Определение отверстия моста с уширенным руслом

 

Уширение русла под мостом возможно за счет срезки пойм.

При редком затоплении пойм срезка заиливается, на пойме восстанавливается бытовая глубина. Поэтому срезка целесообразна при выполнении следующего условия:

 

, (3.2.5)

где – степень стеснения потока подходами, равная отношению расчетного расхода Q к русловому бытовому Qрб ( );

ВПп – вероятность затопления поймы, % (по заданию).

 

Если условие (3.2.5) выполнено, то максимальная ширина русла под мостом с учетом срезки:

 

, (3.2.6)

 

где Врм, Врб – ширина …
русла под мостом и бытовая;

– степень стеснения потока подходами (см. (3.2.5));

Кп – коэффициент, учитывающий полноту расчетного паводка;

КВПп – коэффициент, учитывающий частоту затопления пойм.

 

Полнота расчетного паводка П равна отношению средней глубине воды на пойме к максимальной. Для рек Республики Беларусь можно принять П=0,55.

Коэффициент Кп при <4,5 и частоте затопления пойм ВПп<95% определяется по формуле:

 

, (3.2.7)

 

При 4,5 и ВПп<95% коэффициент Кп=0,7.

При ВПп 95% коэффициент Кп=0,79·П1/2=0,59.

 

Коэффициент частоты затопления пойм при ВПп<95% определяется по формуле:

 

, (3.2.8)

 

где – степень стеснения потока подходами (см. формулу (3.2.5)).

 

При ВПп 95% коэффициент КВПп=1,0.

 

Отверстие моста при уширении русла (рис. 3.2.2):

 

, (3.2.9)

 

где , lук, m, hпб – см. формулу (3.2.1).

 

Рисунок 3.2.2 Схема к определению отверстия моста с уширенным руслом

 

Вычислим среднюю глубину в русле после размыва hрм по О.В. Андрееву:

 

, (3.2.10)

 

где hрб – максимальная глубина воды в русле в бытовых условиях;

Врб, Врм – ширина русла бытовая и под мостом;

– степень стеснения потока насыпями подходов, равная отношению расхода воды, который проходит через поперечное сечение под мостом, к расходу, который проходил через это сечение в бытовых условиях:

 

, (3.2.11)

 

где Q, Qрб – расходы, расчетный и в русле бытовой;

qпб – средний элементарный расход на пойме, равный отношению бытового расхода на пойме к ее ширине .

 

Далее проверяем условие (3.2.4). Возможны следующие случаи.

Условие (3.2.4) не выполняется. Увеличиваем отверстие моста за счет части поймы, на которой не предусматривалась срезка, до величины . Она определяется по формуле:

 

, (3.2.12)

 

где m, hпб – см. формулу (3.2.1);

– степень стеснения потока насыпями подходов при отверстии моста , определяется по формуле:

 

, (3.2.13)

 

где Рдоп – допускаемый коэффициент общего размыва (Рдоп=1,75);

Врб, Врм – ширина русла бытовая и полученная по (3.2.6).

 

Условие (3.2.4) выполняется, но коэффициент общего размыва значительно меньше допускаемого значения. Для уменьшения длины моста следует уменьшить ширину срезки поймы, приняв меньшее значение Врм ширины русла под мостом, чем было получено по (3.2.6).

Новая ширина русла под мостом Врм2 и отверстие моста определяются подбором по следующей схеме. Задаются значением ширины русла под мостом Врм2< Врм по (3.2.6), определяют степень стеснения потока насыпями подходов :

 

, (3.2.14)

 

Далее вычисляют среднюю глубину после размыва при ширине русла под мостом Врм2 по (3.2.10) и проверяют условие (3.2.4). Если оно не выполнено (различие более 5 %), то изменяют величину Врм2, повторно вычисляют по (3.2.14), hрм по (3.2.10).

Если условие (3.2.4) выполнено, то вычисляют отверстие моста по (3.2.9), приняв Врмрм2.

 

Пример 3.2.2

 

Исходные данные: расчетный расход 1125 м3/с, расход в русле бытовой 367 м3/с, элементарный расход на пойме 0,73 м3/с, бытовая глубина на пойме 2,31 м, в русле 3,62 м, вероятность затопления поймы 50 %, ширина русла бытовая 105 м. Допускаемый коэффициент общего размыва Рдоп=1,75.

Требуется определить отверстие моста при уширении русла за счет срезки поймы.

Вычислим степень стеснения потока насыпями подходов:

.

Проверим условие (3.2.5) целесообразности срезки:

 

; 1,23>1,0.

 

Условие (3.2.5) выполнено, следовательно, срезка целесообразна.

Определим коэффициенты Кп по (3.2.7) и по (3.2.8):

 

;

.

 

Максимальную ширину русла под мостом с учетом срезки вычислим по (3.2.6):

.

 

Срезка поймы на .

Отверстие моста при уширении русла за счет срезки поймы вычислим по (3.2.9):

 

.

 

Вычислим степень стеснения потока насыпями подходов:

.

 

Средняя глубина в русле под мостом:

 

.

 

Проверим условие (3.2.4) ; 2,02>1,75.

Так как условие (3.2.4) не выполняется, то увеличим отверстие моста.

Вычислим по (3.2.13) степень стеснения потока при Р=Рдоп=1,75:

 

 

Требуемое отверстие моста по (3.2.12):

 

.

 

Пример 3.2.3

 

Исходные данные: расчетный расход 1100 м3/с, расход в русле бытовой 500 м3/с, элементарный расход на пойме 0,8 м3/с, средняя глубина в русле 3,6м, на пойме 2,0 м, бытовая ширина русла 150 м, вероятность затопления поймы 85 %, допускаемый коэффициент общего размыва Рдоп=1,75.

Требуется определить отверстие моста при уширении русла за счет срезки поймы.

 

Вычислим степень стеснения потока насыпями подходов:

.

Проверим целесообразность срезки поймы по (3.2.5):

 

; 1,19>1,0.

 

Следовательно, срезка поймы целесообразна.

Определим коэффициенты Кп по (3.2.7) и Квп по (3.2.8):

 

;

.

 

Максимальную ширину русла под мостом по (3.2.6):

.

 

Срезка поймы на .

Отверстие моста при уширении русла за счет срезки пойм по (3.2.9):

 

.

 

Вычислим степень стеснения потока насыпями подходов по (3.2.11):

.

 

Вычислим среднюю глубина в русле под мостом по 3.2.10:

 

.

Коэффициент размыва .

Условие (3.2.4) выполняется.

Так как коэффициент размыва меньше допускаемого (1,49<1,75), то следует уменьшить срезку поймы, т.е. уменьшить ширину русла под мостом и отверстие моста.

Назначим ширину срезки поймы равной 30 м. Ширина русла под мостом Врм2рб+30=180 м.

Отверстие моста по (3.2.9):

степень стеснения потока насыпями подходов по (3.2.14) равна:

 

.

 

Глубина в русле после размыва по (3.2.10):

 

.

 

Так как , то принимаем отверстие моста .