Определение размеров малых мостов и дорожных труб

(расчетно-графическая работа № 4)

Содержание задания

1. Определить бытовые условия протекания постоянного или временного водотока.

2. Определить отверстие, высоту, отметку проезжей части и длину моста.

3. Определить размеры дорожной трубы—диаметр, длину, высоту насыпи, отметку бровки земляного полотна дороги над трубой.

Исходные данные для выполнения задания:

— индивидуальное задание с указанием расчетных расходов для моста и трубы;

— карта М 1: 10 000 с горизонталями через 2.5, на которой вычерчена трасса дороги между А и Б (рис. 3.9).

Методика и пример выполнения задания

1. Бытовые условия потока, т. е. глубину, ширину потока поверху, площадь живого сечения и среднюю скорость воды, которые были в месте устройства моста до его постройки, определяют для гидравлического расчета малого моста.

Мост гидравлически не рассчитывают в случае, если его береговые опоры (устои) находятся за пределами расчетной ширины потока воды, то есть когда устройство моста не сужает живого сечения водотока. Но это может быть только в исключительных случаях, при узких глубоких руслах с крутыми берегами, когда мост получается небольшой длины. В большинстве же случаев приходится длину малого моста обосновывать гидравлическим расчетом. Для расчета отверстия

моста (расстояния между внутренними гранями береговых опор) предварительно вычисляется бытовая глубина.

Определение глубины водотока по известному расходу воды- шероховатости русла> геометрическим размерам его поперечного сечения и величине продольного уклона тальвега осуществляется методом.подбора или другими способами, излагаемыми в курсе гидравлики. Поперечное сечение лога в месте пересечения его дорогой чаще всего имеет треугольную форму (что принимают во многих случаях без большого ущерба для точности вычислений). Для определения бытовой глубины потока производят следующие действия:

а) вычисляется модуль расхода или расходная характеристика

где Q — расчетный расход, м³/с;

i₀— продольный уклон тальвега в зоне намеченного сооружения на участке (примерно) 300 м (200 м выше и 100 м ниже от оси дороги по тальвегу), например,

б) определяется геометрическая характеристика створа

где i ₁, i ₂ — уклоны склонов поперечного сечения лога в месте пересечения его дорогой, определяемые в натуре инструментальной съемкой или по карте крупного масштаба с горизонталями, например.

(рис. 3.10);

в) вычисляется искомая бытовая глубина

(4)

где т — параметр, учитывающий состояние поверхности русла, ои может быть принят по табл. 3, где для сравнения приведены также коэффициенты шероховатости.

Таблица 3

Значения параметра

Характеристика русла	Коэффициент шероховатости	Параметр
Земляное русло в обычном состоянии	0,025	0,42
Хорошее состояние поверхности русла, ровное без местных углублений	0,033	0,46
Земляное русло, частично заросшее, слабоизвилистое	0,040	0,49

Ширина потока поверху П определяется по зависимости

(5)

площадь живого сечения

(6)

Средняя скорость течения

(7)

П р и м е р. Определить глубину потока h _б,ширину его разлива П и среднюю скорость V_ср при следующих условиях. Максимальный расчетный расход воды 7 м³/с. Уклоны склонов лога в створе проектируемого на ПК 4+70 моста (рис. 3.9) i ₁= 0,030, i ₂= 0,020 определены по карте (рис. 3.10). Средний продольный уклон лога в зоне моста i ₀= 0,018 определен по карте, на участке 275 м (175 м выше и 100 м ниже оси моста). Русло земляное в обычном состоянии (следовательно, параметр по таблице 3 может быть принят равным 0,42).

Р е ш е н и е. Расходная характеристика — по уравнению (2):

Геометрическая характеристика створа—по (3):

Рис. 3.10. К определению уклона тальвега г₀ и уклонов склона лога i ₁

i ₂

Бытовая глубина — по (4):

Ширина потока по зеркалу воды — по (5):

Площадь живого сечения — по (6):

Средняя бытовая скорость течения — по (7):

2.Гидравлический расчет моста производим для условий измененного режима водного потока с устройством на подходах к мосту (в виде земляных дамб), которые уменьшают живое сечение водотока, а следовательно, увеличивают по сравнению с бытовой скорость протекание воды под мостом. Экономически целесообразно делать мост короче, но производить укрепление в зоне моста от размыва. Обычно укрепление русла делается при длине моста до 15 м.

Среднюю скорость воды V под мостом назначают примерно в 2—3 раза больше бытовой скорости, а глубину воды Н вычисляют по формуле

(8)

где q = 9,81 м/с² — ускорение свободного падения.

В зависимости от глубины h и скорости протекания воды V по таблице 4 назначают тип укрепления русла под мостом.

Режим протекания потока под мостом может быть свободным или затопленным.

При свободном истечении бытовая глубина потока h _б, которая устанавливается ниже сооружения, меньше глубины воды под мостом h и не оказывает на нее влияния. Критерием свободного протекания будет зависимость

(9)

Таблица 4

К выбору типа укрепления

	Диаметр труб, м
Расход	2,0 \| 1,5 \| 1,25			1,0	0,75
. м²/с	Глубина воды перед трубой Н			и скорость,	м/с
0,8	0,67/1,8	0,69/1,8	0,73/1,8	0.82/2,0	1,00/2.9
1,0	0,73/1,9	0,78/1,9	0,82/2,1	0,94/2,1
1,2	0,81/2,0	0,87/2,0	0,91/2,1
1,6	0,93/2,1	1,00/2,2	1,09/2,3
2,0	1,05/2,2	1,15/2,3	1,26/2,5
3,0	1,30/2,4	1,47/2,7
4,0	1,53/2,7
5,0	1,75/2,9
5,5	1,86/3,0