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 Q_рб ();

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

 

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

 

, (3.2.6)

 

где В_рм, В_рб – ширина русла под мостом и бытовая;

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

К_п – коэффициент, учитывающий полноту расчетного паводка;

К_ВПп – 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 К_п при <4,5 и частоте затопления пойм ВПп<95% определяется по формуле:

 

, (3.2.7)

 

При 4,5 и ВПп<95% коэффициент К_п=0,7.

При ВПп 95% коэффициент К_п=0,79·П^1/2=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 К_ВПп=1,0.

 

Отверстие моста при уширении русла (рис. 3.2.2):

 

, (3.2.9)

 

где , l_ук, m, h_пб – см. формулу (3.2.1).

 

Рисунок 3.2.2 Схема к определению отверстия моста с уширенным руслом

 

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

 

, (3.2.10)

 

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

В_рб, В_рм – 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, Q_рб – расходы, расчетный и в русле бытовой;

q_пб – 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, h_пб – см. формулу (3.2.1);

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

 

, (3.2.13)

 

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

В_рб, В_рм – 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 В_рм ширины русла под мостом, чем было получено по (3.2.6).

Новая ширина русла под мостом В_рм2 и отверстие моста определяются подбором по следующей схеме. Задаются значением ширины русла под мостом В_рм2< В_рм по (3.2.6), определяют степень стеснения потока насыпями подходов :

 

, (3.2.14)

 

Далее вычисляют среднюю глубину после размыва при ширине русла под мостом В_рм2 по (3.2.10) и проверяют условие (3.2.4). Если оно не выполнено (различие более 5 %), то изменяют величину В_рм2, повторно вычисляют по (3.2.14), h_рм по (3.2.10).

Если условие (3.2.4) выполнено, то вычисляют отверстие моста по (3.2.9), приняв В_рм=В_рм2.

 

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 Р_доп=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 К_п 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=Р_доп=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 Р_доп=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 К_п по (3.2.7) и К_вп 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 В_рм2=В_рб+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 .