Рис. Х-5. Схема мостового перехода и розы скоростей ветра:
/ — т р а с с а п е р е х о д а ; 2 — л и ни я п о с то я н н о го у р о в н я о тк р ы то й в о д ы (Н П У в о д о х р а н и л и щ а '
или д р у ги е у р о в н и ); 3 — л и н и я р а з л и в а при |
р а сч ет н о м |
|
у р о в н е |
р еки |
и ли |
в о д о х р а н и л и щ а |
(У В В ^ % или П У В В р % |
) ; 4 — н а п р а в л е н и е р а з го н а в о л н ы ; 5 — р о за р а сч е т н о й |
ск о р о сти в е т - |
Ра ТГВ % д л я п о с то я н н о го |
у р о в н я о т к р ы то й |
в о д ы ; 6 — р о за |
с р е д н е м н о го л е т н е й |
и з |
н а и б о л ь ш и х |
|
ск о р о сте й |
в е т р а |
з а |
п а во д о ч н ы й |
п ери од |
|
|
|
разгон Dp можно определить в зависимости от |
В с р |
приведенным |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ъ" по |
|
|
ниже данным: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,1 |
0,2 |
0,3 |
|
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
|
0,30 |
0,50 |
0,63 |
|
0,71 |
0,80 |
0,85 |
1.0 |
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На рис. Х-5 приведен схематический план водоема |
и |
показаны |
направления разгона к пунктам Л и £ на подходах к мосту по всем волноопасным направлениям.
Способ и последовательность определения параметров ветровых волн в мелководных зонах водоемов по полученным исходным дан ным приведены в СН 92-60.
Волновой комиссией при Институте водных проблем АН СССР
разработаны обобщенные предложения по расчету параметров вет ровых волн [138]; в отличие от способа расчета, приведенного в [132] в предложениях волновой комиссии для определения основных параметров ветровой волны, рекомендуется один график (рис. Х-6), позволяющий для всех расчетных скоростей ветра определить вы соту, длину и пологость волны.
График составлен для определения параметров волн в пределах глубоководной зоны водоемов, а для получения по этим определе ниям параметров волн в условиях мелководья применяются пере водные коэффициенты.
Последовательность расчета такая: на линии абсцисс графика
103D |
|
(рис. Х-6) откладывают точку с расчетной абсциссой ~ |
. По ор- |
. 103лх динате этой точки, равной - ~ 2— > определяют высоту волны
Wв
Лх%гл. Пересечение ординаты с кривой графика дает значение отно-
Ш6НИЯ ~h\,\ (полог°сть волны), откуда можно определить длину
волны Ягл (см. рис. Х-6).
По значениям высоты и длины волны, определенных для усло вий глубоководья, определяют значения этих параметров для усло вий мелководья путем введения коэффициента кн, который зависит от отношения глубины воды Н к длине волны À™:
н
|
Дл |
0,35 |
0,30 |
0,25 |
0,20 |
0,15 |
0,10 |
0,08 |
0,06 |
0,04 |
0,02 |
0,01 |
|
1,00 |
0,99 |
0,95 |
0,87 |
0,78 |
0,63 |
0,51 |
0,45 |
0,30 |
0,16 |
0,08 |
|
|
|
Тогда для условий мелководья |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hi% —К.і%гл•кн. |
|
|
|
|
(X -17) |
^Длину волны на мелководье А,м определяют, пользуясь получен
ной по формуле (Х-17) |
величиной hl% и приведенными ниже дан |
ными: |
|
1,0 1,2 |
1,6 2,0 3,0 4,0 6,0 8 , 0 1 0 , 0 1 2 , 0 1 3 , 0 2 0 , 0 |
Wi |
|
7,8 8,8 Ю,0 11,0 12,3 13,2 14,2 15,1 15,6 15,9 16,0 16,5
П1%
В некоторых случаях необходимо знать высоту превышения гребня волны над статическим уровнем воды г]в (например, при проверке возвышения низа конструкции моста на несудоходной и несплавной реке). Величина т]в зависит от величин h\%, Н, х и опре-
Рис. Х-6. График для определения параметров ветровых волн в глубоководной зоне водоема
деляется специальным расчетом [138]. Для приближенных расчетов,
|
принимая т ^ 0 ,8 ] А м и —^ - ^ 0 , 1 , |
величину т]в |
можно опреде |
|
лить, пользуясь следующими отношениями: |
|
|
|
h l% |
. • |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
Т)в |
. |
0,57 |
0,59 |
0,63 |
0,67 |
0,72 |
|
|
h l% ' ' '
Высоту наката волны hHна откос (без затопляемых берм) отсчи тывают от статического уровня воды в водоеме (рис. Х-4). Ее опре деляют по формуле
ïk mh\% |
з г |
Хм |
т |
V |
(X .18) |
h\%' |
где Ав — определенная высота ветровой волны, м\ т — заложение откоса; кш— коэффициент, учитывающий шероховатость отко са, изменяющийся от 1,0 (при укреплении откоса асфальтобе тоном) до 0,5 (при укреплении откоса наброской из массивов);
X
f — пологость волны. hB
При косом подходе волн к откосам, крутизна которых т > 1 и ß^30°, полученная высота наката волны уменьшается на поправоч ный коэффициент /ср, определяемый по формуле:
1 + |
2 sin R |
TCß = --------------------- |
(Х-19). |
где ß — угол между лучом волны и линией уреза воды, град.
Затопляемая берма у насыпи также уменьшает высоту наката волны на откос. Уменьшение высоты наката зависит от ширины бермы и глубины воды над бермой, считая от статического уровня воды в водоеме.
Наличие на линии разгона волны незатопляемого кустарника или леса снижает высоту ветровой волны, а устройство вдоль пой менных подходов к мостам специальных полос защитных лесона саждений может полностью погасить ветровую волну.
Пример расчета. Требуется рассчитать ветровую волну для открытой речной поймы со средней глубиной при УВВ0,зз%, равной Н = 2 м при максимальном раз гоне для западного румба D = 5 км; среднемноголетняя скорость ветра этого рум ба за паводочный период, приведенная к высоте 10 м над поверхностью воды,
равна №„ = 10 м/сек.
Пользуясь графиком (рис. Х-6) и данными, приведенными выше, получаем следующие величины:
103£> |
Ю3А і*Гл |
|
^ т л |
|
И |
k n |
|
|
|
^ 1 % ГЛ |
|
^ г л |
|
h i % |
|
w \ |
|
^ • г л |
|
К |
|
^ 1 % г л |
|
|
|
5 0 , 0 |
6 , 5 |
0 , 6 5 |
14,7 |
9 , 5 j |
0,21 |
0,89 |
0,58 |
10-з/гі% |
|
|
Хм |
hi% |
|
Ів |
|
w l |
hï% |
|
H |
|
hi% |
|
|
|
|
|
5 , 8 |
14,1 |
|
8 ,2 |
0 ,2 9 |
|
0 ,6 3 |
0 ,3 6 |
Волна западного румба подходит нормально к железнодорожной насыпи, укрепленной бетонными плитами; по формуле (Х-18) величина наката ветровой волны на откос крутизной 1 : 2 равна:
Л„ = 2 - 0 , 9 - 0 , 5 8 3V 14,1 = 1,39 м.
§ 49. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО СУДОХОДНОГО УРОВНЯ
При проектировании мостовых переходов через судоходные и сплавные реки необходимо учитывать подмостовые габариты, тре бующиеся для пропуска судов. Наивысший уровень воды, при кото ром проектируемый мост должен беспрепятственно пропускать су да, называется расчетным судоходным уровнем (РСУ). Определе ние этого уровня производится согласно «Нормам проектирования подмостовых габаритов на судоходных и сплавных реках и основ ным требованиям к расположению мостов» (НСП 103-52). Расчеты выполняют раздельно для нешлюзованных и шлюзованных рек.
Для определения расчетного судоходного уровня нешлюзован ных рек при наличии многолетних наблюдений составляют ряд мак симальных годовых уровней в убывающем порядке. Для этого ис пользуют данные водомерных постов, ближайших к мосту и имею щих наиболее продолжительные и надежные данные. В качестве исходных для составления ряда принимают наибольшие уровни за каждый год, отражающие суммарные условия, определяющие уров ни на мостовом переходе (приливы, заторы, нагоны, подпор и т. л .).
Порядковый номер уровня, характеризующего расчетный паво док и его отметку в створе моста, определяют по формуле
100
где р — коэффициент, характеризующий нормативную обеспечен ность паводка, определяется по табл. Х-2; п — число лет наблю дений за максимальными уровнями воды на водомерном посту.
Рис. Х-7. |
Определение |
расчетного |
судоходного |
|
уровня: |
1 — гр а ф и к к о л еб а н и й у р о в |
ней |
в о д ы з а |
р а сч е т н ы й г о д ; |
|
2 — л е д о с т а в |
Вычисленный порядковый номер округляют |
до целого числа. |
В качестве расчетного принимают паводок, порядковый номер кото рого в убывающем ряду уровней равен вычисленному (Х-20).
По данным водомерного поста строят график колебаний еже дневных уровней в расчетном году, по которому определяют пери од, когда река свободна ото льда и сала. При отсутствии наблюде ний в расчетном году необходимо производить восстановление про пусков по кривым связи уровней с другими водностями.
За расчетный судоходный принимают такой уровень, выше кото рого продолжительность стояния высоких паводковых уровней со ответствует допустимой по классу реки продолжительности стояния
уровней (в сутках), вычисляемой по формуле |
|
|
t = — , |
(Х-21) |
100 |
ѵ |
' |
где т — продолжительность навигации, когда река |
свободна |
от |
льда; к — коэффициент, принимаемый по табл. Х-2. |
|
|
Определение отметки РСУ производится путем нанесения вели |
чины t на расчетный график колебаний уровней (рис. Х-7).
При недостаточной длине ряда наблюдений и наличии пропус ков в наблюдениях особо высоких паводков необходимо произво дить удлинение и восстановление рядов ежегодных максимумов уровней по кривым связи с близлежащими водпостами, а также использовать данные опросов старожилов и другие источники.
При наличии наблюдений только за один сезон изысканий по' существующим методам расчета определяют максимальный расход
расчетной ВП, предусмотренной табл. Х-2 для |
требуемого |
класса |
|
|
|
|
Т а б л и ц а Х-2 |
|
Н е ш л ю з о в а н н ы е р е к и |
|
Ш л ю з о в а н н ы е р е к и |
К л а с с ы |
р е к |
|
|
% |
|
|
р , % |
К |
Р у |
К |
1 |
2 |
5 |
2 |
|
5 |
i l |
3 |
6 |
3 |
|
6 |
і и |
4 |
6 |
4 |
|
6 |
I V |
5 |
5 |
5 |
|
7 |
V |
5 |
3 |
5 |
|
7 |
V I |
4 |
2 |
6 |
|
6 |
V I I |
4 |
2 |
6 |
|
6 |
