Читать далее…

Расчет отверстия малых мостов
Малыми мостами называют мосты с длиной пролетов до 25 м. Они
устраиваются на постоянных и периодически действующих водотоках с
расходами 10÷100 м 3/с, при высоте насыпи дорог 2÷8 м, когда
строительство водопропускных труб по технико-экономическим
параметрам оказывается менее выгодно.
Основными характеристиками малых мостов являются: форма и
размеры поперечного сечения отверстия, высота до низа пролетного
строения, длина и вид укрепления подмостового русла, его уклон,
конструктивные особенности входного и выходного участков. Малые
мосты бывают одно- и многопролетными, с прямоугольной или
трапецеидальной формой поперечного сечения потока.
С гидравлической точки зрения малый мост работает как
бесступенчатый водослив с широким порогом.
Гидравлический расчет малого моста начинается с определения
бытовой глубины и соответствующего ей значения средней скорости
потока, а также допустимого значения скорости для грунта в
естественном русле.
Если допустимая скорость оказывается больше скорости,
соответствующей бытовой глубине, то ширину отверстия моста можно
уменьшить вплоть до выполнения условия vдоп = vб .
Если по технико-экономическим соображениям целесообразно
сооружать мост с меньшим отверстием, то приходится дно русла
укреплять. Для укрепления дна можно использовать: обсыпку песком,
каменную наброску, укладку бетонных плит и т. д.
Допускаемые неразмывающие средние скорости течения для несвязных
грунтов определяются по таблице 1.
Таблица 1. Допускаемые неразмывающие средние скорости течения
для несвязных грунтов
Средние скорости потока
Грунты
Песок средний
Гравий крупный
Булыжник мелкий
Валун мелкий
0,4
0,5
1
0,6
2
0,7
3
0,7
5
0,8
>10
0,9
1,1
1,2
1,3
1,5
1,6
2,0
2,4
2,8
3,2
3,5
3,8
4,2
3,8
4,3
4,7
4,9
5,5
5,9
Затем определяется величина критической глубины
2
𝑣доп
ℎ𝑘 =
𝑔
(1)
Определяется схема протекания вод в подмостовом русле. Если
выполняется условие hб ≤ 1,25hк , то мост работает как свободный
водослив (рис.1, а), в противном случае – как подтопленный (рис.1, б).
Дальнейший расчет выполняется в соответствии с табл. 1.
а)
б)
Рис. 1. Схема протекания воды в подмостовом русле:
а – свободный водослив; б – подтопленный водослив
Таблица 2. Расчетные формулы
(отверстие моста
работает как
свободный водослив)
Параметр
(отверстие моста
работает как подтопленный
водослив)
Отверстие моста b, м
Фактическая скорость
в подмостовом русле v,
м/с
Коэффициенты сжатия струи под мостом ɛ определяются по таблице 2.
Таблица 2. Значения коэффициента сжатия струи ε
под мостами
Форма устоев
ɛ
Обсыпные с конусами
0,90
С откосными крыльями
0,85
Выступающие из конуса
0,80
Многочисленными исследованиями установлено, что картина протекания
воды в подмостовом русле несколько отличается от ранее рассмотренной.
В процессе протекания потока в неподтопленном отверстии в конце
входного участка устанавливается глубина h1, меньшая критической
(рис. 2). Эту глубину находят из соотношения h1 = 0,45…0,54 H.
Рис. 2. Неподтопленное отверстие моста
Для случая подтопленного водослива в конце входного участка
устанавливается глубина, несколько меньшая бытовой (рис. 3) h1 = 0,45…0,54 H.
Рис. 3. Подтопленное отверстие моста
Значения отверстий типовых малых мостов под железную дорогу:
2м; 3м; 4м; 5м; 6м; 7,5м; 10м; 11,3м; 12,5м; 20м.
Пример 1. Для пропуска воды под железнодорожным полотном
проектируется малый однопролетный мост, имеющий прямоугольное
отверстие.
Дно
русла
в
пределах
пролета
моста
3
укрепляется каменной наброской. Расход воды 15 м /с. Бытовая глубина 0,7
м. Для моста с обсыпными конусами коэффициент сжатия струи ɛ = 0,9,
Определить ширину отверстия моста. Найти глубину воды перед
мостом при пропуске через отверстие заданного расхода.
Решение
1. Определяется критическая глубина в подмостовом русле по формуле
(1). Для каменной наброски величина допустимой скорости принимается
равной 2,5 м/с.
2,52
ℎ𝑘 =
= 0,64 м.
9,8
2. Определяется условие подтопления
1,25 hk = 1,25 · 0,64 = 0,8
0,8 > 0,7
3. Следовательно, протекание происходит по схеме свободного
водослива с широким порогом.
4. Находится ширина отверстия моста по формуле (табл. 2)
𝑏=
15
= 10,42 м.
0,9 ∙ 2,5 ∙ 0,64
5. Назначается ближайшая большая ширина отверстия типового
моста 11,3 м.
6. По формуле (табл. 2) вычисляется фактическая скорость движения
воды в подмостовом русле
3 15 ∙ 9,8
𝑣=√
= 2,44 м/с
0,9 ∙ 11,3
7. Уточняется значение критической глубины
2,442
ℎ𝑘 =
= 0,61 м
9,8
8. Проводится проверка условия подтопления водослива
1,25 hк = 1,25·0,61 = 0,76
0,76 > 0,7
Следовательно, условия протекания не изменились. Принимаем
типовое отверстие моста 11,3 м.
Контрольные вопросы
1. Какие задачи решают при гидравлическом расчете малых мостов?
2. При каком условии протекания воды через малый мост он
оказывается подтопленным?
3. Каков порядок расчета малого моста?
4. Для чего требуется знать значение скорости на выходе из отверстия
моста?