книги / Примеры проектирования мостовых переходов

Г Л А В А I

ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

Ввиду длительного срока службы мостового перехода при его проектировании необходимо предусматривать пропуск через сооружение вод высоких паводков, случающихся в редкие годы. Одной из основных задач гидрологических расчетов при проектировании мостовых переходов является поэтому опреде­ ление характеристик водного режима реки в месте перехода во время высоких паводков, вероятность превышения которых очень мала.

В основу гидрологических расчетов кладутся материалы на­ блюдений, проводившихся в годы, -предшествующие строитель­ ству мостового перехода. В большинстве случаев продолжи­ тельность регулярных наблюдений за режимом реки сравнитель­ но небольшая, она редко превышает два—три десятилетия. По этой причине в гидрологических расчетах широко применяется обработка данных наблюдений методами математической стати­ стики с экстраполяцией кривых обеспеченности различных эле­ ментов водного режима до расчетной малой вероятности пре­ вышения.

Нормы расчетной вероятности превышения устанавливаются техническими условиями на проектирование дорог и мостов в зависимости от значимости и капитальности сооружений.

Часто проектируемый переход через реку располагается в месте, где отсутствуют достаточно продолжительные регулярные наблюдения за режимом водотока. В этих случаях необходимые для проектирования характеристики водотока определяются по аналогии с другими реками, находящимися в подобных физикогеографических условиях, на которых имеются данные много­ летних наблюдений.

Пересекаемые мостовыми переходами реки или отдельные участки рек по степени изученности их режима можно разделить на две группы:

1. Реки, хорошо изученные в гидрологическом отношении. На этих реках имеются данные многолетних наблюдений, не менее чем за 10—20 лет.

2. Реки, мало изученные в гидрологическом отношении. На этих реках регулярные наблюдения отсутствуют или охватыва­

5

ют слишком короткий период, который недостаточен для экстра­ поляции характеристик водного режима за пределы наблюдений.

Методика гидрологических расчетов зависит от изученности режима водотока в месте перехода.

§ 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО МАКСИМАЛЬНОГО

РАСХОДА ВОДОТОКА И СООТВЕТСТВУЮЩЕГО ЕМУ

УРОВНЯ ВОДЫ

На железных и автомобильных дорогах вероятность превы­ шения расчетного максимального расхода воды на пике павод­ ка или половодья принимается в зависимости от рода сооруже­ ния и категории дороги. В табл. 1-1 приведены нормы вероят­ ностей превышения, установленные действующими техническими условиями.

Т а б л и ц а 1-1

Нормы вероятностей превышения расчетных расходов

мосты и трубы

При наличии водомерных постов, на которых измерялись го­ довые максимальные расходы воды не менее чем за 15 лет,, применяется статистическая обработка рядов максимальных, расходов с экстраполяцией кривой обеспеченности максималь­ ных расходов до нормативной вероятности превышения.

Если на реке вблизи от места перехода нет водомерных по­ стов с достаточно длинными рядами максимальных расходов или водомерные посты совсем отсутствуют, применяется метод аналогии. В качестве рек-аналогов выбираются реки с подобны­ ми климатическими, морфологическими и геоботаническими ус-

6

лбвиями *, на которых имеются водомерные посты с данными о максимальных расходах за продолжительное время.

При наличии только данных об уровнях' высоких вод расхо­ ды, соответствующие этим уровням, определяются гидравличе­ ским расчетом по морфологическим характеристикам попереч­ ного сечения (морфоствора) и продольному уклону реки.

При статистической обработке многолетнего ряда максималь­ ных расходов они располагаются в ряд в убывающем порядке. Каждому члену ряда (максимальному расходу) присваивается, порядковый номер т: первый — наибольшему из наблюденных расходов, второй — второму по величине и т. д.; наименьший из наблюденных максимальных расходов имеет номер, равный чис­ лу членов ряда п.

Эмпирическая вероятность превышения в процентах каждого из максимальных расходов р% определяется по формуле, реко­

Экстраполяция кривой обеспеченности максимальных расхо­ дов до нормативной вероятности превышения в настоящее вре­ мя производится по теоретическим интегральным кривым рас­ пределения С. Н. Крицкого и М. Ф. Менкеля **.

При применении этого метода коэффициент асимметрии кри­ вой распределения устанавливается путем сопоставления эмпи­

кривой с теоретической, принимается за расчетное значение. Последовательность определения расчетного максимального

расхода воды по ряду годовых максимальных расходов следую­ щая:

находится среднее арифметическое ряда

* Подробное перечисление признаков аналогии приводится в § 202 гл. VII «Наставления по изысканиям и проектированию железнодорожных и автодо­ рожных мостовых переходов через водотоки». Изд. Главтранспроекта, 1961.

** С. Н. Кр и ц к и й и М. Ф. М е н к е л ь . Гидрологические основы реч­ ной гидротехники. Изд-во АН СССР, 1950.

7

п

где SQi — сумма всех максимальных расходов, входящих в ряд

(Qi — максимальный расход данного года); подсчитываются модульные коэффициенты членов ряда

Если в ряду число годовых максимальных расходов более 30, коэффициент вариации определяется по формуле

2 ( ^ - - 1 ) 2

тождественном формулам (1-4) и (1-4'), что несколько упрощает вычисления *.

В случае когда до организации непрерывных наблюдений на водомерном посту на протяжении п лет был ранее отмечен вы­ сокий паводок с пиковым уровнем, наивысшим за N лет, причем N >n, величины Qo и Cv вычисляются по формулам:

(1-4"'*

■ А. В. Го р и нов, И. М. К а н т о р и др. Проектирование железных; дорог. Под ред. А. В. Горинова. Трансжелдориздат, 1963.

8

точки эмпирической обеспеченности. На этой же клетчатке стро­

С. Н. Крицкого и М. Ф. Менкеля при нескольких значениях _ .

Cv

Теоретическая кривая, наиболее близко располагающаяся к точкам эмпирической обеспеченности, является расчетной (на

рис. 1-4 при _£?= 2 ). Построение теоретических интегральных

Cv

кривых производится по таблицам С. Н. Крицкого и М. Ф. Мен­ келя *.

где Красч — модульный коэффициент расхода расчетной вероят­

9

На реках с весенними половодьями модуль максимального расхода М вычисляется по формуле

F — площадь водосборного бассейна, км2;

Ь' — коэффициент, учитывающий влияние залесенности во­ досборного бассейна на снижение максимального рас­ хода воды;

б" — коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода под влиянием аккумуляции стока в озерах и болотах;

К— коэффициент, учитывающий влияние формы бассейна в плане на величину максимального расхода при дожде­

вом стоке.

Коэффициенты б' и б" определяются по формулам Д. Л. Со­ коловского:

где М0— наибольший модуль максимального расхода водосбор­ ного бассейна, соответствующий F= 1 км2, на поверх­ ности которого нет леса, озер и болот;

10