6. Расчет подпора на мостовом переходе

Стеснение паводочного потока подходами к мосту приводит к нарушению его бытового режима на значительном протяжении вверх и вниз от оси моста: увеличению скоростей течения, деформациям русла и свободной поверхности потока. Расчет кривых свободной поверхности на мостовых переходах - одна из наиболее сложных и важных задач. Для оценки величины деформации свободной поверхности необходимо определить величину подпоров (см. рисунок):

• начального подпора ΔZ₀ в начале сжатия потока;

• полного подпора ΔZ в створе с максимумом подпора;

• подпора у насыпи ΔZ_н;

• подмостового подпора ΔZ_м в створе самого моста.

Начальный подпор необходимо знать для построения кривой сво­бодной поверхности вверх и вниз по течению от начала сжатия потока. Без знания величины полного подпора невоз­можно вычислить подпор у насыпи, необходимый для назначения мини­мальной отметки бровки земляного полотна на подходах к мосту. В соответствии с величи­ной подмостового под­пора назначают отметки бровок струенаправляющих дамб.

6.1 Определим начальный подпор:

, (1)

К – корректив начального подпора

при

при

Р_ω – коэффициент размыва под мостом на пике расчетного паводка

W_пр, W_др – площади живых сечений под мостом до и после размыва

, так как Р_ω>1,2

ε – относительный начальный подпор

(2)

h_б – средняя глубина всего потока, h_б = 4,388м.

Начальный подпор по формуле (1) определяется методом последовательных приближений. На первом этапе задаются ε₁ = 1, затем вычисляется начальный подпор ΔZ₀₁ при ε₁= 1. На втором этапе по формуле (2), подставив в нее значение ΔZ₀₁, находят относительный подпор ε₂ и соответствующий ему подпор ΔZ₀₂. Процесс продолжается до тех пор, пока не будет выполнено условие /ε_i- ε_i-1/0,01.

ε₁ = 1, тогда

(м),

.

(м),

Принимаем ΔZ₀ =-0,079284м.

6.2 Полный подпор определяется по формуле:

, где

l_z – расстояние от моста до створа полного подпора

Так как ε = 1, то l_z = l_сж = 471,727 м, тогда ΔZ = ΔZ₀ = -0,079284 м.

6.3 Определим подпор у насыпи:

(м).

6.4 Определим подмостовой подпор:

, где

К_м – корректив подмостового подпора, так как Р_ω>1.2, то

α_б, α_м – коэффициенты Кориолиса определяются по формулам:

- в бытовом сечении, где

V_б – средняя скорость течения всего потока, V_б = 1,468м/с

- в подмостовом сечении

ε_м – относительный подмостовой подпор

.

Подмостовой подпор определяется методом последовательных приближений.

ε_м1 =1, тогда

.

Принимаем ΔZ_м = - 0,7446 м

7. Проектирование подходов к мостовому переходу и регуляционных сооружений

7.1 Проектирование пойменных насыпей

Насыпи подходов проектируют исходя из самых неблагоприятных условий их работы. Пойменная насыпь может быть разделена на харак­терные участки: спуск с берега речной долины на пойму (проектируется как обычная дорога), участок насыпи с минимально допустимым возвышением бровки насыпи над водой, подъём к мосту (обычно возвышается над уровнем воды). Большая высота уровня проезда по мосту по сравнению с участком насыпи минимальной высоты объясняется необходимостью выдержать подмостовой габарит, а также значительной конструктивной высотой пролетных строений, особенно с ездой поверху.

Минимальную отметку бровки насыпи определяют по формуле:

, где

h_наб – высота набегания волны на откос

К_ш – коэффициент относительной шероховатости откоса, зависит от типа покрытия, принимаем К_ш = 0,9 ( для сборных бетонных плит)

h_в - высота волны

(м)

(м)

Δ_зап – конструктивный запас, Δ_зап = 0,5м

(м).

Минимальная отметка проезжей части для мостов через судоходные реки:

,где

h_кон – высота конструкции, h_кон = 2,1м

Г – судоходный габарит, для III класса водных путей Г = 13,5м

РСУ – расчетный судоходный уровень.

Для определения РСУ сначала находим расчетную продолжительность навигации Т = 180сут, затем определяем дополнительное время стояния уровней воды выше РСУ – , где К – коэффициент дополнительного уменьшения продолжительности навигации (для III класса водных путей К = 6), тогда сут. Наносим на водомерный графикt и получаем РСУ = 208,36м.

(м)