Изменения

На мостовых переходах через равнинные реки регулирование пойменных потоков осуществляется, как правило, сплошными незатопляемыми при наивысших паводках криволинейными в плане струенаправляющими дамбами, состоящими из верховой и низовой частей, плавно сопрягающихся в створе перехода. Верховые дамбы обеспечивают постепенное сужение потока перед мостом до размера его отверстия, а низовые – расширение потока за мостом. При этом на участке мостового перехода средняя скорость воды вдоль по течению изменяется медленнее, чем при отсутствии дамб, что способствует более плавному распространению общего размыва вверх и вниз от моста, уменьшению возможного сосредоточенного размыва у вогнутого берега, улучшению условий судоходства и сплава. Струенаправляющие дамбы устраивают, когда поймы пропускают не менее 15% расчетного расхода воды или при средней скорости потока под мостом более 1 м/с. Необходимость в дамбах вызывается также ситуационными особенностями перехода: наличием протоков, подлежащих перекрытию; прижимными течениями в направлении слабо работающей поймы и др.

На мостовых переходах через равнинные реки регулирование пойменных потоков осуществляется, как правило, сплошными незатопляемыми при наивысших паводках криволинейными в плане струенаправляющими дамбами, состоящими из верховой и низовой частей, плавно сопрягающихся в створе перехода. Верховые дамбы обеспечивают постепенное сужение потока перед мостом до размера его отверстия, а низовые – расширение потока за мостом. При этом на участке мостового перехода средняя скорость воды вдоль по течению изменяется медленнее, чем при отсутствии дамб, что способствует более плавному распространению общего размыва вверх и вниз от моста, уменьшению возможного сосредоточенного размыва у вогнутого берега, улучшению условий судоходства и сплава. Струенаправляющие дамбы устраивают, когда поймы пропускают не менее 15% расчетного расхода воды или при средней скорости потока под мостом более 1 м/с. Необходимость в дамбах вызывается также ситуационными особенностями перехода: наличием протоков, подлежащих перекрытию; прижимными течениями в направлении слабо работающей поймы и др.

Впервые в истории мостостроения криволинейные регуляционные сооружения были построены в России в 1872 г. на мостовом переходе через р. Квирила. Значительный вклад в теорию и практику проектирования и строительства струенаправляющих дамб сделан российскими инженерами и учеными А. М. Фроловым, В. М. Маккавеевым, Е. В. Боддаковым, О. В. Андреевым и др. А. М. Латышенков обосновал целесообразность верховых дамб эллиптического очертания (шпоровидных). Большую полуось эллипса располагают вдоль речного потока (рис. 3.70); ее обычно с двумя основными параметрами: шириной русла реки Вр и коэффициентом стеснения потока подходной насыпью S = Qnep/Q, где Q – расчетный расход, Qnep – расход, проходивший в бытовых условиях на части поймы, перекрытой насыпью. Проекцию верховой дамбы на ось пути (ширину разворота Ь) определяют по связи b/Bp = f(s), установленной эмпирическим путем. Отношение полуосей дамбы A= lв/b также принимают в зависимости от коэффициента s (в диапазоне от 1,5 до 2,0). Дамбы A.M. Латышенкова получили широкое применение на практике. Однако предложенный им метод расчета лишь приближенно учитывает гидроморфологические характеристики реки и параметры стесненного водного потока.

Впервые в истории мостостроения криволинейные регуляционные сооружения были построены в России в 1872 г. на мостовом переходе через р. Квирила. Значительный вклад в теорию и практику проектирования и строительства струенаправляющих дамб сделан российскими инженерами и учеными А. М. Фроловым, В. М. Маккавеевым, Е. В. Боддаковым, О. В. Андреевым и др. А. М. Латышенков обосновал целесообразность верховых дамб эллиптического очертания (шпоровидных). Большую полуось эллипса располагают вдоль речного потока (рис. 3.70); ее обычно с двумя основными параметрами: шириной русла реки Вр и коэффициентом стеснения потока подходной насыпью δ= Qnep/Q, где Q – расчетный расход, Qnep – расход, проходивший в бытовых условиях на части поймы, перекрытой насыпью. Проекцию верховой дамбы на ось пути (ширину разворота Ь) определяют по связи b/Bp = f(δ), установленной эмпирическим путем. Отношение полуосей дамбы λ= lв/b также принимают в зависимости от коэффициента δ (в диапазоне от 1,5 до 2,0). Дамбы A.M. Латышенкова получили широкое применение на практике. Однако предложенный им метод расчета лишь приближенно учитывает гидроморфологические характеристики реки и параметры стесненного водного потока.

[[Файл:Zp 3 70.jpg|center]]

[[Файл:Zp 3 70.jpg|center]]

Струенаправляющие дамбы должны иметь такое очертание в плане, при котором исключается возможность образования водоворотных зон вдоль дамбы, вызывающих появление воронок местного размыва дна у подошвы сооружения. Поэтому очертание дамбы должно соответствовать траектории граничной струи транзитного потока, безотрывно обтекающей откос сооружения. При эллиптическом очертании верховых дамб размеры полуосей эллипса lв и b определяют через параметры, функционально связанные с геометрическими размерами дамбы и гидравлическими характеристиками потока. Такими параметрами являются радиус кривизны граничной струи (линии тока) в голове дамбы Pmin, равный радиусу кривизны головы дамбы, и отношение полуосей эллипса A = lв/b. Для эллиптической кривой: lв= A2Pmin и b= APmin.

Струенаправляющие дамбы должны иметь такое очертание в плане, при котором исключается возможность образования водоворотных зон вдоль дамбы, вызывающих появление воронок местного размыва дна у подошвы сооружения. Поэтому очертание дамбы должно соответствовать траектории граничной струи транзитного потока, безотрывно обтекающей откос сооружения. При эллиптическом очертании верховых дамб размеры полуосей эллипса lв и b определяют через параметры, функционально связанные с геометрическими размерами дамбы и гидравлическими характеристиками потока. Такими параметрами являются радиус кривизны граничной струи (линии тока) в голове дамбы ρmin, равный радиусу кривизны головы дамбы, и отношение полуосей эллипса λ= lв/b. Для эллиптической кривой: lв= λ2ρmin и b= λρmin.

Радиус кривизны граничной линии тока в голове дамбы определяют по формуле:

Радиус кривизны граничной линии тока в голове дамбы определяют по формуле:

где vдм, – расчетная скорость потока в створе моста у подошвы струенаправляющей дамбы, определяемая для вертикали с расчетной глубиной потока hдм.

где vдм, – расчетная скорость потока в створе моста у подошвы струенаправляющей дамбы, определяемая для вертикали с расчетной глубиной потока hдм.

Размеры lв и b относятся к внешней (со стороны русла) бровке верха дамбы. При определении координат x и y внешней бровки верховой дамбы задаются значениями xi и вычисляют (исходя из эллиптического очертания дамбы) соответствующие им величины yi по формуле. По найденным координатам x и y бровку дамбы наносят на план перехода.

Размеры lв и b относятся к внешней (со стороны русла) бровке верха дамбы. При определении координат x и y внешней бровки верховой дамбы задаются значениями xi и вычисляют (исходя из эллиптического очертания дамбы) соответствующие им величины yi по формуле [[Файл:5.4.jpg]]

 

По найденным координатам x и y бровку дамбы наносят на план перехода.

Приведенные формулы для ρmin и λ применимы при нормальном пересечении водотока с одной поймой. Считается, что участок реки имеет одну пойму, если по другой проходит менее 5% расчетного расхода. Нормальным считают пересечение водотока, когда угол отклонения створа мостового перехода от перпендикуляра к направлению течения в бытовых условиях при расчетном расходе не превышает 5-10°. При пересечении водотока с двумя поймами расчет начинают с определения размеров струенаправляющей дамбы со стороны поймы, по которой проходит большая часть расчетного расхода. Радиус кривизны граничной линии тока и скорость потока в голове дамбы со стороны противоположной поймы определяют как часть соответствующих параметров на мощной пойме.

Приведенные формулы для ρmin и λ применимы при нормальном пересечении водотока с одной поймой. Считается, что участок реки имеет одну пойму, если по другой проходит менее 5% расчетного расхода. Нормальным считают пересечение водотока, когда угол отклонения створа мостового перехода от перпендикуляра к направлению течения в бытовых условиях при расчетном расходе не превышает 5-10°. При пересечении водотока с двумя поймами расчет начинают с определения размеров струенаправляющей дамбы со стороны поймы, по которой проходит большая часть расчетного расхода. Радиус кривизны граничной линии тока и скорость потока в голове дамбы со стороны противоположной поймы определяют как часть соответствующих параметров на мощной пойме.

Данный метод определения размеров струенаправляющих дамб применим в принципе и при косом расположении створа мостового перехода относительно направления водотока.

Данный метод определения размеров струенаправляющих дамб применим в принципе и при косом расположении створа мостового перехода относительно направления водотока.

Пойменная насыпь, направленная от моста вниз по течению, вызывает образование в паводок на пойме застойной зоны. При значительном падении отметок поймы вниз по течению реки после спада паводка в нижнем углу застойной зоны будет оставаться вода с достаточно большой глубиной, что нежелательно по условиям увлажнения земляного полотна. Чтобы избежать этого, на такой пойме нередко возводят оградительную дамбу с устройством малого водопропускного сооружения в подходной насыпи для выпуска воды из пазухи (рис. 3.71). Для увеличения плавности ввода пойменного потока в отверстие, лучшего обтекания потоком головной части верховой дамбы и уменьшения размыва дна в этой зоне к голове дамбы прибавляют криволинейную приставку с радиусом р = 0,2Ь и углом разворота в = 90-120° (см. рис. 3.70).

Пойменная насыпь, направленная от моста вниз по течению, вызывает образование в паводок на пойме застойной зоны. При значительном падении отметок поймы вниз по течению реки после спада паводка в нижнем углу застойной зоны будет оставаться вода с достаточно большой глубиной, что нежелательно по условиям увлажнения земляного полотна. Чтобы избежать этого, на такой пойме нередко возводят оградительную дамбу с устройством малого водопропускного сооружения в подходной насыпи для выпуска воды из пазухи (рис. 3.71). Для увеличения плавности ввода пойменного потока в отверстие, лучшего обтекания потоком головной части верховой дамбы и уменьшения размыва дна в этой зоне к голове дамбы прибавляют криволинейную приставку с радиусом ρ = 0,2Ь и углом разворота θ = 90-120° (см. рис. 3.70).

Размеры низовых струенаправляющих дамб устанавливают в зависимости от принятых размеров верховых дамб. Проекция низовой дамбы на ось х составляет lн = 0,5lB. Низовую дамбу очерчивают по круговой кривой радиусом рн = lв2/b при угле разворота 7-8°, а затем – по прямой, касательной к круговой кривой в точке С. Безразмерные координаты точки С принимают равными: x/lв = -[(0,12...0,14)]A и у/b=1-0,01λ2, а точки D конца низовой дамбы: х/1в = -0,5 и у/b=l-0,065λ+ 0,007λ2.

Размеры низовых струенаправляющих дамб устанавливают в зависимости от принятых размеров верховых дамб. Проекция низовой дамбы на ось х составляет lн = 0,5lв. Низовую дамбу очерчивают по круговой кривой радиусом ρн = lв2/b при угле разворота 7-8°, а затем – по прямой, касательной к круговой кривой в точке С. Безразмерные координаты точки С принимают равными: x/lв = -[(0,12...0,14)]λ и у/b=1-0,01λ2, а точки D конца низовой дамбы: х/1в = -0,5 и у/b=l-0,065λ+ 0,007λ2.

В приближенных расчетах струенаправляющих дамб λ обычно определяют в зависимости от коэффициента s стеснения потока подходами к мосту:

В приближенных расчетах струенаправляющих дамб λ обычно определяют в зависимости от коэффициента s стеснения потока подходами к мосту:

[[Файл:Rsf3.jpg|center]]

[[Файл:Rsf3.jpg|center]]

При окончательном выборе размеров и очертания струенаправляющих дамб следует учитывать топографические и ситуационные условия вблизи моста (наличие на поймах возвышенных мест, конфигурацию русла, расположение протоков и другие местные особенности), влияющие на движение воды в районе мостового перехода. Головные части дамб целесообразно располагать на возвышенных местах пойм. Желательно перекрывать дамбами староречья, затоны и протоки, идущие параллельно руслу, что улучшает обтекание дамб и повышает их устойчивость против подмыва. При необходимости размеры дамб могут быть изменены в большую сторону по сравнению с расчетными. Для увеличения длины вылета lв верховой дамбы обычно устраивают прямую вставку Дlв, сопрягающую расчетную длину вылета с низовой дамбой (рис. 3.72,й). Увеличение размеров дамбы только за счет удлинения вылета 1в (без прямой вставки) не рекомендуется, поскольку в этом случае нарушается плавность обтекания дамбы. Увеличение размеров дамбы в сторону от русла следует осуществлять за счет большей ширины разворота b (рис. 3.72,6). При этом отношение полуосей дамбы λ будет уменьшено по сравнению с расчетным значением. В сложных условиях пересечения водотоков (при интенсивных русловых процессах, групповых отверстиях на переходе и др.) местоположение и размеры дамб уточняют по результатам физического моделирования.

При окончательном выборе размеров и очертания струенаправляющих дамб следует учитывать топографические и ситуационные условия вблизи моста (наличие на поймах возвышенных мест, конфигурацию русла, расположение протоков и другие местные особенности), влияющие на движение воды в районе мостового перехода. Головные части дамб целесообразно располагать на возвышенных местах пойм. Желательно перекрывать дамбами староречья, затоны и протоки, идущие параллельно руслу, что улучшает обтекание дамб и повышает их устойчивость против подмыва. При необходимости размеры дамб могут быть изменены в большую сторону по сравнению с расчетными. Для увеличения длины вылета lв верховой дамбы обычно устраивают прямую вставку Dlв, сопрягающую расчетную длину вылета с низовой дамбой (рис. 3.72,й). Увеличение размеров дамбы только за счет удлинения вылета 1в (без прямой вставки) не рекомендуется, поскольку в этом случае нарушается плавность обтекания дамбы. Увеличение размеров дамбы в сторону от русла следует осуществлять за счет большей ширины разворота b (рис. 3.72,6). При этом отношение полуосей дамбы λ будет уменьшено по сравнению с расчетным значением. В сложных условиях пересечения водотоков (при интенсивных русловых процессах, групповых отверстиях на переходе и др.) местоположение и размеры дамб уточняют по результатам физического моделирования.

[[Файл:Zp 3 71.jpg|center]]

[[Файл:Zp 3 71.jpg|center]]