Проектирование и строительство автомобильных дорог в нечерноземной зоне рсфср

V_РБ <

V_нер

-

-

Признак группы мостового перехода определяют по отношению продолжительности расчетного паводка (t_пав) к времени предельного размыва (t_н):

I - длительное воздействие расчетного паводка постоянной высоты вызывает достижение нижнего предела размыва;

II - проход одного расчетного паводка по неразмытому дну (верхний предел размыва) вызывает расчетный размыв;

III - воздействие многочисленных, проходящих один за другим, расчетных паводков вызывает в совокупности расчетный размыв (гипотетический предел);

IV - воздействие длительной серии паводков с проходом расчетного в конце одного из наиболее многоводных паводков вызывает размыв, величина которого находится между верхний и гипотетическим пределами.

Продолжительность паводка t_пав определяют по водомерному графику расчетного паводка Н = f(t) при Н = Н_п, где Н_п - средняя отметка поймы.

Время предельного размыва t_н (сут) определяют по формуле

, (1)

где l_сж - длина зоны сжатия потока под мостом,

; (2)

В_о - ширина разлива реки при расчетном уровне высоких вод, м;

L_м - отверстие моста, м;

l_мп и l_БП - ширина соответственно малой и большой пойм, м;

h_РБ - средняя бытовая глубина воды в русле;

К_фв - коэффициент, учитывающий форму воронки размыва,

; (3)

c - относительная длина основной струенаправляющей дамбы,

; (4)

l_вд - проекция наибольшей верховой дамбы на ось потока, м;

q_Б - бытовой погонный расход наносов,

; (5)

А_q и А_в - характеристика соответственно данных и взвешенных наносов;

V_РБ - бытовая скорость в русле, м/с;

V_нер - неразмывающая скорость для грунтов, слагающих русло, м/с;

В_РБ - бытовая ширина русла, м;

В_рм - ширина русла под мостом, м;

l - относительное стеснение подмостового отверстия опорами,

; (6)

Sb_оп - суммарная ширина промежуточных опор по фасаду моста, м;

П - полнота паводка,

, (7)

h_пав, h_пав(max) - соответственно средняя и максимальная высота паводка над средней отметкой поймы;

К_t - коэффициент, учитывающий влияние длительности паводка;

при К_t < 0,8 ; (8)

при К_t ³ 0,8 ; (9)

b - степень стеснения водного потока.

Приложение 4 (рекомендуемое)

РАСЧЕТ МЕСТНОГО РАЗМЫВА У ОПОР МОСТОВ Наибольшая глубина h (м) местного размыва, считая от уровня общего размыва подмостового русла, определяется в зависимости от режима наносов:

при поступлении наносов в воронку размыва (V > V_нер)

; (1)

при отсутствии поступления наносов в воронку размыва (V < V_нер)

, (2)

где b - расчетная ширина опоры, м;

Н - глубина потока перед опорой, м;

V - средняя скорость потока перед опорой, м/с;

n - степенной параметр;

К_ф - коэффициент формы опоры;

К_a - коэффициент косины потока,

; (3)

f - коэффициент, значение которого находят по графику (рис. 1), в зависимости от l_оп/b и угла косины a (при a < 10^о принимают К_a = 1);

l_оп/b - длина опоры вдоль потока, отнесенная к ширине опоры.

Рис. 1. График для определения параметра f в формуле коэффициента косины Степенной параметр определяем по формуле

. (4)

Если получено n > 1, то принимают n = 1.

Донную взмучивающую скорость V_вд в зависимости от вида грунта определяем:

для несвязных грунтов с крупностью d ³ 0,20 мм

, (5)

где g - ускорение силы тяжести, м/с²;

w - гидравлическая крупность частиц наносов, м/с;

для мелких несвязных наносов (0,05 £ d < 0,20) мм:

; (6)

для связных грунтов

V_вд(св) = 1,4 Н^0,08 V_нер(св) . (7)

Средняя взмучивающая скорость для несвязных грунтов

; (8)

для связных грунтов

V_в(св) = 2Н^0,14 V_нер(св) . (9)

Коэффициент формы для опор с постоянным поперечным сечением принимают: с круглым сечением К_ф = 1; овальным - К_ф = 0,85; прямоугольным - К_ф = 1,24, а для опор с переменным поперечным сечением - по рекомендациям, изложенным ниже.

Определение расчетной ширины и коэффициента формы опор с переменным поперечным сечением Расчетную ширину опор с переменным поперечным сечением следует определять по формуле

b = a_нb_н + a_cрb_ср + a_вb_в , (10)

где а_н и а_в - коэффициенты, определяемые по графику рис. 2, в котором l - расстояние от дна до конца или начала элемента опоры;

а_ср = 1 - а_н - а_в ;

b_н, b_ср, b_в - ширина соответственно нижнего, среднего и верхнего элементов опоры в пределах нижней половины потока.

Рис. 2. График для определения коэффициентов, характеризующих переменное сечение опор При наличии в нижней половине потока двух элементов опор средний член в формуле (10) исключается. При наличии четырех и более элементов опоры (рис. 3) для нижнего элемента по l₁ определяют а_н, для верхнего по l₃ устанавливают а_в, затем по l₂ рассчитывают а_н¢ и а_в¢ для второго снизу элемента а₂ = а_н¢ - а_н, а для 3-го элемента а₃ = а_в¢ - а_в. Для элементов трапецеидальной формы в поперечном сечении потока за ширину принимается средняя ширина элемента. Сумма коэффициентов а всегда равна единице.

Рис. 3. К расчету опор с переменным поперечным сечением Расчетный коэффициент формы для опор с переменным поперечным сечением следует определять по формуле

К_ф = К_ф¢ К_п К_нг К_с К_нп К_a , (11)

где К_ф¢ - коэффициент, учитывающий форму отдельных элементов опоры,

К_ф¢ = а_н К_ф(н) + а_ср К_ф(ср) + а_в К_ф(в) ; (12)

К_ф(н), К_ф(ср), К_ф(в) - коэффициенты формы соответственно нижнего, среднего и верхнего элементов опоры в пределах нижней половины потока;

К_п - коэффициент, учитывающий влияние полки у верховой грани опоры при ее ширине l_п ³ 1/3 ширины находящегося выше элемента опоры, определяемый по графику рис. 2, в остальных случаях К_п = 1;

К_нг - коэффициент, учитывающий влияние наклонной грани с верховой стороны опоры;

К_с - коэффициент, учитывающий сквозность при обнажении свай;

К_нп - коэффициент, учитывающий влияние нижнего обреза плиты ростверка при его обнажении, определяемый по графику рис. 2;

К_a - коэффициент, учитывающий наклон первого ряда свай с верховой стороны.

При наличии с верховой стороны и полки, и наклонной грани вместо К_п в формулу подставляют К_пнг (см. рис. 2).

Значение К_нг при коэффициенте заложения откосов m_нг = 1 определяют по графику рис. 4, в котором l_н и l_в - расстояние от дна водотока соответственно до низа и до верха наклонной грани.

При m_нг = 0 ¸ 1,2 К_нг = 1 - (1 - К_нг¢) m_нг ; (13)

При m_нг = 1,2 ¸ 4,0 К_нг = 1 - (1 - К_нг¢) m_нг^0,3 , (14)

где К_нг¢ - значение, взятое по графику рис. 4.

Рис. 4. График для определения коэффициента К_нг При обнажении свай значение коэффициента К_с определяют по графику рис. 5 или по формуле

, (15)

где N - число рядов свай в сечении, перпендикулярном направлению потока;

S - расстояние между сваями, м;

d - диаметр или ширина свай, м.

Рис. 5. График для определения коэффициента К_с При обнажении свай за ширину элемента опоры в формуле (15) принимают ширину одной сваи.

Значение коэффициента К_a при 2 < tq a < 8 определяют по формуле

К_a = 0,6 (tg a)^0,22 , (16)

где a - угол наклона свай вдоль течения.

При tg a > 8 принимают К_a = 1.

Приложение 5 (рекомендуемое)

PАСЧET ПОДПОРОВ НА МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДАХ При проектировании мостовых переходов определяют следующие величины характерных подпоров: начального DZ_o - в начале сжатия потока (при расчете дополнительных отверстий, построении свободной поверхности и т.д.); полного DZ - в створе с максимумом подпора; подмостового DZ_м - в створе самого моста (для расчета минимальных отметок бровок струенаправляющих дамб, отметок верха укреплений и т.д.); подпора у насыпи DZ_н - для расчета минимальных отметок бровки земляного полотна на подходах.

Для определения характерных подпоров принимаются расчетные условия на пике первого расчетного паводка с учетом русловых деформаций, происшедших на ветви его подъема. При этом все характерные подпоры имеют наибольшие возможные значения.

Начальный подпор определяют методом последовательных приближений:

; (1)

, (2)

где - относительный подпор;

J_Б - бытовой уклон свободной поверхности.

Параметр А₂ для равнинных рек )при J_Б £ 0,0001) определяют по известным b и Р_w¢:

при Р_w¢ £ 1,2 ; (3)

при Р_w¢ > 1,2 . (4)

При J_Б > 0,0001 значения А₂, полученные по формулам (3) и (4), следует умножать на коэффициенты К_J и К_п, учитывающие соответственно влияние уклона и характер растекания потока за мостом:

; (5)

, (6)

где n - коэффициент, характеризующий растекание потока за мостом.

Значения n принимают от 0,6 до 2,0. Чем больше уклон, степень затопления пойм и меньше их шероховатость, тем больше значения n. Обычно для равнинных рек n = 0,7¸0,8, для горных - n = 1,2¸1,5.

Коэффициент размыва под мостом определяют на пике первого расчетного паводка:

. (7)

Среднюю глубину размыва в русле h_рм¢ находят по формуле для верхнего предела на ветви подъема паводка. При отсутствии водомерного графика расчетного паводка время его подъема принимают t_под = 1/3 t_пав, а полноту паводка на ветви подъема для равнинных рек П_под = 0,5¸0,55.

Дальнейший расчет начального подпора производят методом последовательных приближений в следующем порядке:

при e₁ = 1 и по формуле (1) вычисляют DZ₀₁;

при и находят DZ₀₃ ,

где h_Б - средняя бытовая глубина всего потока;

; (8)

при DZ₀₄ = и вычисляют DZ₀₅ .

Обычно после выполнения трех расчетов получают близкие значения DZ₀₅ и DZ₀₄ (10 %), поэтому DZ₀ = .

Полный подпор перед мостом принимают:

при J_Б £ 0,0001 DZ = DZ₀ ;

при J_Б > 0,0001

DZ = DZ₀ + 0,25bJ_Б , (9)

где l_z - расстояние от моста до створа полного подпора;

. (10)

Максимальный подпор у насыпи

DZ_н = DZ + J_Б l_z . (11)

Подмостовой подпор рассчитывают методом последовательных приближений по формулам:

(12)

А₃ = ; (13)

, (14)

где V_Б и V_м - средняя скорость соответственно бытовая всего потока и под мостом с учетом размыва;

a_м и a_Б - коэффициенты Кориолиса соответственно в бытовых условиях и подмостовом сечении,

; (15)

; (16)

V_p и V_п - скорость соответственно на русловой и пойменной частях живого сечения;

и - площадь соответственно русловой и пойменных частей живого сечения.

Параметр А₅ для равнинных рек (при J_Б £ 0,0001) определяют по известным b и Р_w¢ по формулам:

А₅ = Р_w¢² b^1,33 при Р_w¢ £ 1,2 ; (17)

при Р_w¢ > 1,2 . (18)

При J_Б > 0,0001 значение А₅, полученное по формулам (17) и (18), следует умножать на коэффициенты К_му и К_мп, учитывающие соответственно влияние уклона и характер растекания потока за мостом.

; (19)

. (20)

Дальнейший расчет производят методом последовательных приближений аналогично расчету начального подпора, при этом

,

где h_м - средняя глубина под мостом до размыва,

. (21)

Кривую свободной поверхности с верховой стороны насыпи рассчитывают по формуле

, (22)

где DZ_нz - подпор у насыпи на расстоянии х от устоя моста при х < l_z.

При х > l_z DZ_нz = DZ_н .

Поверхность воды у низового откоса практически горизонтальна и имеет отметку, соответствующую уровню воды у низовых струенаправляющих дамб, которую определяют по формуле (12) подмостового подпора, но при А₃ - l_сж J_Б.

Приложение 7 (обязательное)

ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ГРУНТОВ ПО СТЕПЕНИ ИХ ПУЧИНИСТОСТИ ПРИ ЗАМЕРЗАНИИ Вид грунта

Грунт по степени пучинистости

Тип местности по характеру и степени увлажнения грунта

Среднее относительное морозное пучение К_п^х) %, при глубине промерзания 1,5 м

Группа грунта по степени пучинистости

Песок гравелистый, крупный и средней крупности с содержанием частиц мельче 0,05 мм до 2 %

Непучи­нистый

2 и 3

До 1^хх)

1

Песок гравелистый, крупный и средней крупности с содержанием частиц менее 0,05 мм до 15 %, песок мелкий с содержанием частиц мельче 0,05 мм до 2 %

То же

1

До 1^хх)

1

Песок гравелистый, крупный и средней крупности с содержанием частиц мельче 0,05 мм от 2 до 15 %, песок мелкий с содержанием частиц мельче 0,05 мм до 2 %

Слабопу­чинистый

2 и 3

1-2^хх)

II

Песок мелкий с содержанием частиц мельче 0,05 мм от 2 до 15 %, супесь легкая крупная и легкая

То же

1

1-2^хх)

II

Песок мелкий с содержанием частиц менее 0,05 мм от 2 до 15 %, супесь легкая крупная

То же

2 и 3

2-4

III

Песок пылеватый, супесь пылеватая, суглинок легкий, тяжелый, тяжелый пылеватый, глины

То же

1

2-4

III