книги / Проектирование мостовых переходов через большие водотоки

По табл. 23 при *7=4,7 м21сек допускаемый предельный коэффициент

общего размыва Р=1,75.

Намечаем возможную схему разбивки моста на пролеты. Для соблюдения требований судоходства по согласованию с речным бас­ сейновым управлением необходимы два судоходных пролета по 80 м. Они перекроют коренное русло реки, ширина которого Вб.Р= = 150 м. На пойме ледохода не бывает. Пойменные пролеты моста

(},м3/сек й),мг

Рис. 108. Профиль перехода с показанием интегральных кривых расхода и площади живого сечения

могут быть минимальных размеров. Принимаем схему разбивки на пролеты, показанную на рис. 109. Коренное русло перекрывается сквозными металлическими фермами с ездой понизу, длиной каж­ дая 83 м у пойменные пролеты моста перекрываются железобетон­ ными балками длиной по 22 м.

Допустимое минимальное отверстие моста должно быть не мень­ ше ширины коренного русла. Принимаем м и н и м а л ь н о е о т ­ в е р с т и е /м=160 м из двух пролетов по 80 м. Ввиду того что от­

верстие практически равно ширине коренного русла, находим коэф­ фициент общего размыва по формуле (VI-6'):

1 1

что меньше предельного допускаемого коэффициента Р = 1 ,75. Про­ веряем, не будет ли при минимальном отверстии 160 м ограниче-

ния общего размыва по геологическим условиям. В коренном рус­ ле ниже слоя мелкого песка с гравием лежит слой разнозернистого песка с галькой. Площадь размытого живого сечения под мостом в случае, если размыв достигает этого слоя, £ г=1860 м 2, а площадь живого сечения под мостом в бытовых условиях «>б.м— 885 м 2.

Поэтому

= 2,10.

Коэффициент Рг = 2,10 > Р = 1,64. Следовательно, ограниче­ ния размыва по геологическим условиям не будет.

Далее определяем величину местного размыва у опор при от­ верстии 160 м. Находим среднюю глубину в живом сечении после

завершения общего размыва

Средний диаметр частиц мелкозернистого песка с примесью гравия d —1 мм. Определяем размывающую скорость по форму­

ле (VI-20)

v 0 =0,628 d0-3 ft"-2 = 0,628- 1,0°’3 •9,10°'2= 0,97 м /с е к .

Фактическая средняя скорость в отверстии после окончания общего размыва

условиях поступления донных наносов в воронку размыва, и глубина воронки определяется поэтому по формуле (VI-18). Гид­ равлическая крупность для песка с примесью гравия №=0,10 м/сек (при d = 1 мм); ширина русловой опоры в=3 м ; коэффициент формы

опоры т —0,85; течение направлено перпендикулярно к оси моста, коэффициент косины £=1,0.

Глубина воронки по формуле (VI-18)

Для назначения глубины заложения фундаментов опор находим расчетную отметку размытого дна с учетом явления сосредоточен­ ного размыва по формуле (VI-21), в которой согласно профилю живого сечения реки Аб.ртах= 8 ,5 0 м :

V , A = V P r B B - A 6. p. raax Р hB= 121,50

— 8,50-1,64 — 3,02 = 104,52.

Расчетный размытый слой грунта у опоры составляет 0,64-8,50+ +3,02=8,47 м; расчетная отметка размытого дна не доходит до

160 ж, пользуясь укрупненными измерителями, Применяемыми в районе строительства. Стоимость пролетного строения с металличес­ кой фермой длиной 83 ж —75 000 руб., стоимость опоры с фундамен­ том из оболочек 96 000 руб. Полная строительная стоимость моста составляет 2-75 000+3-96 000=438 000 руб., причем около двух третей стоимости приходится на опоры.

Следует рассмотреть варианты с большими размерами отверстия моста, при которых возможно будет перейти к фундаменту в виде высокого свайного ростверка и удешевить опоры.

Для определения глубины заложения фундаментов находим расчетную отметку размытого дна, отдельно для русловых и пой­ менных опор.

Для русловых опор по формуле (VI-21)

V M - V РГВВ - Л6„.mlxP ha= 121,50

— 8,50 ■1,20 — 2,18= 109,12,

расчетный слой размытого грунта равен 0,2-8,50+2,18=3,88 м.

Для пойменных опор по формуле (VI-22) при глубине в поймен­ ной части отверстия в бытовых условиях Лп=3,20 м

V p. д = УРГВВ - К Р - К = 121,50 -

— 3,20-1,20— 1,46= 116,20,

расчетный размытый слой грунта равен 0,2-3,20+1,46=2,10 м.

Допустимая расчетная отметка низа свай высокого свайного ростверка русловых опор по формуле (VI-23)

V.J, = у р<д — АЯ — Д/С = 109,12— 0,15-3,88 —

— 4 , 0 = 104,54.

/ о о о о о о о о o'* /о оооооооооо\

I ООА о о о о о.о о о]

\р оо OQOO оооо/

VOO ОООо о о <

Рис. 111. Схема русловой опоры на высоком свайном ростверке при отверстии /м= 220 м

Так как АЯ+Д/С=4,58 JW< 5,0 ле, принимаем ДЯ+ДК=5,0 м.

Отметка низа свай русловых опор

У ф= 109,12 — 5 , 0 = 104,12.

Сваи русловых опор не доходят до коренной породы — плотной глины на 2,0 м. Схема русловой опоры с фундаментом в виде вы­

сокого свайного ростверка• показана на рис. I ll, Расчетная отметка низа свай пойменных опор

с примесью гравия, низ свай доходит у отдельных опор до разно­ зернистого песка с галькой. Схема пойменной опоры показана на рис. 112.

Рис. 112. Схема пойменной опоры на высоком свайном ростверке при отверстии /м=220 м

Определяем стоимость постройки моста отверстием 300 м. Стои­

мость одного пойменного пролетного строения из железобетона длиною 22 м — 12 500 руб. Стоимость одной пойменной опоры

12 000 руб. Стоимость одной русловой опоры (на свайном роствер­ ке) 49 000 руб. Стоимость пролетного строения с металлической фермой 75 000 руб. Полная строительная стоимость моста 2*75 000+ +3*49 000+7• 12 500+7-12 000=468 500 руб. Стоимость моста от­ верстием 300 м благодаря изменению типа фундамента оказалась

только на 30 500 руб. (на 7%) больше, чем стоимость моста отверс­ тием 160 м.

Необходимо поэтому рассмотреть вариант с размером отверстия, меньшим, чем 300 м, но допускающим устройство фундамента рус­

ловых опор в виде высокого свайного ростверка.

При назначении промежуточного между 300 и 160 м размера

отверстия моста и с х о д и м и з д о п у с т и м о й о т м е т -

ки н и з а с в а й р у с л о в ы х о п о р . Принимаем ее рав­ ной 102,00. Сваи при этом опираются на коренную породу. Тогда, принимая ДЯ+Д/С=5,0 м, получим расчетную отметку размытого

дна 102,00+5,00=107,00. При этом длина сваи от подошвы плиты высокого свайного ростверка до линии размыва будет 115,5—107,00= =8,50 м, а полная длина свай 13,50 м (рис. 111). Глубину воронки

местного размыва у русловых опор, основываясь на расчетах, вы­ полненных ранее для /„=160 м и /ы=300 м, берем ha= 2,50 м. Поль­

зуясь формулой (VI-21), найдем коэффициент общего размыва

Зная коэффициент общего размыва, по формуле (VI-6') подбором находим отверстие моста, соответствующее Р=1,40:

Таким образом, при коэффициенте общего размыва Р=1,40 отверстие моста /„=220 м.

Схема разбивки на пролеты следующая; два судоходных проле­ та в коренном русле перекрываются металлическими фермами дли­ ной по 83 ж; пойменная часть отверстия перекрывается тремя желе­ зобетонными балочными пролетными строениями по 22 м .

Расчетная отметка размытого дна и расчетная отметка низа свай русловых опор при отверстии 220 м известны, так как они были

приняты в качестве исходных данных. Найдем расчетные отметки размытого дна и низа свай пойменных опор при /„=220 м. Глубину

воронки местного размыва у пойменных опор принимаем в полтора раза меньшей, чем у русловых опор, так как ширина последних в полтора раза больше:

*„ = £ § = 1,67 м.

Отметка размытого дна при глубине воды /гп=3,0

V p.„ = УРГВВ — А„Р — А, =

= 121,50 -3,00 -1,40 — 1,67 = 115,63.

Низ свай доходит до слоя разнозернистого песка с примесью гальки.

Стоимость русловой опоры на высоком свайном ростверке при отверстии 220 м составляет 51 000 руб., что несколько больше, чем при отверстии 300 м. Это объясняется увеличением длины свай.

Все остальные единичные стоимости такие же, как и при отверстии моста /м=300 м.

Полная строительная стоимость моста отверстием /м= 220 м

2-75 000+3-51 000+3-12 500+3-12 000=376 500 руб.

По сравнению с отверстием, 160 м удешевление строительной

стоимости моста составляет около 60 000 руб. Если даже с целью повышения запаса устойчивости пойменных опор от подмыва, на случай перемещения максимальной глубины коренного русла в пойменные пролеты принять длину свай пойменных опор равной 14 м (вместо 5,5 м), т. е. опереть их, как и сваи русловых опор,

на плотную глину, полная строительная стоимость моста отверстием 220 м возрастает немного. При сваях длиной 14 м удорожание каж­

дой пойменной опоры составит приблизительно 3000 руб. Общая сто­ имость моста увеличится на 3-3000=9000 руб. и будет равна 385500 руб., что дешевле моста с отверстием 160 м на 52 000 руб. Увеличение отверстия до 220 м дает также некоторую дополнитель­

ную экономию в затратах на возведение подходных насыпей и струе­ направляющей дамбы, так как длины их будут меньшими, чем при отверстии 160 м.

Принимаем вариант с отверстием моста /„=220 м.

Средняя скорость в подмостовом живом сечении после оконча­ ния общего размыва

Как показал А. М. Фролов в своем труде «О переходах через

групповые отверстия (рис. 86, в).

При надлежащем устройстве пойменных отверстий достигается следующее:

1) повышается устойчивость мостового перехода как инженер­ ного сооружения;

2)сохраняется значение рукавов и проток для нужд водо­ снабжения, судоходства и рыбного промысла; улучшаются условия движения судов у моста на коренном русле;

3)снижается величина подпора, благодаря чему уменьшаются размеры затопления высокими водами ценных земель и населенных пунктов;

4)уменьшается заболачивание поймы.

Применение групповых отверстий является в некоторых слу­ чаях выгодным и в отношении единовременных затрат на строи­ тельство, особенно если на пойме имеются хорошо разработанные протоки. Суммарное отверстие нескольких мостов через коренное русло и через протоки не превышает обычно величины одиночного отверстия, в которое, кроме русла, входит прилегающая часть мел­ кой поймы. В связи с этим строительная стоимость нескольких мостов может быть более низкой, чем одного длинного моста, так как мосты на пойме могут быть сооружены в виде эстакады с неболь­ шими пролетами и меньшей высоты, чем мост на коренном русле.

Наряду с указанным на пересечениях рек, хотя и с широкой пой­ мой, но пропускающей малую часть общего расхода водотока, за­ мена одиночного отверстия групповыми оказывается иногда не­ выгодной. Иногда суммарное отверстие группы мостов может по­ требоваться большее, чем в случае одиночного отверстия. Следует также иметь в виду, что на переходах с пойменными отверстиями могут быть необходимы повышенные затраты на строительство ук­

Особенностью мостовых переходов с отверстиями на пойме является то, что мосты, будучи расположены на общем разливе реки, пропускают воду совместно. Поэтому всякое изменение од­ ного из отверстий влечет за собой изменение условий движения воды во всех отверстиях, входящих в группу.

Задача гидравлического расчета групповых отверстий состоит в основном в определении частных расходов воды в каждом из от­ верстий. При рассмотрении задачи будем принимать, что движение воды установившееся. Расчет от-

( п

где п — число отверстий, совместно пропускающих воду.

Число уравнений в (VI-24) соответствует, очевидно, числу от­ верстий. Второй член правой части учитывает суммарную потерю