3. При определении возвышения верха площадки для установки опорных частей уровень воды необходимо определять с учетом набега потока на опору моста.
Возвышение низа пролетных строений над наибольшим статическим уровнем водохранилища у мостов, расположенных в несудоходных и несплавных зонах водохранилища, должно быть не менее 0,75 высоты расчетной ветровой волны с увеличением на 0,25 м.
Наименьшее возвышение низа пролетных строений при наличии наледи необходимо назначать с учетом их высоты.
При наличии карчехода и наледных явлений величины возвышения, приведенные в табл. 6.4, следует увеличивать не менее чем на 0,5 м, а расстояние между опорами в свету назначать на менее 15 м.
6.33. Возвышение высшей точки внутренней поверхности трубы в любом поперечном сечении над поверхностью воды в трубе при максимальном расходе расчетного паводка и безнапорном режиме работы должно составлять в свету: в круглых и сводчатых трубах высотой до 3 м - не менее 1/4 высоты трубы, свыше 3 м - не менее 0,75 м; в прямоугольных трубах высотой до 3 м - не менее 1/6 высоты трубы, свыше 3 м - не менее 0,5 м.
Расчет мостов и труб на воздействие водного потока
6.34. Расчет мостов, труб и пойменных насыпей на воздействие водного потока следует производить, как правило, по гидрографам и водомерным графикам расчетных паводков. При этом расчетные вероятности превышения паводков (BП) следует принимать в соответствии с табл. 6.5.
Таблица 6.5
|
Сооружения |
Категория дороги |
Вероятность превышения максимальных расходов расчетных паводков, % |
|
Большие и средние мосты |
III, городские улицы и дороги |
1 |
|
|
IV, I-c и II-c |
2 |
|
Малые мосты и трубы |
III, городские улицы и дороги |
2 |
|
|
IV, I-c и II-c |
3 |
Примечания: 1. В районах с малоразвитой сетью автомобильных дорог (при протяженности дорог с твердым покрытием менее 0,2 км/км2) для больших и средних мостов, имеющих особо важное народнохозяйственное значение, при технико-экономическом обосновании ВП паводков допускается принимать 0,33 % вместо 1 % и 1 % вместо 2 %.
2. В районах с развитой остью автомобильных дорог для малых мостов и труб при технико-экономическом обосновании ВП допускается принимать равной 3 % вместо 2 % и 5 % вместо 3 %.
При отсутствии гидрографа и водомерных графиков паводков расчет сооружений на воздействие водного потока допускается выполнять по максимальным расходам и соответствующим уровням расчетных и наибольших паводков.
В расчетах следует учитывать опыт эксплуатации близко расположенных сооружений на том же водотоке, влияние водопропускных сооружений одного на другое, a также влияние на проектируемые водопропускные сооружения существующих или намечаемых гидротехнических и других речных сооружений.
При наличии вблизи мостов и труб инженерных сооружений, зданий и сельскохозяйственных угодий необходимо проверять безопасность их на случай подтопления из-за подпора воды перед сооружением.
При проектировании водопропускных сооружений, расположенных вблизи некапитальных плотин, необходимо учитывать возможность прорыва этих плотин. Вопрос об усилении таких плотин или увеличении отверстий сооружений необходимо решать комплексно путем сравнения технико-экономических показателей возможных вариантов.
Построение гидрографов и водомерных графиков, определение максимальных расходов и соответствующих им уровней воды следует производить согласно требованиям СНиП 2.01.14-83. За расчетные принимают гидрографы, которые характеризуют наиболее неблагоприятные условия для работы мостовых переходов, из наблюдавшихся в его створе или на реке-аналоге. Следует учитывать, что чем больше длительность паводка и его полнота, тем более опасен он для мостовых переходов.
6.35. При наличии короткого ряда наблюдений на водотоке (менее 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;
ВРБ, 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 кривым 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 [(b0,93 - 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 ?? ³ 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 от 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.
