книги / Проектирование мостовых переходов через большие водотоки

Если течение идет параллельно защищаемому откосу насыпи, то *г=0. В таком случае из формулы (VIII-3) получим

При совместной работе траверсов и верховой струенаправляющей дамбы их головы должны располагаться на одной прямой линии

Длина части траверса, параллельная защищаемому фронту, не дол­ жна превышать 0,50 С. Головы траверсов обычно подвергаются наиболее интенсивному динамическому воздействию ударов волн, льда и других плавающих предметов, а также наиболее сильным продольным течениям. Поэтому их откосы и основания должны быть особенно надежно защищены укреплениями.

§ 46. Проектирование срезок на пойме. Спрямление русла

Срезка поймы у моста чаще всего устраивается с целью увели­ чения площади живого сечения потока под мостом, а также для более равномерного размыва мостового русла.

Устройство срезки не требует обычно дополнительных затрат, так как грунт от разработки срезки может быть использован для отсыпки подходов к мосту и регуляционных сооружений.

Уровень срезки принимается на 0,25—0,50 м выше средней ме­

жени. Только в случае разработки срезки землесосным снарядом или грейфером, ее уровень может быть назначен ниже уровня ме­ женного горизонта воды.

Применять срезку поймы целесообразно, если пойма реки часто затопляется. При редком затоплении происходит заиление и зарастание срезки.

Прямолинейное (слабоизогнутое) коренное русло в районе мостового перехода и двухсторонняя пойма позволяют устраивать срезку на обоих берегах (рис. 179).

При криволинейном русле срезка поймы под мостом устраивается на вогнутом берегу. На выпуклом берегу она может заноситься наносами, благодаря поперечной циркуляции потока (рис. 180).

Рис. 179. Срезка поймы на обоих берегах

Для плавного подведения вод в мостовое русло необходимо срезке придавать в плане развитое очертание. Обычно плановое очертание срезки увязывают с очертанием верховых и низовых

Рис. 180. Срезка поймы при изогнутом русле

струенаправляющих дамб. Ширина срезки по оси перехода прини­ мается равной ширине пойменной части отверстия зй вычетом бермы шириной 2— 10 м у конуса. Длина срезки должна быть не менее

ее удвоенной ширины как вверх, так и вниз от створа мостового перехода (рис. 179). Только на мостовых переходах с короткими струенаправляющими дамбами и при условии незначительной глу-

бины срезки допускается снижать ее длину. Повышенную длину срезки можно рекомендовать, если грунт из нее может быть исполь­ зован в тело пойменной насыпи и струенаправляющих дамб.

Глубина срезки и площадь ее поперечного сечения должны

Чем она больше, тем большую площадь срезки можно допустить по отношению к общей площади живого сечения под мостом. Обыч-

Рис. 181. Растекание потока за мостом при отсутствии срезки и при ее устройстве

но площадь срезки по отношению к общей площади живого сечения под мостом принимается не более 20%.

Пойменные воды должны плавно входить в срезку. Поэтому углы наклона плановых границ срезки к оси перехода должны быть не менее 45° (рис. 179). По этой же причине откосы срезки делают­ ся пологими. Верхний откос срезки принимается от 1 ; 5 до 1 10, а низовой — от 1 : 10 до 1 : 20. Более крутые откосы принимаются в легкоразмываемых грунтах. Полезно дну срезки за мостом при­

ставлены два плана течений, наглядно показывающие влияние пла­ нировки с обратным уклоном на увеличение угла растекания пото­ ка за мостом. Они получены при проведении опытов на модельной установке в гидротехническом лотке, фотографированием тра­ екторий поплавков. Откосы срезки со стороны струенаправляю­ щих дамб устраиваются не круче, чем 1:2 . От подошвы дамбы

моста с таким расчетом, чтобы русловые деформации стабилизиро­ вались и не угрожали устойчивости сооружений мостового перехода. Иногда спрямление русла проводят у построенных мостовых пере­ ходов: например, оно может быть произведено с целью ликвидации подмыва подходной насыпи (рис. 182). Спрямление делается также и с целью нормального расположения оси моста к руслу (рис. 183). Иногда спрямление проводится для предотвращения заторов льда,

возникающих на излучине русла. Спрямленному руслу необходи­ мо придать правильное плановое положение', учитывающее явление поперечной .циркуляции в потоке,

I

при которой наносы всегда откладываются на изгибе потока, а в

(рис. 184).

Площадь живого сечения прокопа может быть определена по формуле

QP

= ----- — — — .

условиях при уровне воды на отметке бровок русла; С — скоростной коэффициент в формуле Шези;

Для ускорения заиления выключаемой излучины в нижнем по течению участке петли устраивается запруда с верхом на уровне бровок коренного русла (рис. 185). Направление потока в новое

русло — прокоп осуществляется продольной дамбой, затопляемой высокими водами.

Спрямление русла целесообразно проводить при значительном сближении меандр. Делать прокопы длинными не рекомендуется потому, что на них вскоре вновь могут появиться меандры.

§ 47. Компоновка и размеры оградительных дамб и струеотбойных сооружений на реках

с блуждающими руслами

Устройство регуляционных сооружений у мостовых переходов через реки с блуждающими руслами должно обеспечить постепен­ ное сжатие зоны блуждания русла от его ширины в естественных условиях (между коренными берегами) до ширины отверстия моста. Такая постепенность сжатия зоны блуждания гарантирует от опас­ ных русловых деформаций. Осуществляется она созданием искус­ ственных жестких боковых границ потока, которые могут противо­ стоять размыву и подмыву. Плавный переход от ширины зоны блуждания к суженному сечению обеспечивает непрерывное дви­ жение структурных скоплений наносов и прохождение их через отверстие моста. Регуляционные сооружения на блуждающих ре­ ках, по существу, являются не столько струенаправляющими, сколько наносонаправляющими.

Регуляционные сооружения устраиваются чаще всего в виде незатопляемых оградительных дамб-валов, конструкции которых бывают двух видов: 1) хорошо защищаемые соответствующими укреплениями от размыва текущей водой и от возможности подмыва их подошв; 2) со слабым укреплением откосов, но с защитой их специальными струеотбойными сооружениями траверсами. Такие струеотбойные сооружения устраиваются капитального типа в целях предохране­ ния от подмыва откосов оградительных дамб.

В отношении схемы регулирования потока лучшим решением является устройство оградительных валов, идущих непрерывно от коренного берега до устоев моста. В этом случае оградительные валы сооружаются в виде сплошных массивных дамб (рис. 186). При этом происходит плавное сжатие потока, несущего наносы, и при­ крываются подходные насыпи от воздействия потока. Массивные направляющие поток сооружения стоят обычно дорого. Их при­ меняют только при небольшой ширине зоны блуждания.

Длина оградительных дамб, стесняющих русловую зону блуж­ дания, зависит от меры стеснения потока подходами: чем больше стеснение, тем длиннее дамбы. Обычно длина дамб в 3—5 раз пре­ вышает длину отверстия моста и зависит также от топографии местности.

Линии оградительных дамб необходимо плавно сопрягать с ко­ ренными берегами: концы дамб следует заводить в коренные берега.

Очертание части верховой оградительной дамбы, примыкающей к мосту, принимается по эллиптической кривой. Вышерасполо-

женные участки, идущие к коренным берегам, могут быть как прямолинейными, так и криволинейными с выпуклостью в сторону потока. Угол примыкания верховых участков оградительной дамбы к берегам принимается возможно более острым, не свыше 45°.

Рис. 186. Схема расположения оградительных валов (дамб) на реке с блуждающим руслом

При большой ширине зоны блуждания, когда устройство сплош­ ных регуляционных, сооружений обходится дорого, сооружают иногда короткие дамбы у моста, предусматривая при этом более значительную глубину заложения фундаментов опор. Устройство

Рис. 187. Схема устройства коротких дамб на реке с блуждающим руслом

коротких дамб вызывает резкое сужение зоны блуждания реки и может повести к длительной задержке крупных скоплений наносов у подходов к мосту. Это в свою очередь ведет к образованию у голов коротких струенаправляющих дамб глубоких размывов в виде

ковшей (рис. 187). Поэтому устройство коротких дамб должно сопровождаться мощным укреплением подошвы откосов дамб и прилегающих к ним подходов.

В случае большой ширины зоны блуждания возможно и другое промежуточное решение. На большом протяжении до коренных берегов устраиваются следующие друг за другом шпоры, направ­ ляющие поток к.мосту (рис. 188). Такая схема регулирования блуж­ дающих рек все же приводит к образованию размывов, но уже в уда­ лении от мостового перехода. Скопления наносов у подходов при правильном расположении шпор не образуется.

Рис. 188. Схема расположения шпор в сочетании с корот­ кими дамбами

Конструкция укрепления откосов и основания сплошных огра­ дительных дамб-валов и опор должна предохранить их от подмыва и обеспечить устойчивость сооружения. Для защиты откосов сплош­ ных дамб и их оснований от подмыва иногда применяются хорошо укрепленные струеотбойные сооружения в виде примыкающих к дамбам коротких траверсов. Это дает возможность значительно облегчить укрепление самой дамбы или вообще не укреплять ее откосы. В данном случае размывы будут развиваться только в головной части траверсов на некотором удалении от откосов регу­ ляционного сооружения. Но размыв у голов струеотбойных соору­ жений бывает больше, чем размыв у откосов регуляционных соору­ жений с плавным очертанием. Траверсы по отношению к фронту оградительного вала (дамбы) располагаются с наклоном вниз по течению. От перпендикуляра к линии дамбы траверсы отклоняются на 15—40° (рис. 189). Вблизи моста этот угол меньше (15°), на вышерасположенных участках угол больше, так как там более вероятен

навал потока на оградительную дамбу. Стеснение русловой зоны поперечными сооружениями—траверсами, имеющими малую длину, незначительное. Эти сооружения представляют лишь местное-пре­ пятствие для потока у линии защищаемого фронта.

Рис. 189. Устройство траверсов на оградительных дамбах

§ 48. Конструкции регуляционных и укрепительных сооружений

Конструкции регуляционных и укрепительных сооружений выбираются в зависимости от их назначения и характера водо­ тока. Выбирая конструкцию сооружения, следует по возможности ориентироваться на материалы, имеющиеся в районе строитель­ ства, что позволяет удешевить стоимость возведения сооружений.

По конструкции регуляционные сооружения можно разде­ лить следующим образом: массивные регуляционные сооружения сплошной конструкции, которые отклоняют или задерживают поток целиком, и сквозные — отклоняющие его от сооружения только частично. На мостовых переходах сквозные сооружения приме­ няются сравнительно редко. Основные регуляционные сооружения мостовых переходов, такие, как струенаправляющие и оградитель­ ные дамбы, струеотбойные траверсы, проектируются массивными, сплошной конструкции.

Массивные регуляционные сооружения могут быть разделены на недеформирующиеся и сооружения, которые допускают некото­ рую деформацию конструкций при размыве. К недеформирующимся сооружениям относятся земляные сооружения и сооружения из бетонной и бутобетонной кладки. Причем конструкции из бетона и бутобетона применяются очень редко. Как исключение они устра­

иваются при укреплении берегов горных рек с большими скоростя­ ми течения или в городских условиях для набережных. К собружениям, у которых допускается некоторая деформация, относятся •сооружения из каменно-хворостяной кладки, каменной отсыпки и габионные сооружения.

Основными материалами, из которых возводятся регуляцион­ ные сооружения, являются грунт, камень, бетон, железобетон, хворост. Грунт служит для возведения тела пойменных сооружений на равнинных реках и оградительных дамб на блуждающих реках. В целях защиты сооружений из грунта от воздействия атмосфер­ ных осадков, размыва текущей водой и ударов волн и льда, их поверхность, откосы и основания должны быть укреплены. Камень служит для возведения главным образом русловых соору­ жений на горных и предгорных реках. Применяется он в виде кладки насухо, на растворе и в металлических сетках. Кроме того, камень широко используется для укрепления откосов соору­ жений из грунта. Бетон чаще всего применяется для укрепления откосов и оснований регуляционных сооружений на реках с боль­ шими скоростями течения и волнобоем. Железобетон в основном служит для изготовления гибких элементов защитных покрытий. Хворост применяется для изготовления фашин, тюфяков, а также

д а м б ы проектируются не затопляемыми высокими водами. От­ метка бровки верховой дамбы определяется по формуле {VI1-3), но технический запас Дг принимается равным 0,25 м. Отметка

Ширина гребня сооружения должна обеспечить проезд транспорта и хранение материала для проведения ремонтных работ. В головной части сооружения ширина гребня увеличивается в связи с тем, что в этом месте главным образом и появляется необходимость в про­ ведении срочных ремонтных работ. Заложение откосов назначается большим (для голов дамб обычно не менее 3,0).

Верхняя площадка земляных дамб, откосы и подошва должны быть укреплены для защиты от размыва сооружения атмосферными водами, а главным образом от воздействия на откос сооружения продольного течения, ударов волн, давления и ударов льда. Более тяжелый тип укрепления назначается для речного откоса дамб в связи с тем, что этот откос соприкасается с текущей водой и на него оказывает большое воздействие лед и волнобой. Откосы дамб, обращенные в сторону поймы или незатопляемого берега, крепятся гораздо легче речных.

Как показывает опыт эксплуатации, наиболее уязвимой яв­ ляется головная часть дамб. В головной части наиболее сильно