рис. VIII1І). На участках рек, подверженных действиям прили вов, создаются условия переменного подпора, в результате чего течение воды замедляется и постепенно принимает обратное на правление. При отливах создаются условия спада, и течение воды ускоряется. Количество воды, поступающее во время прилива через заданный створ реки, определяет приливной объем, а количество воды, стекающее в период отлива, является отливным объемом (см. рис. ѴІІІ-11). Величина этих объемов увеличивается вниз по реке по мере приближения к прибрежному устью (морю).
При смене прилива на отлив и наоборот наступает момент, ког да движение воды отсутствует. Образование стоячей воды при при