Расчет отверстия моста

Правильное определение отверстия моста и связанный с ним прогноз деформаций подмостового русла имеют важнейшее значение для работы мостового перехода. По данным многолетних наблюдений основная причина повреждений мостов – опасные подмывы опор, которые, в свою очередь, обусловлены неправильно назначенными отверстием моста и глубиной заложения фундаментов опор.

Мостовой переход можно запроектировать в виде системы сооружений, которая не стесняет водного потока или стесняет его незначительно. Однако без стеснения потока перекрывают мостами только судоходные и ирригационные каналы или канализованные реки в городах. В случаях пересечения свободных рек мосты выгодно устраивать значительно меньшей длины, чем ширина разлива потока. Часть ширины разлива закрывают незатопляемыми земляными насыпями, располагаемыми на самых мелких частях разлива - поймах. Между насыпями оставляют водопропускное отверстие, перекрываемое мостом. Оно называется отверстием моста. Измеряют отверстие моста (между насыпями) на отметке расчетного уровня воды. Оно включает в себя и суммарную ширину опор моста. Незатопляемые насыпи на поймах являются подходами к мосту от берегов речной долины. По ним происходит движение автомобилей. Насыпи заканчиваются конусами, полностью или частично закрывающими крайние опоры моста - устои.

Надежная работа мостового перехода во многом определяется правильным выбором отверстия моста, влияющего на деформации подмостового русла, глубину заложения фундаментов опор моста, их подмыв. Сужение потока мостом вызывает общий размыв, который распространяется по всему живому сечению потока под мостом. Стоимость сооружения мостового перехода (С) зависит от коэффициента размыва (К_р), допустимые значения которого в соответствии со СНиП 2.05.03.84 следует принимать не более 2, а при морфометрических расчетах не более 1.75 (К_доп)

Отверстие моста обычно располагают в русловой части с большим его развитием в сторону поймы, пропускающей соответственно и больший расход, а на меандрирующих реках - в сторону выпуклого берега. Исходя из класса реки по судоходству, геологического строения дна реки, размыва принимается один из типов фундамента опор.

Отверстием моста в свету L называют расстояние между передними гранями устоев, определяемое на отметке расчетного уровня воды за вычетом суммарной ширины промежуточных опор.

Рис. 3.1 Схема к расположению вариантов отверстия моста в пределах живого сечения реки

Для определения величины отверстия моста необходимо задать три или четыре значения длины моста (L_i), как показано на рисунке 3.1 Минимальное значение принимается равным бытовой ширине русла L_{б.р .} при расчетном горизонте высоких вод (Н_ргвв). Последующие значения следует увеличить на 100–300 м.

Расчет отверстия моста ведут в следующей последовательности:

3.1 Определение средней глубины воды после общего размыва h _ср.

, м (3.1)

где: q _{ср .} - средний удельный расход под мостом, м²/ c

м²/с (3.2)

d - cредний диаметр частиц грунта, слагающего речное дно, м (приложение, таблица 4)

d - параметр, зависящий от вероятности превышения расчетного расхода

р ,% 2 1 0,33

d 0,97 1,00 1,07

3.2 Определение площади живого сечения после общего размыва ω_п.р

По каждому из приближенных вариантов длины моста L_i, находим площадь живого сечения м², предварительно определив среднюю глубину потока h _ср по формуле 3.1 для принятых отверстий моста. Если для предварительных расчетов приняты 3-4 варианта отверстия моста, то столько вариантов буду значения площадей живого сечения.

ω_п.р = h _ср. · L _i, м ² (3.3)

ω_п.р1 = 3,82 · 200=764 3,82·0,23=0,88

ω_п.р2 = 6,14 · 300=1842 6,14·1,32=8,1

ω_п.р3 = 2,24 · 400=896 2,24·1,51=3,4

ω_д.р1 = 0,88 · 200=176

ω_д.р2 = 8,1 · 300=2430

ω_д.р3 = 3,4 · 400=1360

3.3 Определение коэффициента общего размыва К_о для принятых

отверстий моста L _i

(3.4)

ω_д.р – площадь живого сечения до общего размыва, при расчетном горизонте высоких вод, для принятых отверстий моста, м²

3.4. Построение графика зависимости коэффициента размыва от отверстия моста по значениям L_i и K_o

Рис. 3.2 График зависимости К_о = f (L_i)

3.5 Установление минимального отверстия моста L _min. по допустимому значению коэффициента общего размыва по графику связи К _о = f (L_i)

Допустимый коэффициент общего размыва К_доп согласно СНиП 2.05.03 -84 “Мосты и трубы” принимается равным не более 1,75.

По таблице 2 (приложение 1) назначаем длину пролета моста l _пр, м.

Разделив минимальное отверстие моста L _min на длину пролета, получаем количество пролетов n

L _min =335

(3.5)

Если количество пролетов получилось дробным, увеличиваем отверстие моста до целого значения. Длина моста не может быть меньше, чем L _{min .}

Таким образом, рабочее отверстие моста получается:

L _р = n · I _пр. - å b_o , м (3.6)

L _р = 11 · 33. – 14,3=348

где

å b _o - суммарная ширина промежуточных опор моста. Ширина опоры определяется по таблице 2 (приложение 1) в зависимости от длины пролета l _пр.

å b _o =1,3·11=14,3

4. Определение расчетного судоходного горизонта Н_рсг, м

При проектировании мостовых переходов через судоходные реки одна из важнейших задач, связанных с прогнозированием условий судоходства, - определение расчетного судоходного горизонта. Поскольку от РСУ отсчитывают надводную высоту подмостового габарита, то он в значительной степени оказывает влияние на стоимость моста. Поэтому с целью снижения стоимости конструктивных элементов моста, в первую очередь опор и подходов к мосту, отметку РСУ принимают несколько меньшей уровня соответствующего расчетному расходу, по которому определяют отверстие моста. Соответственно, вероятность превышения расчетного судоходного уровня принимают большей. Кроме этого допускается, что в годы, когда будет превышен расчетный судоходный уровень, движение наиболее высоких судов может прерываться на несколько суток в ожидании понижения уровня до расчетного судоходного уровня.

Расчетный судоходный горизонт Н_рсг определяется по водомерному графику.

Рис 4.1 Водомерный график

Определение уровня судоходного горизонта ведется в следующей последовательности:

а) определяют расчетный расход 5% вероятности превышения () по формуле 2.1.

б) устанавливают отметку пика половодья H_п, м по полученному значению по графику связи Q = f (Н) (рис. 1.2)

в) определяют потерю навигационного времени t по формуле:

t = к · Т, (сут) (4.1)

t = 0,02 · 240=4,8

где: к - доля потерянного навигационного времени по сравнению полной продолжительностью навигации (таблица 3, приложение 1)

к=0,02

Т - продолжительности навигации (Т = 240 дней)

г) Определяют промежуточные значения уровней воды в зависимости от H_”o” и H _п на водомерном графике, заданном в задании.

Между ветвями графика откладываем значения потерянного навигационного времени t, которое дает возможность определить расчетный судоходный горизонт Н _РСГ, как показано на рисунке 4.1.

Дата добавления: 2015-08-21