книги / Примеры проектирования мостовых переходов

Отметку верха укрепления определяем по формуле (V-1)

Нукр= Н + Лнаб + а = 14,90 + 3,30 -f 0,50= 18,70 м.

С т р у е н а п р а в л я ю щ а я д а м б а . Для откоса дамбы, не имеющей бермы, высоту набега волны определяем по формуле (1-31). При 1г = 2 м, Х=20 м, т = 2,75 и коэффициенте шерохова­ тости для бетонной поверхности откоса £ш=0,90

Отметка верха укрепления

ЯуК0 = И + Аноб + а = 14,90 + 2,80 -I- 0,25 = 17,95 м.

Назначаем укрепление отко­ сов дамбы до отметки 18.00— до гребня (см. рис. V-9).

ляем только в зависимости от

231

Принимаем толщину плит равной 0,25 м.

В швах между плитами предусматриваем устройство ленточ­ ных трехслойных фильтров, составленных из следующих мате­ риалов: верхний слой толщиной 10 см из щебня с размером зерен 30—40 мм; средний слой толщиной 20 см из щебня с размером зерен 15—30 мм; нижний слой толщиной 5 см из крупного песка с размером зерен 1,5—2,0 мм.

Между ленточными фильтрами на грунт откоса укладывается подготовка из щебня с размером зерен 30—40 мм.

В швах до ’бетонирования плит укладываются доски толщи­ ной 2 см, пропитанные креозотом.

Проверяем необходимость укрепления дна у откосов насыпи. По формуле (V-2) определяем донную волновую скорость. При

Ввиду того что донная скорость меньше размывающей Уразм = = 0,6 м/сек, укреплять дно перед откосом подходной насыпи нет необходимости.

С т р у е н а п р а в л я ю щ а я д а м б а . Укрепление откосов дамбы проектируем также монолитными железобетонными пли­ тами с размером плит в плане 6X6 м.

Необходимую толщину плит в зависимости от скорости тече­ ния определяем по формуле (V-4). Для плит с закрытыми швами

Толщину плиты принимаем по наибольшему из полученных значений dn = 0,2 м.

В связи с большой скоростью течения у речного откоса дамбы

232

(V=2,5 м/сек), значительно превышающей размывающую ско­ рость, у подошвы откоса предусматриваем устройство укрепления дна железобетонными плитами на ширину 5 м (см. рис. V-9).

Пример 3. Укрепление струенаправляющей дамбы автодо­ рожного мостового перехода бетонными неармированными пли­ тами и тюфяком.

Рис. V-10. Струенаправляющие дамбы мостового перехода:

я —план перехода; б — поперечный профиль правобереж­

ной дамбы

Исходные данные. Мостовой переход пересекает равнинную меандрирующую реку на излучине с косиной 15°. План мосто­ вого перехода и поперечный профиль правобережной дамбы и прилегающей части поймы после срезки грунта показаны на рис. V-10.

233

РГВВ на отметке 90.90 м. Величина подпора у голов струе­ направляющих дамб Д/гя=0,7 м. Высота и длина ветровых волн /г = 0,6 м, Я= 10 м. Скорость течения воды у дамб V=2y2 м/сек.

Дамба отсыпана из гравелистого песка с размером частиц 1,0—2,5 мм. Средний диаметр частиц грунта d£g = l,5 мм. Ложе

реки сложено песчано-гравийным грунтом.

При высоких паводках возможен размыв дна реки на 2 м ниже уровня срезки, до отметки 82.00 м (см. рис. V-10).

Необходимо назначить конструкцию укрепления откосов пра­ вобережной криволинейной дамбы с речной стороны.

Назначение отметки верха укрепления. Высоту набега волны на откос определяем по формуле (1-31). При £ш=0,9 и т = 2

Отметка верха укрепления по формуле (V-1)

Я Укр= Н + Д//я + //„аб + а =90,90 + 0,70+1,38 + 0,25 = 93,23 м.

Назначаем отметку верха укрепления равной 93.50 м, соот­ ветствующей верху дамбы.

Понизу необходимо предусмотреть укрепление дамбы до уров­ ня возможного размыва дна — до отметки 82.00 м.

Назначение конструкции укрепления откоса дамбы. В связи с небольшой высотой ветровых волн (h = 0,6 м) укрепление отко­ са дамбы назначаем из сборных бетонных плит. Размер плит в плане принимаем равным 1X 1 м. В зависимости от скорости тече­

Принимаем толщину плит dn= 0,16 м в соответствии с мини­ мальной толщиной плит размером 1x1 м, принятой в «Альбоме конструкций креплений откосов насыпей и выемок Мосгипротранса», инв. № 214.

234

У основания откоса дамбы предусматриваем устройство бе­ тонного упора на железобетонных сваях (рис. V-11). Железобе­ тонные сваи также необходимы, как об этом будет сказано ниже, для закрепления тюфяка из бетонных плит, укладываемого по откосу срезки.

Бетонные плиты укладываются по слою гравийной подготовки;. Средний диаметр частиц гравийной подготовки определяем па

J------

Рис. V-11. Укрепление откосов дамбы и срезки бетонными плитами и бетон­ ным тюфяком:

формуле (V-8), приняв ширину швов между плитами А = 10 мм..

о?5о = 1,5Д — 1 ,5 - 1 0 = 15 мм.

Необходимую толщину гравийной подготовки определяем по формуле (V-9). При т = 2 и 1г = 0,6 м по графику приложения 8 Ф = 1,65. При d Ф =15 мм, dgg =1,5 мм и ср = 1,65 необходимая,

толщина гравийной подготовки

В соответствии с минимально допустимой толщиной слоя фильтра принимаем £=10 см.

Назначение конструкции укрепления откоса срезки у дамбы. При назначении конструкции укрепления откоса срезки и бермы у дамбы необходимо учесть возможность размыва дна до отмет­ ки 82.00 м.

При размывах эффективны гибкие типы укрепления, которые* деформируясь, защищают откосы и в процессе размыва дна, и после окончания размыва.

235

Следовательно, в данном случае целесообразно применить гиб­ кое укрепление в виде тюфяка из бетонных плит. Тюфяком укрепляем берму у откоса дамбы «на отметке 89.00 м3откос срез­ ки до отметки 84.00 м и участок дна на отметке 84.00 м. Размер бетонных плит принимаем равным 0,5X0,5 м (см. рис. V-l 1).

Для закрепления тюфяка используем бетонный упор на желе­ зобетонных сваях, устраиваемый на берме у откоса дамбы.

Допускаем, что после размыва дна крутизна образуемого при размыве откоса не будет более чем 1:2. В этом случае необходи­ мая ширина части тюфяка, укладываемой до размыва по дну на отметке 84.00 м, составит (см. рис. V-11):

b —h V \ -)- т-= 2 V T + 2 * = 4,5 м.

Образуемый при срезке и при возможном размыве дна откос будет сложен из песчано-гравийного грунта. Поэтому значитель­ ного выноса частиц грунта через зазоры между плитами тюфяка происходить не будет.

Необходимую толщину плит тюфяка определяем по формуле (V-I0). При V=2,2 м/сек, уп = 2,4 Т/м3, т]= 1,2, рс = 0Л g= 9,81 м/сек2 и р0 = 0,05 Т/м2 (для сооружений, плавно обтекаемых потоком) толщина плит тюфяка

В соответствии с типовыми размерами плит «Альбома конст­ рукций креплений откосов насыпей и выемок Мосгипротранса», ннв. № 214, принимаем толщину плит dn= 0,12 м.

Величину максимального растягивающего усилия в тюфяке определяем по формуле (V-11).

Считаем, что при размыве возможен вынос частиц грунта по всей длине откоса, образованного при срезке и образуемого при размыве. Поэтому расчетную длину откоса после размыва при­ нимаем равной 6=15,7 м (см. рис. V-11). Коэффициент трения песчаного грунта по бетонному покрытию принимаем равным /=0,4. При крутизне откоса 1 :2 а = 27°, sina = 0,45, cosa = 0,89. Тогда максимальное растягивающее усилие в тюфяке на 1 пог.м длины

R = d nb(уп—•l)( s in a + / cos а) = 0,12 X X 15,7 (2,4 - 1 ) (0,45 -f 0,4.0,89) = 2,1 Г.

Если не учитывать сил трения, действующих на плиты тюфяка в пределах бермы, то при расстоянии между сваями упора, рав­

236

ном 2 м, на каждую сваю будет воздействовать горизонтальная нагрузка

Н = 2R cos а = 2- 2,1 -0,89 = 3,7 Т.

Несущая способность сваи сечением 30X30 см, погруженной на 4 м в песчано-гравийный грунт, не менее 30 Т. На сваю можно допустить горизонтальную нагрузку не менее 7е ее несущей спо­ собности, т. е. не менее 5 Т.

Следовательно, назначенного количества свай достаточно для закрепления бетонного тюфяка от сползания по откосу.

§20. УКРЕПЛЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТИПА ИЗ КАМЕННЫХ

ИКАМЕННО-ХВОРОСТЯНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Для устройства каменных п каменно-хворостяных укреплений расходуются только местные материалы — камень и хворост. Производство укрепительных работ из камня и хвороста обычно является несложным процессом. В этом преимущества этого типа укреплений. Вместе с тем устройство укреплений из камня и хво­ роста требует больших затрат ручного труда, так как эти работы трудно механизировать. Кроме того, при значительном волновом воздействии укрепления из камня и хвороста оказываются недо­ статочно прочными. Поэтому применять каменные и каменнохворостяные укрепления целесообразно только при небольшом волновом воздействии на откосы, при небольших объемах укрепи­ тельных работ и при наличии в районе строительства местного камня и хвороста.

Пример 4. Укрепление берегового откоса у городского моста каменной наброской.

Исходные данные. Мостовой переход пересекает реку в черте города. Река подперта плотиной. Нормальный подпорный гори­ зонт (НПГ) на отметке 133.80 м. Глубина воды у откоса Н=5,6м. Высота и длина ветровых волн /г= 0,5 м, Я = 7,5 м. Расчетная ско­ рость течения воды V=2,2 м/сек.

Левый выпуклый берег реки у мостового перехода в течение ряда лет интенсивно размывается. Берег сложен среднезернис­ тым песком с размером частиц d =1 мм. Возможен размыв

дна на глубину 2,5 м.

План перехода и поперечный профиль откоса левого берега приведены на рис. V-12.

В проекте необходимо предусмотреть уполаживание берего­ вого откоса до крутизны 1 : 2.

Назначение типов укреплений откоса. Часть откоса, располо­ женную под водой (ниже отметки 133.80 м), можно уположить путём устройства каменной наброски. Часть откоса, расположен­ ную выше отметки 133.80 м, можно уположить путем отсыпки грунта. В соответствии с этим назначаем два типа укреплений

237

25 25

Необходимый вес камней наброски в зависимости от высоты и длины волн определяем по формуле (V-13). При h = 0,5 м, Х = 7,5 м, ук = 2,5 Т/м3 и т = 2

Необходимый размер камней определяем по формуле (\М4):

Принимаем размер камней d —0,2 м.

При d = 0,2 м необходимая минимальная толщина наброски из несортированного камня £=3 d = 3 • 0,2 = 0,6 м.

При уполаживании откоса до крутизны 1 :2 минимальная тол­ щина наброски 1,5 м (см. рис. V-12). Следовательно, размеры наброски достаточны.

Назначение конструкции обратного фильтра. Под каменной наброской проектируем однослойный обратный фильтр из щебня. Средний диаметр зерен щебня принимаем равным

dfo — 0 ,2 d = 0 ,2 - 0 ,2 = 0,04 м .

Здесь d — размер камня наброски.

Необходимую толщину слоя щебеночного фильтра определяем по формуле (V-9). При /71 = 2 и /г= 0,5 м по графику приложения 8 коэффициент ср=1,5. При d fQ=40 мм, ср = 1,5 и d£g =1 мм

необходимая толщина слоя щебня

= 4,75-40 In

Принимаем толщину щебеночного фильтра £ = 0,35 м. Пример 5. Укрепление основания откоса насыпи каменной

упорной призмой (рис. V-13).

Исходные данные. Откосы подходной насыпи крутизной 1 : 1,5 укреплены монолитными железобетонными плитами толщиной 0,2 Мь.

Расчетная скорость течения воды У=2,1 м/сек. Дно реки сло­ жено из супесчаного грунта. При паводках возможен размыв дна у откоса насыпи на глубину /гр = 2 м. Образуемый при размыве дна откос может иметь крутизну не более 1 :2.

Назначение размеров призмы. Необходимый размер камней

239

призмы в зависимости от скорости течения определяем по фор­ муле (V-9):

Принимаем размер камней d = 0,2 м.

Толщину упорной части призмы -принимаем равной t= 2d = 2-0,2 = 0,4 м.

При крутизне откоса 1:1,5 угол наклона откоса к горизонту а= 34°. При /=0,4 м ширина упорной части призмы (см. рис. V-13)

Рис. V-13. Упорная призма из камня в осно­ вании откоса (/)

Принимаем А = 0,8 м.

Ширину призмы понизу принимаем равной 0,7 м; высоту — 0,9 м. Наклоны боковых откосов призмы: со стороны насыпи — 1 : 1,5; со стороны реки— 1:1.

При этих размерах ширина всей призмы поверху

£ = 0,9.1,5 + 0,7 + 0,9-1 = 2,95 м.

Площадь поперечного сечения всей каменной призмы

<0= — (2,95 -U 0,70) • 0,9 = 1,64 м2.

2

Площадь поперечного сечения части призмы, разрушаемой при размыве (см. рис. V-13),

«вред, = + 2,15-0,7 2 = 0,77 м2.

Площадь поперечного сечения упорной части призмы ЮуП= <*>— шразр = 1,64 — 0,77 = 0,87 м2.

240