книги / Проектирование пойменных насыпей на мостовых переходах

Министерство образования Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет

М.П. Поляков

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОЙМЕННЫХ НАСЫПЕЙ НА МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДАХ

Учебное пособие по курсу «Изыскания и проектирование транспортных сооружений»

для студентов специальностей 2910,2911

Саратов 2002

Светлой памяти моей любимой жены

Поляковой Лидии Дмитриевны

В В Е Д Е Н И Е

Учебное пособие составлено в соответствии с программами курсов «Изыскания и проектирование транспортных сооружений» (для студен­ тов специальности 2910 «Автомобильные дороги и аэродромы») и «Изы­ скания и проектирование мостовых переходов и тоннельных пересечений» (для студентов специальности 2911 «Мосты и транспортные тоннели»).

Инженеры-дорожники и инженеры-мостовики в своей практической деятельности часто встречаются с вопросами проектирования мостовых переходов и, в частности, с проектированием подходов к мостам, в состав которых входят пойменные насыпи.

В учебном пособии освещаются все вопросы, которые приходится решать при проектировании подходов к мостам. Основное внимание уде­ ляется центральному вопросу проектирования подходов, а именно: со­ ставлению продольного профиля мостового перехода. Этому вопросу по­ свящаются два раздела: в одном из них даются подробные указания по со­ ставлению продольного, профиля, а в другом приводится конкретный пример проектирования продольного профиля мостового перехода.

Непосредственное отношение к составлению продольного профиля мостового перехода имеют такие вопросы, как определение расчетного уровня высоких вод РУВВ, установление расчетного судоходного уровня РСУ, расчет максимального подпора у пойменной насыпи и определение высоты набега ветровых волн на ее откосы. Все эти вопросы подробно рассматриваются в учебном пособии.

Большое внимание уделяется также проектированию поперечных профилей подходов к мостам. Указываются характерные особенности по­ перечных профилей пойменных насыпей на разных участках трассы мос­ тового перехода.

Важным вопросом, который приходится решать при проектировании пойменных насыпей,- является обеспечение их устойчивости. В учебном

3

пособии этому вопросу посвящаются три раздела: в одном из них даются подробные указания по расчету устойчивости откосов высоких поймен­ ных насыпей; в другом рассматривается конкретный пример такого расче­ та, а в третьем приводятся основные сведения о расчете устойчивости пойменных насыпей против просадки.

Вучебном пособии даются конкретные указания по укреплению от­ косов пойменных насыпей, а также рассматривается вопрос определения расчетной толщины льда у мостового перехода.

Вприложениях приводятся необходимые справочные материалы. В конце учебного пособия дается список'литературы, с которой студент должен ознакомиться с целью более глубокого изучения всех вопросов, связанных с проектированием подходов к мостам.

Учебное пособие окажет большую помощь студентам специально­ стей 2910 и 2911 при выполнении ими курсовых и дипломных проектов по мостовым переходам. Оно предназначается для студентов всех видов обу­ чения, но особенно полезным будет для студентов вечерней и заочной форм обучения.

4

1.ОБЩ ИЕ СВЕДЕНИЯ О МОСТОВЫ Х ПЕРЕХОДАХ

Автомобильные и железные дороги пересекают многочисленные ре­ ки, периодические водотоки, а также водохранилища. Для преодоления водных препятствий устраивают мостовые переходы.

Мостовым переходом называется комплекс инженерных сооружений, возводимых в месте пересечения водотока автомобильной или железной дорогой. На рис. 1 показана схема мостового перехода через равнинную реку.

Основными элементами мостового перехода являются:

1.Мост, который перекрывает в период прохождения высоких вод часть живого сечения реки; в эту часть входит коренное русло, где движе­ ние воды происходит круглогодично (и при низких уровнях), и участки пойм, которые покрываются водой периодически (во время интенсивного стока от обильных дождей или снеготаяния на площади водосборного бас­ сейна).

2.Подходы к мосту; включающие :

а) земляные насыйи, которые возводятся на поймах реки и подтап­ ливаются в период прохождения высоких вод. Эти насыпи называются подходными или пойменными;

б) участки спуска с берега речной долины на пойму. Эти участки располагаются за границами разлива высоких вод и поэтому не подтапли­ ваются. В зависимости от характера рельефа берега долины и гидрогеоло­ гических условий земляное полотно на участках спуска проектируют в вы­ емке или в невысокой насыпи.

3.Регуляционные сооружения (струенаправляющие дамбы и тра­ версы), которые устраиваются с целью улучшения условий движения реч­ ного потока у мостового перехода.

4.Укрепительные сооружения, которые устраиваются с целью защи­

ты мостового перехода от повреждения его речным потоком.

Мостовые переходы классифицируются по следующим признакам:

I.По роду транспорта, для которого предназначен мостовой переход:

1)автодорожные;

2)железнодорожные;

3)автодорожные и железнодорожные совмещенные;

4)городские.

II.По типу пересекаемого водного препятствия:

1)мостовые переходы через равнинные реки, продольные уклоны которых не превышают 0, 0005;

2)мостовые переходы через предгорные реки, продольные уклоны которых изменяются от 0,0005 до 0,005;

5

3)мостовые переходы через горные реки, продольные уклоны кото­ рых изменяются от 0,005 до 0,05;

4)мостовые переходы через водохранилища, образованные плотина­

ми речных гидроузлов.

III.По сроку действия мостового перехода на протяжении года:

1) высоководные, которые обеспечивают круглогодичное движение транспортных средств;

2) низководные, которые обеспечивают движение транспортных средств только при низких водах.

Рис. 1. Схема мостового перехода через равнинную реку:

а - продольный профиль; б - план; 1- мост; 2 и 3 - подходные (пойменные) насыпи; 4 - выемка; 5 - коренное русло; б - левая пойма; 7 - правая пойма; 8 и 9 - траверсы; 10 и 11 - сгруенаправляющие дамбы; 12 - укрепление берега; 13,14 и 15 - озера; 16 и 17 - |раницы разлива при расчетном уровне высоких вод РУВВ

6

Наибольшее распространение получили высоководные мостовые пе­ реходы. Их проектируют так, чтобы мост и подходные насыпи возвыша­ лись над уровнем высоких вод во время паводка (рис. 1, а). Поэтому транс­ портные средства имеют возможность перемещаться по дороге непрерыв­ но на протяжении всего года. Железнодорожные мостовые переходы поч­ ти всегда устраивают как высоководные.

Низководные мостовые переходы допускается проектировать только на автомобильных дорогах 1У и У категорий при пересечении несудоход­ ных рек. В период прохождения высоких вод происходит затопление та­ ких мостовых переходов. Движение транспортных средств на это время прекращается.

При проектировании мостовых переходов следует предусматривать:

1)безопасный пропуск транспортных средств с заданными интен­ сивностью и скоростью движения;

2)устойчивость всех элементов мостового перехода против разру­ шающего действия речного потока;

3)обеспечение необходимых условий беспрепятственного движения судов и сплава леса (на судоходных и сплавных реках);

4)соблюдение интересов предприятий, которые связаны с использо­ ванием данной реки (заводов и фабрик, совхозов и колхозов, чьи земли и строения расположены по берегам реки; организаций, занимающихся рыбным промыслом; коммунальных предприятий и т.д.);

5)минимальную затрату денежных средств и материалов на строи­ тельство мостового перехода и последующую его эксплуатацию.

Вучебном пособии рассматриваются только автодорожные мостовые переходы. При их проектировании принимают расчетные расходы опреде­ ленной вероятности превышения, зависящей от технической категории ав­ томобильной дороги.

Для дорог I, II и III категорий расчетная вероятность превышения со­ ставляет 1%, то есть один раз в 100 лет; эту же расчетную вероятность превышения принимают и для городских дорог и улиц.

Для дорог IV и V категорий расчетная вероятность превышения со­

ставляет 2%, то есть одир раз в 50 лет.

2.ТРАССИРОВАНИЕ МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

Трассирование мостовых переходов представляет собой ответствен­ ную задачу проектно-изыскательских работ. При трассировании необхо­ димо соблюдать определенные требования, а именно:

1. Ось мостового перехода рекомендуется располагать нормально к направлению руслового и пойменного потоков при расчетном паводке.

7

Целесообразность устройства косого мостового перехода иногда диктуется специфическими условиями на реке в районе перехода (напри­ мер, более благоприятными условиями выхода трассы на надпойменную террасу).

Следует отметить, что трасса косого мостового перехода в большей степени соответствует принципам архитектурно-ландшафтного проекти­ рования автомобильных дорог, чем трасса нормального мостового пере­ хода.

В самом деле, если трасса автомобильной дороги MN пересекает ось реки под углом, отличным от 90° (рис.2), то для осуществления нормаль­ ного пересечения реки мостовым переходом приходится проектировать горизонтальные кривые малого радиуса. Это приводит к необходимости резкого снижения скорости движения автомобилей.

Указанное положение противоречит одному из основных принципов архитектурно-ландшафтного проектирования автомобильных дорог, со­ гласно которому скорости, обеспечиваемые смежными элементами доро­ ги, не должны отличаться друг от друга более, чем на 20%, а наилучшие условия движения автомобилей создаются тогда, когда обеспечивается по­ стоянная скорость [20,53].

При косом пересечении реки мостовым переходом горизонтальные кривые малого радиуса устраивать не нужно , поэтому необходимость в снижении скорости движения автомобилей отпадает.

2.Так как мостовой переход является частью автомобильной дороги определенной технической категории, то элементы плана и продольного профиля трассы мостового перехода должны соответствовать требованиям СНиПа 2.05.02-85 [48].

3.В плане ось мостового перехода в пределах всей ширины разлива

должна представлять собой одну прямую линию, без поворотов (как пока­ зано на рис.2). Повороты трассы мостового перехода в пределах поймы крайне нежелательны. В том случае, когда поворот трассы сделан вниз по течению от моста (рис.З, вариант 1), у пойменной насыпи образуется вод­ ный “мешок”; при этом создается угроза прорыва насыпи и сильно затруд­ няется слив воды с поймы в отверстие моста. Если же поворот трассы мос­ тового перехода сделан вверх по течению от моста (рис. 3, вариант 2), то вдоль верхового откоса пойменной насыпи возникает течение с повышен­ ными скоростями, поэтому требуется усиленная защита данного откоса от подмыва [б].

4.В районе мостового перехода направления течений в коренном русле и на поймах должны быть по возможности параллельными при раз­ личных уровнях воды в реке.

5.Створ мостового перехода рекомендуется назначать в наиболее уз­ ком месте разлива реки.

9

6.Мостовой переход целесообразно трассировать на таких участках реки, где поймы достаточно высоко приподняты над уровнем меженных вод, являются наиболее узкими и не имеют озер, болот, староречий и про­ токов.

7.При трассировании мостового перехода следует избегать пересече­ ния островов, так как они уменьшают площадь живого' сечения потока под мостом и, следовательно, приводят к необходимости увеличения отвер­ стия моста.

Рис.З. Варианты трассы мостового перехода через реку с широкой поймой:

1 - трасса с поворотом вниз по течению от моста; 2 - трасса с поворотом вверх по течению от моста; 3 - водный «мешок»; 4 - населенный пункт; 5 - ферма; 6 и 7 - границы разлива при расчетном уровне высоких вод РУВВ

8. Участок русла реки в районе мостового перехода должен быть ус­ тойчивым. Этому требованию в большей степени соответствуют плесы,

10