6.35. При наличии короткого ряда наблюдений на водотоке (ìåíåå 50 лет) эмпирическую ВП расчетных гидрологических характеристик следует определять по формуле
(6.1)
при а = 0,25 + ,
где а - параметр, учитывавший длину ряда наблюдений;
m - номер члена в ранжированном ряду;
n - число членов ряда.
При определении максимального расчетного уровня воды следует обрабатывать только уровни с отметкой выше средней отметки поймы. Более низкие первоначальные уровни Hi могут быть приведены к уровням Нр, распределение которых отражает влияние поймы:
,(6.2)
где Нп - средняя отметка поймы;
ÂРБ, Вп - бытовая ширина соответственно русла и поймы;
Hi - первоначальная отметка уровня;
mр, mп - показатели ровности соответственно русла и поймы.
Если обработка рядов уровней производится без применения ЭВМ, то следует пользоваться графической экстраполяцией с использованием «клетчатки» нормального распределения с равномерной вертикальной шкалой.
6.36. Перенос данных наблюдений (расходов и уровней) с водомерного поста на створ мостового перехода следует осуществлять по кривим связи, для чего во время паводка в период изысканий необходимо произвести измерение уровней и расходов в возможно большем диапазоне их изменения.
При отсутствии кривой связи расчетные расходы могут быть перенесены в створ мостового перехода методом аналогии согласно СНиП 2.01.14-83.
Перенос уровней воды по уклону водной поверхности применим главным образом для равнинных рек, если между створами нет плотин и порогов и общее превышение уровней воды не более 2-3 м.
На недостаточно изученных реках расчетный уровень высоких вод (РУВВ) при известном расчетном расходе может быть определен морфометрическим способом - по кривой расходов. В этом случае для определения РУВВ дополнительно должны быть использованы другие способы, в том числе отметки наивысших уровней, установленные по показаниям старожилов за возможно больший срок. Сведения об уровнях высоких вод долины быть собраны как в районе перехода, так и выше и ниже его по течению. Используя данные водомерных постов на данной реке или на реке-аналоге, следует определить ВП паводков в годы, к которым относятся зафиксированные уровни.
В необжитых районах уровни высоких паводков устанавливают по следам на местности: смывам на берегах рек; ветвям и траве, оставшимся на кустах и деревьях на пойме; наносам на коре деревьев, отложениям на относах берегов и т.п.
После анализа полученных по различным данным отметок уровней высоких вод за расчетные следует принимать наиболее надежные из них.
6.37. Распределение общего расчетного расхода между руслом и поймами устанавливается на морфостворе по оси перехода (при нормальном пересечении руслового и пойменных потоков) или в непосредственной близости от нее. Если направления руслового и пойменных потоков не совпадают, используют створы, ломанные в плане. Ситуация местности и морфологические характеристики на морфостворе должны быть изучены не менее чем на 100 м в каждую сторону от оси морфоствора. Такими характеристиками являются протоки, староречья, озера, определяющие течения на пойме, прорывы перешейков излучин русла, растительность (деревья, кусты, травы) на поймах, постройки и различного рода сооружения. На основании морфологических характеристик устанавливают значения коэффициентов шероховатости для различных частей морфоствора.
На больших и сложных в гидрологическом отношении средних мостовых переходах следует проводить гидрометрические работы: измерение уровней воды, промеры глубин, измерение скоростей и их направлений, вычисление расходов воды. При проектировании особо сложных мостовых переходов следует предусматривать физическое моделирование их гидравлической работы.
При определении размеров отверстий больших и средних мостов следует учитывать подпор, естественные деформации русла, его устойчивое уширение под мостом (срезку), общий и местный размывы у опор, конусов и регуляционных сооружений.
Размеры отверстий городских мостов следует назначать с учетом намечаемого регулирования реки и требований планировки набережных.
6.38. Для прогнозирования возможных русловых деформаций в районе мостового перехода следует пользоваться данными прошлых изысканий, картографическими и топографическими материалами, лоцманскими картами разных лет, русловыми и береговыми съемками бассейновых управлений путей Минречфлота РСФСР и др. Чем больше имеется материалов, тем точнее прогнозирование природных деформаций. При прогнозе русловых деформаций следует учитывать разработку карьеров в руслах рек, работы по углублению дна и выправлению русла судоходных рек, влияние гидротехнических сооружений, расположенных выше и ниже мостового перехода.
Учитывая, что на меандрирующих реках смещение русла к устоям моста и вышележащих излучин к насыпи подходов может угрожать их сохранности, следует назначать соответствующее укрепление берега реки или самих сооружений.
На таких реках максимальная глубина, имеющая место на участие мостового перехода, может оказаться в любой части подмостового русла, поэтому при отсутствии геологического ограничения размыва фундирование всех промежуточных опор и укреплений конусов земляного полотна следует назначать с учетом этой глубины.
На немеандрирующих реках (ленточногрядовый и побочневый тип руслового процесса) следует учитывать лишь глубинные деформации, которые происходят в пределах русла за счет смещения ленточных гряд и побочней. За наибольшую глубину под мостом следует принимать глубину в подвалье гряд или в плесовой лощине у берега, противоположного побочню на участке мостового перехода.
При назначении размеров отверстия моста побочень, как часть русла, необходимо перекрывать мостом.
На блуждающих реках (в зоне аккумуляции наносов) отверстие моста необходимо назначать таким, чтобы водный поток транспортировал наносы без их отложения, но и без размыва дна.
При назначении глубины фундирования опор и конструкции укреплений конусов земляного полотна следует исходить из того, что наибольшая глубина русла может смещаться по ширине отверстия моста.
6.39. Отверстие моста следует назначать не менее устойчивой ширины русла с учетом возможного его уширения, обусловленного увеличением расхода за счет слива воды с пойм и природных плановых переформирований.
Уширение русла под мостом за счет слива воды с пойм возможно, если при коэффициенте общего стеснения паводкового потока подходами значения вероятности затопления пойм Рп% больше указанных в табл. 6.6.
Таблица 6.6
|
?? |
1,7 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
4,5 |
|
Рп% |
95 |
75 |
50 |
33 |
21 |
13 |
6 |
Первоначально и в случае, когда мост перекрывает только русло, коэффициент стеснения потока подходами определяют как
,(6.3)
где Q и QРБ - соответственно полный и бытовой русловый расходы.
Когда мост перекрывает и часть поймы, после предварительного определения ширины русла под мостом Врм по формуле (6.5) и назначения отверстия моста Lм находят новое значение ??:
,(6.4)
где qПБ - единичный расход на пойме в бытовых условиях при РУВВ, м3/(с??м);
;
Во - ширина разлива при РУВВ, м.
Если уширение возможно, то расчетная ширина русла под мостом
Врм = ВРБ [(??0,93 - 1) Кп Кр% + 1] ,(6.5)
где Кр% и Кп - коэффициенты, учитывающие соответственно вероятность затопления пойм и полноту расчетного паводка;
;(6.6)
при ?? ?? 4,5 ;(6.7)
Кп = 0,7 при ?? ?? 4,5 ,
где П - полнота паводка (при отсутствии данных для предварительных расчетов можно принимать П = 0,6);
;
hпав, hпав(max) - соответственно средняя и максимальная высота паводка над средней отметкой поймы.
За расчетную бытовую ширину русла ВРБ следует принимать характерную для морфологически однородного участка реки с учетом возможных природных деформаций, но не меньше, чем в створе мостового перехода.
При многорукавности расчетная ширина русла равна суммарной ширине постоянно действующих русловых проток.
Срезку грунта в пойменной части отверстия поста допускается предусматривать только на равнинных реках. Размеры срезки следует определять расчетом, исходя из условий ее незаносимости, в зависимости îò частоты затопления поймы (как правило, на менее 50-70 %) и степени стеснения потока мостовым переходом при расчетном уровне высокой воды (как правило, не менее 1,7).
Расчетную ширину срезки подмостового русла следует принимать равной ВРМ - ВРБ. Срезку устраивают за счет удаления связных грунтов пойменного наилка, но срезка таких русловых элементов, как побочни, осередки и т.п., не допускается. Уширение русла в плане должно быть эллиптическим с плавным сопряжением с неуширенным руслом в верхнем и нижнем бьефах.
Общая длина срезки должна быть больше 4-6 ее ширин.
6.40. Отверстие моста следует назначать не меньше величины, определяемой по формуле
Lм = ??Врм + ??bоп + ??bукр + 2 mhпк ,(6.8)
где ?? - гарантийный запас;
??bоп - суммарная ширина промежуточных опор, м;
??bукр - ширина укреплений подошв конусов, м;
m - коэффициент заложения откосов конусов, м;
hпк - глубина реки у подошвы конусов при РУВВ.
Если уширение русла под мостом за счет стеснения потока подходами и из-за природных русловых деформаций невозможно или распределение расхода между руслом и поймой установлено в результате гидрометрических работ, то следует признать ?? = 1, в остальных случаях - ?? = 1,1.
Расчет общего размыва следует производить на основе уравнения баланса наносов, как правило, по гидрографам и водомерным графикам паводков с ВП, принимаемой по табл. 6.5. Допускается определять общий размыв по методу, изложенному в прил. 3.
Если проход паводков, которые по величине меньше расчетных (наибольших), вызывает необратимые изменения в подмостовом русле (что возможно при стеснении потока более чем в 2 раза на мостовых переходах и в условиях подпора, в нижних бьефах плотин, деформации русел в пойменных отверстиях и т.п.), то общий разрыв следует определять из условий прохода расчетного (наибольшего) паводка после серии натурных наблюдений паводков одного из многоводных периодов.
Для предварительных расчетов, а также при отсутствии необходимых данных о режиме водотока общий размыв допускается определять по скорости течения, соответствующей балансу наносов.
При построении линии наибольших размывов надлежит учитывать, кроме общего размыва, местные размывы у опор, влияние регуляционных сооружений и других элементов мостового перехода, возможные естественные переформирования русла и особенности его геологического строения.
При морфометрическом расчете вычисленную максимальную глубину общего размыва следует увеличивать на 15 %.
Расчеты мостов на воздействие сейсмических нагрузок следует выполнять без учета местного размыва русла у опор.
Величину коэффициента общего размыва под мостом следует обосновывать технико-экономическим расчетом. При этом надлежит учитывать вид грунтов, конструкцию фундаментов опор моста и глубину их залегания, разбивку моста на пролеты, величину подпора, возможное уширение русла, скорости течения, допустимые для судоходства и миграции рыбы, а также другие местные условия. Величину коэффициента общего размыва следует принимать для больших мостов, как правило, не более 2, а для средних мостов - не более значений, приведенных в табл. 6.7.
Таблица 6.7
|
Глубина в подмостовом русле после размыва, м |
?? 4 |
3 |
2 |
1 |
|
Коэффициент размыва |
2,0 |
2,3 |
2,7 |
3,4 |
Расчет местного размыва у опор мостов производится в зависимости от режима наносов согласно прил. 4.
6.41. Размеры отверстий малых мостов и труб допускается определять по средним скоростям течения воды, допустимым для грунта русла (в том числе на входе и выходе из сооружения), типов укрепления его и конусов. При этом необходимо соблюдать требования, приведенные в пп. 6.32, 6.33 и 6.42.
При расчете отверстий малых мостов и труб допускается учитывать аккумуляцию воды перед ними. При этом снижение сбросного расхода по сравнению с расходом притока допускается при ливневом стоке не более чем в 3 раза, а при снеговом - в 2 раза.
Не следует учитывать аккумуляцию при снеговом стоке в северных районах с малоразвитой сетью дорог, в районах с большими снежными заносами, а также при наличии вечномерзлых грунтов.
6.42. Подпоры на больших мостовых переходах следует рассчитывать по уравнению неравномерного движения жидкости для условий на пике первого расчетного паводка с учетом русловых деформаций на ветви его подъема. Допускается определять подпоры по методу, изложенному в прил. 5.
Возвышение бровок - траверс, дамб земляного полотна дороги и т.п. на подходах к большим и средним мостам над уровнем воды при паводках по п. 6.34 (с учетом набега волны на откосы и возможного подпора) следует принимать не менее 0,5 м - для земляного полотна и оградительных дамб на мостовых переходах через реки с блуждающими руслами, 0,25 м - для регуляционных сооружений и берм насыпей.
Возвышение бровки земляного полотна на подходах к малым мостам и трубам над уровней воды при расчетных паводках, указанных в п. 6.34 (с учетом подпора и аккумуляции), следует принимать не менее 0,5 м, а для труб при напорном и полунапорном режимах работы - не менее 1,0 м. Кроме того, на автомобильных дорогах при назначении возвышения бровки земляного полотна на подходах к указанным сооружениям следует соблюдать требования по возвышению низа дорожной одежды над уровнем грунтовых и поверхностных вод, установленные в п. 4.10.
