WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные матриалы
 


Pages:   || 2 |

«МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ) Г.Г. НАУМОВ, В.И. ПУРКИН, А.С. ХОЛИН ИЗЫСКАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ УЧЕБНОЕ ...»

-- [ Страница 1 ] --

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)

Г.Г. НАУМОВ, В.И. ПУРКИН,

А.С. ХОЛИН

ИЗЫСКАНИЯ

И ПРОЕКТИРОВАНИЕ

МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(МАДИ) Г.Г. НАУМОВ, В.И. ПУРКИН, А.С. ХОЛИН ИЗЫСКАНИЯ

И ПРОЕКТИРОВАНИЕ

МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

Учебное пособие Утверждено в качестве учебного пособия редсоветом МАДИ МОСКВА МАДИ УДК 625.745.11 ББК 39.112.2 Н342

Рецензенты:

Барышников Н.Б. – зав. кафедрой гидрометрии Российского государственного гидрометеорологического университета, д-р геогр. наук, проф., заслуженный деятель науки РФ, академик Академии проблем водохозяйственных наук;

Макаров К.Н. – зав. кафедрой строительства Сочинского государственного университета, д-р техн. наук, проф., академик Академии транспорта РФ Наумов, Г.Г.

Н342 Изыскания и проектирование мостовых переходов: учеб. пособие / Г.Г. Наумов, В.И. Пуркин, А.С. Холин. – М.: МАДИ, 2016. – 132 с.

Настоящее пособие составлено с учетом требований национальных стандартов и сводов правил, обеспечивающих соблюдение Федерального закона «Проектирование мостовых переходов».

Пособие предназначено студентам, обучающимся по направлениям подготовки 08.03.01 «Строительство», 08.04.01 «Строительство», 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений».

УДК 625.745.11 ББК 39.112.2 ______________________________________________________________________

Учебное издание НАУМОВ Геннадий Григорьевич ПУРКИН Владимир Иосифович ХОЛИН Александр Сергеевич

ИЗЫСКАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ

МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

Учебное пособие Редактор Т.А. Феоктистова Техническое редактирование и компьютерная вёрстка Н.А. Никитин Подписано в печать 07.06.2016 г. Формат 6084/16.

Усл. печ. л. 8,25. Тираж 300 экз. Заказ. Цена 270 руб.

МАДИ, 125319, Москва, Ленинградский пр-т, 64.

© МАДИ, 2016

ПРЕДИСЛОВИЕ

Мостовой переход является составной частью автомобильной дороги и представляет собой комплекс сложных и дорогостоящих сооружений. Этот комплекс включает в себя: мост, перекрывающий во время паводка (высокой воды) часть живого сечения реки, в которую обязательно входит русло реки; подходы к мосту, состоящие из укрепленных пойменных земляных насыпей; регуляционные и защитные сооружения, устраиваемые с целью изменения движения речного потока у перехода и защиты его от повреждения потоком.

Все основные сооружения мостовых переходов (мосты, подходы к мостам, регуляционные и защитные сооружения) подвержены вредному воздействию водного потока.

Им угрожают:

1) подтопление водами реки при проходе паводков, особенно высоких;

2) природные деформации русел;

3) общие размывы, связанные со стеснением паводкового потока непереливаемыми подходами к мостам;

4) местные размывы, развивающиеся у передних граней опор мостов и голов регуляционных сооружений;

5) подпоры воды, разные в различных сечениях по длине мостового перехода, с разных сторон насыпей подходов и струенаправляющих дамб;

6) продольные течения, всегда имеющие место, когда затоплена пойма в паводки, с верховых сторон насыпей подходов и вдоль речных откосов струенаправляющих дамб;

7) волновые воздействия на укрепленные откосы насыпей подходов и откосы струенаправляющих дамб;

8) ледоход, непосредственно воздействующий на опоры мостов и укрепленные откосы струенаправляющих дамб, а также на откосы насыпей подходов в паводки, когда затоплена пойма;

9) карчеход на реках, где имеет место это опасное природное явление (в частности, на многих реках Сибири и Дальнего Востока).

Мостовой переход нужно рассматривать не только как транспортное, но и как гидротехническое сооружение, а, следовательно, размеры и форма мостового перехода в значительной степени обосновываются гидрологическими, гидравлическими и русловыми расчетами.

При проектировании мостового перехода необходимо одновременно решить следующие задачи:

1) создание оптимальных условий для перевозки грузов и пассажиров автомобильным транспортом;

2) обеспечение возможности надежной работы мостового перехода в течение длительного срока его службы в условиях непостоянства речного стока, природных русловых деформаций, нарушения мостовым переходом естественного режима реки;

3) получение экономически обоснованного проектного решения, которому соответствует минимальная величина строительных и эксплуатационных затрат;

4) учёт требований других отраслей народного хозяйства, прежде всего, речного транспорта;

5) сведение до минимума неблагоприятных воздействий на окружающую среду.

В настоящем пособии рассматриваются вопросы расчета и проектирования мостовых переходов, которые должны быть решены при курсовом и дипломном проектировании.

Рекомендуется следующий порядок работ по проектированию мостового перехода.

1. Определение расхода или уровня воды расчетной вероятности превышения (гидрологический расчет).

2. Определение расходов и скоростей течения в русле и на пойме при пропуске расчетного расхода (морфометрический расчет).

3. Назначение нескольких вариантов отверстия моста, в том числе минимального, обеспечивающего перекрытие только русла реки.

4. Расчет для каждого варианта отверстия моста глубин общего размыва в русле и на пойменных участках, местных размывов у опор моста, отметок подошвы фундаментов мостовых опор.

5. Выбор оптимального отверстия моста.

6. Расчет полного подпора и подпора у насыпи.

7. Определение расчетного судоходного уровня.

8. Расчет минимальной отметки проезда по мосту (Нм) и минимальной отметки бровки пойменной насыпи (Нпойм).

9. Проектирование продольного профиля мостового перехода.

10. Проектирование поперечных профилей подходов к мосту.

11. Проектирование струенаправляющих дамб.

Пример выполнения расчетов при курсовом проектировании мостового перехода приведен в разделе 3.

В разделе «Библиография» перечислены нормативно-технические источники, на которые даны ссылки в тексте настоящего учебного пособия. Раздел «Литература, рекомендуемая для курсового проектирования» предназначен студентам, выполняющим курсовой или дипломный проект.

Авторы выражают благодарность Полищуку Владимиру Владимировичу за участие в подготовке электронной версии рукописи.

РАЗДЕЛ 1. ИЗЫСКАНИЯ МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

–  –  –

Автомобильные дороги пересекают многочисленные периодические водотоки, ручьи, речки, реки, заливы, пруды и водохранилища.

Для перехода через водные преграды строят систему инженерных сооружений, называемую переходом водотока.

Переходы через водотоки классифицируют по типам основных пересекающих их искусственных сооружений. Для непосредственного пересечения водотока могут быть построены: капитальный мост – искусственное сооружение, пропускающее дорогу над водным препятствием; транспортный тоннель – сооружение, пропускающее дорогу под водным препятствием; наплавной мост, пропускающий дорогу по понтонам в течение части года с положительными температурами;

паром – подвижное специальное плавучее средство, предназначенное для перевозки автомобилей, автопоездов и других транспортных средств через водное препятствие; ледовая переправа – временное сооружение, пропускающее дорогу по льду и являющееся заменой наплавному мосту или парому в зимнее время при ледовом покрове значительной мощности.

Мостовой переход – это часть автомобильной дороги, представляющая собой комплекс сооружений, включающий в себя: мост, пересекающий собственно водоток; подходы к мосту – непереливаемые, укрепленные насыпи, периодически подтапливаемые паводковыми водами; регуляционные и защитные сооружения, призванные защищать мост и подходы от вредного воздействия водного потока, особенно в периоды прохождения высоких паводков.

Мост и подходы к нему являются основными сооружениями транспортного назначения, по которым осуществляется круглогодичное движение транспортных потоков. Регуляционные и защитные сооружения – это вспомогательные сооружения, являющиеся неотъемлемой частью мостовых переходов, без которых в большинстве случаев невозможно обеспечить сохранность и нормальную работу перехода в целом.

Для обеспечения круглогодичного проезда транспортных потоков мосты и подходы к ним устраивают, как правило, непереливаемыми.

На реках с большой шириной разлива в паводки нередко кроме основного моста, перекрывающего главное русло реки, дополнительно устраивают один или несколько пойменных мостов.

Опоры мостов сооружают обычно из сборного или сборно-монолитного железобетона, а пролетные строения с ездой поверху или понизу делают металлическими, сталежелезобетонными или железобетонными.

Опоры мостов фундируют на безопасную глубину с учетом неизбежных понижений отметок дна подмостовых русел (размывов). Проектные высоты насыпей подходов и проезжей части мостов должны обеспечивать их непереливаемость в высокие паводки и беспрепятственный пропуск судов под судоходными пролетами.

Насыпи подходов и регуляционных сооружений подвержены вредному воздействию водного потока (волновым и ледовым воздействиям, продольным течениям вдоль насыпей, размывам их подошв и т.д.), и поэтому их откосы и подошвы укрепляют специальными защитными сооружениями (плоскими сборными железобетонными или бетонными монолитными покрытиями, каменными защитными призмами – рисбермами и т.д.).

1.2. Основные понятия и краткая классификация мостов

Мостовым переходом называется комплекс инженерных сооружений, состоящий из собственно моста, насыпей подходов к нему, регуляционных и берегоукрепительных сооружений.

Мостовые сооружения строятся, когда трасса автомобильной дороги пересекает водоток (мост), другую дорогу (путепровод), долину, ущелье, овраг (виадук), городскую или заводскую территорию (эстакада).

Собственно мостом называют сооружение для пропуска дороги над водным препятствием.

Мосты классифицируют по следующим признакам: назначению, типу опор и пролетных строений, виду материала, расположению уровня проезда, статической системе, обеспеченности в отношении пропуска высоких вод, характеру пересечения препятствия и длине моста.

По назначению различают мосты: автодорожные, железнодорожные, городские, пешеходные, совмещенные (для автомобилей и железнодорожных поездов), специальные (для пропуска трубопроводов, кабелей и т.п.).

По типу применяемых опор: на жестких опорах, на плавучих опорах (на понтонах, баржах).

По типу пролетного строения: неподвижные, разводные (в которых для пропуска судов устраивают специальный разводной пролет размерами, требуемыми для судоходства).

По виду применяемых материалов: деревянные, металлические, железобетонные, бетонные и каменные. Определяющим при этом является материал пролетного строения.

По уровню расположения проезжей части различают мосты с ездой: поверху, когда проезжая часть расположена по верху пролетного строения (рис. 1.1а); понизу, когда проезжая часть находится на уровне низа пролетного строения (рис. 1.1б); посередине, когда проезжая часть находится в средней по высоте части пролетного строения (рис. 1.1в).

<

Рис. 1.1. Схемы мостов в зависимости от расположения уровня проезжей части

По статической схеме главных несущих конструкций пролетных строений различают мосты: балочные – рис. 1.2, рис. 1.3а (разрезные

– рис. 1.2а, неразрезные – рис. 1.2б и консольные – рис. 1.2в); распорных систем (арочные – рис. 1.3б, рамные – рис. 1.3в, висячие – рис. 1.3г); комбинированные, в которых сочетаются системы первых двух групп.

–  –  –

По обеспеченности в отношении пропуска высоких вод и ледохода различают мосты: высоководные и низководные.

По характеру пересечения препятствия: прямые (ось моста перпендикулярна берегам реки и направлению течения), косые (пересекает их под углом, отличным от прямого), криволинейные (ось моста – кривая линия в плане).

Мосты длиной, не превышающей 25 м, – малые; длиной 25 – 100 м

– средние; длиной более 100 м – большие. Мосты длиной менее 100 м, но с одним из пролетов более 60 м относятся к большим мостам.

Мост состоит из пролетных строений, поддерживающих проезжую часть, и опор, передающих давление пролетных строений на грунт.

Крайние опоры, расположенные в местах сопряжения моста с насыпями подходов, называются устоями, а промежуточные опоры – быками.

Конструктивное решение моста во многом зависит от геометрических и гидравлических параметров речной долины (ширина, глубина, скорость течения водного потока), геологического строения русла и поймы, условий ледохода, требований речного судоходства, расчетного отверстия моста. Существенное значение имеют и следующие расчетные уровни воды (рис.

1.4):

• расчетный уровень высоких вод (РУВВ) – наивысший уровень воды заданной вероятности превышения в створе мостового перехода;

• расчетный судоходный уровень (РСУ) – наивысший уровень воды в судоходный период, который обычно несколько ниже РУВВ;

• уровень меженных вод (УМВ) – средний уровень воды в период между паводками (уровень межени).

L h

–  –  –

Рис. 1.4. Основные характеристики моста и расчетные уровни воды

В мостах применяют следующие основные определения и обозначения:

• длина моста L – расстояние по оси моста между примыкающими к насыпям подходов гранями устоев;

• отверстие моста Lо – горизонтальный размер между внутренними гранями устоев или конусами насыпи, измеренный при расчетном уровне воды с исключением толщины промежуточных опор;

• высота моста Н – расстояние от поверхности проезжей части до уровня меженных вод;

• свободная высота под мостом Но – расстояние между низом пролетных строений и расчетным уровнем высоких вод или расчетным судоходным уровнем (если река судоходная);

• высота опоры hо – расстояние от ее верха до грунта;

• строительная высота пролетного строения h – расстояние от проезжей части до самых нижних частей пролетного строения;

• расчетный пролет – расстояние между осями опирания пролетного строения на смежных опорах;

• ширина моста В – расстояние между перилами в свету;

• ширина пролетного строения Во – расстояние между осями крайних балок;

• ширина проезжей части nb – расстояние между внутренними гранями полос безопасности; b – ширина каждой полосы движения; n число полос движения;

• ширина ездового полотна Г – расстояние между ограждениями.

1.3. Краткие сведения о реках

Осадки, выпадающие на земную поверхность в виде снега и дождя, дают начало быстрому элементарному поверхностному и относительно медленному подземному стоку. Поверхностный сток, начинающийся вблизи водоразделов, по мере слияния отдельных струек и ручейков формирует большие ручьи, а затем речки и реки, протекающие по речным долинам.

Речные долины – это относительно узкие углубления земной поверхности, образованные в результате тектонических деформаций и деятельности ледников, а также последующего формирования под действием непрерывно текущей воды.

Территорию, с которой происходит слив воды в реку, называют ее бассейном.

Совокупность последовательно сливающихся ручьев, речек и рек, образующих все более крупные водотоки, называют речной системой.

В речной системе можно выделить главную реку, впадающую в море или в бессточное озеро, и последовательность притоков различного порядка.

Несмотря на то, что поверхностный сток происходит только периодически, сток большинства рек круглогодичен, поскольку опорожнение бассейна, периодически пополняемого новыми осадками, происходит в течение длительного периода. Плюс к этому реки непрерывно (в том числе и в зимние периоды) подпитывает подземный сток.

В годовом цикле речного стока имеет место существенная неравномерность и можно выделить периоды минимального и максимального стока. Кроме того, речной сток переменен и год от года. При этом в течение каждого века маловодные периоды закономерно сменяют многоводные, что связано с опосредованным влиянием (через циркуляцию околоземной атмосферы) цикличности солнечной активности.

Вдоль долины главной реки в каждой речной системе могут быть выделены три характерные зоны (рис.

1.5):

1 – зона эрозии с наибольшими продольными уклонами (верховья рек), характеризуется систематическим выносом наносов с постепенной врезкой дна русла в коренные породы;

2 – зона транзита в среднем течении рек, характеризуется постоянством уклонов и средних геодезических высот (отметок) дна русла;

3 – зона аккумуляции (устья главных рек), характерна избыточным поступлением наносов, обеспечивающим систематическое наращивание геодезических высот дна.

Рис. 1.5. Характерные зоны долины главной реки

В зоне эрозии под действием расхода Q1 происходит процесс врезки реки в коренные породы с соответствующим выносом наносов на нижележащие участки. Дно медленно понижается с соответствующим уменьшением уклонов i1. Врезание заканчивается там, где уклон долины настолько мал, что река уже не может размывать коренные породы.

В зоне транзита уклоны и высоты дна практически неизменны, идет транзит наносов. В связи с увеличением площади водосбора растет величина расхода Q2 Q1, а уклон реки оказывается меньше, чем в зоне эрозии i2 i1.

В зоне аккумуляции речной поток не в состоянии переносить все поступающие сверху наносы, поэтому река, постепенно наращивая геодезические высоты дна и уровни воды, формирует повышенный уклон i3. Расход воды может возрастать Q3 Q2 в связи с ростом площади водосбора, но может и уменьшаться Q3 Q2 в связи с отсутствием притоков на устьевом участке и распластыванием паводка.

На поперечных разрезах среднего и нижнего участков речной долины всегда можно видеть слой наносов – аллювия, т.е. частиц грунта, принесённых водой. Под толщей этого слоя залегают породы первичной поверхности речной долины, образованной в древнем геологическом процессе. Такие породы называются коренными (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Поперечный разрез речной долины:

1 – наносы; 2 – коренные породы; 3 – русло; 4 – пойма Устья главных рек бывают разных типов.

Дельта (от греческой буквы ) – устье реки, впадающей в бессточное озеро либо море с незначительными приливно-отливными явлениями (р. Волга).

Губа – устье реки, впадающей в приливно-отливное море или океан (р. Обь). Губа непрерывно растет вверх по течению вследствие размывов дна, происходящих в связи с резкими отливами. В море (океане) напротив губы обычно образуется остров, сложенный продуктами размыва русла реки при формировании губы.

Лиман – устье реки, образовавшееся в результате геологических катастроф (р. Днепр и Буг).

Реки ведут себя по-разному в пределах каждой характерной зоны и формируют долины разного строения, что обязательно следует учитывать при проектировании мостовых переходов.

–  –  –

Рис. 1.7. Литологическое строение поперечного сечения русла: а – в верховой части речной долины; б – то же при геологическом ограничении размыва;

в – в средней части речной долины; г – в низовой части речной долины (русло блуждающей реки); д – теснина с легко размываемым дном; е – теснина с плотным, размываемым дном; КП – коренные породы; НП – наилок поймы;

СА – современный аллювий; ДА – древний аллювий В зоне эрозии реки протекают по узким долинам – каньонам (рис. 1.7а). При этом происходит необратимое врезание русла в современный аллювий или в коренные породы с соответствующим выносом продуктов размыва на нижележащие участки реки и уменьшением продольных уклонов. Долины рек в зоне эрозии относительно узкие, имеют высокое залегание коренных пород и небольшую толщину аллювиальных отложений. Темп необратимого понижения дна реки (и соответственно уровней воды) / оценивают по результатам измерений геодезических высот (отметок) дна или уровней воды за разные годы.

Тогда общее необратимое понижение Нрсч за расчетный срок службы моста Трсч, которое обязательно нужно учитывать при фундировании опор, может быть определено по формуле H H рсч = Tрсч, T где – измеренное понижение дна (или уровней воды) за период Т лет.

В зоне транзита наносы, приносимые с верховий, река полностью транспортирует на нижележащие участки. При этом уклоны и средние размеры русел рек остаются неизменными в течение многих десятилетий. Долины рек в зоне транзита имеют, как правило, большую ширину, существенную толщину аллювиальных отложений и сравнительно глубокое залегание неразмываемых коренных пород (рис. 1.7в). Непосредственно выше коренных пород залегает древний аллювий, сформированный на ранних этапах (в древний период) формирования реки.

Выше залегает толща несвязного современного аллювия, периодически переносимого речным потоком. Еще выше залегают связные грунты наилка поймы.

Руслом реки называют ту часть ширины речной долины, на которой происходит транспорт современного аллювия (руслоформирующих наносов) в паводки.

Поймы – это части ширины речной долины, сложенные связным грунтом наилка поймы и покрытые растительностью, по которым движение воды происходит не круглогодично, а только при высоких уровнях в периоды максимального стока. Толщина наилка поймы может быть значительной (например, на р. Оке у Рязани она достигает 6 м).

Наносы, переносимые рекой, подразделяют на более крупные – руслоформирующие, которые река перемещает в придонных слоях потока и формирует русло, и более мелкие – нерусловые, переносимые рекой во взвешенном состоянии и практически не участвующие в формировании современного русла, но оседающие при выходе воды на поймы и, таким образом, формирующие связный грунт наилка пойм.

Количество нерусловых наносов, переносимых рекой по направлению к морю или бессточному озеру, обычно весьма значительно и нередко существенно превышает общее количество руслоформирующих наносов.

Нерусловые и руслоформирующие наносы различны по происхождению. Так, нерусловые наносы поступают в реку главным образом за счет смыва мельчайших частиц почв с поверхности бассейна (особенно с распаханных склонов), в то время как руслоформирующие наносы – в результате разрушения коренных пород в верховьях главной реки и ее притоков.

В зоне аккумуляции река уже не в состоянии переносить все наносы, приносимые из зоны транзита, в результате чего часть наносов откладывается и дно реки (а также, соответственно, и уровни воды) повышается. Нередко отложения наносов достигают такого размера, что русло в нижнем течении реки оказывается приподнятым над окружающей местностью (рис. 1.7г). Реки в зоне аккумуляции обычно не имеют пойм, а коренные породы залегают очень глубоко под мощным слоем современного и древнего аллювия.

Темп поднятия дна реки (а также, соответственно, и уровней воды) определяют по результатам натурных измерений геодезических высот (отметок) дна и уровней воды за разные годы. Тогда общее повышение Нрсч за расчетный срок службы моста Трсч составит Н Н рсч = Т рсч, Т где Н – измеренное повышение дна реки (и соответственно, уровней воды) за период Т лет.

Река Амударья в своем нижнем течении на протяжении 1000 км до своего впадения в Аральское море при темпе поднятия дна порядка 13 мм в год за последние 500 лет поднялась над окружающей местностью в среднем на 6 м. Реки в зоне аккумуляции удерживают на конусах выноса строительством дамб обвалования. Поэтому они весьма удобны для поливного земледелия.

1.4. Классификация рек по типам руслового процесса Как показали исследования профессора О.В. Андреева, несмотря на практически бесчисленное количество комбинаций числовых характеристик условий, в которых происходит формирование речных русел, все же общее количество их характерных типов ограничено лишь небольшим числом [1].

Если выделить на конкретной реке участок русла ограниченной длины, находящийся в течение длительного отрезка времени в неизменных средних гидрологических условиях, то можно обратить внимание, что его средние размеры в течение времени практически неизменны. На этот участок русла поступает вода со средним расходом Qрб и протекающая по руслу с бытовой скоростью Vрб, а также руслоформирующие наносы с суммарным расходом G. Само же русло можно охарактеризовать тремя величинами: Врб – средней шириной, hрб – средней глубиной и Iб – бытовым уклоном.

Некоторые из шести перечисленных характеристик для данного участка реки всегда являются внешними, в то время как другие формируются в ходе местного руслового процесса. При этом расход воды Qрб во всех случаях остается внешним фактором, в то время как глубина потока hрб всегда является внутренней характеристикой свободного руслоформирования. Остальные четыре характеристики в зависимости от типа реки могут быть как величинами внешними, так и формируемыми в результате естественного руслового процесса. Так, например, бытовая ширина русла Врб может быть фиксирована местными условиями, когда река протекает в теснине, а может быть сформирована в ходе свободного руслового процесса; бытовой уклон потока Iб может быть равен уклону долины, а может быть меньше него и сформирован при развитии излучин самой рекой, приспосабливающейся к транзиту поступающих сверху руслоформирующих наносов и т.д.

Русла рек могут быть сформированы лишь при относительно высоких скоростях течения, при которых происходят размывы берегов и протекает процесс перемещения руслоформирующих наносов. Именно поэтому формирование русел происходит главным образом в ходе паводков. Высоты паводков переменны год от года, поэтому русла рек формируют наиболее часто наблюдаемые на данном водотоке паводки, называемые руслоформирующими.

При паводках с высотой меньше руслоформирующего процесс формирования русла малоактивен, и наоборот, при очень высоких паводках могут происходить временные существенные изменения размеров и форм русел, которые затем будут восстановлены под действием средних, часто наблюдаемых паводков.

Шесть основных характеристик любого участка реки связаны между собой всего тремя уравнениями: средней скорости течения руслового потока (Шези), постоянства расхода воды (уравнение неразрывности) и расхода руслоформирующих наносов. В связи с этим можно считать, что три из шести характеристик руслового потока – это результат руслового процесса, определяемого остальными тремя (внешними) характеристиками. Учитывая, что одна из характеристик (Qрб) обязательно является внешней, а другая (hрб) никогда к внешним отнесена быть не может, число возможных комбинаций трех внешних условий формирования русел определяется числом сочетаний из оставшихся четырех (Врб, G, Iб, Vрб) по две и равно шести.

Таким образом, можно определить возможные типы русел рек (по русловому процессу) (табл. 1.1).

–  –  –

Примечание. Берега теснин неразмываемы.

Наиболее характерные типы рек по русловому процессу представлены на рис. 1.8.

В соответствии с предложенной профессором О.В. Андреевым инженерной классификацией различают реки со следующими типами руслового процесса, на которых основные принципы проектирования мостовых переходов имеют свои специфические особенности.

Рис. 1.8. Планы участков рек с различным типом руслового процесса:

а – меандрирующая (извилистая) р. Кура; б – немеандрирующая р. Днепр;

в – блуждающая р. Амударья Горные реки (каньоны) – это верховья рек в зоне эрозии. Характерны практическим отсутствием пойм и узкими долинами. Русловой процесс состоит в систематической врезке дна русла в коренные породы и сопровождается уменьшением уклонов, скоростей течения и выноса продуктов размыва на нижележащие участки.

Равнинные меандрирующие реки – это реки в зоне транзита. На практике при проектировании мостовых переходов с этим типом рек встречаются наиболее часто. Реки с этим типом руслового процесса транспортируют сравнительно небольшое количество руслоформирующих наносов, поступающих с верхних участков. Для обеспечения транзитного переноса именно этого количества наносов меандрирующие реки приспосабливают свои русла, развивая их длину и тем самым уменьшая продольные уклоны по сравнению с общим уклоном долины. Именно по этой причине для них характерна исключительная извилистость русел в плане, наличие сильно развитых пойм и большого числа отторгнутых излучин – староречий.

Различают два типа меандрирующих рек:

1) реки завершенного меандрирования – реки, на которых спрямление русел происходит в результате прорыва сближающихся излучин с оставлением на пойме староречий (рис. 1.8а);

2) реки незавершенного меандрирования – реки с глубокими пойменными потоками, при которых мощные спрямляющие течения прорезают себе в пойменных грунтах длинные промоины, куда и устремляется река задолго до того, как излучены сблизятся практически вплотную.

Меандрирующие реки – это обычно реки средней водности, такие как Ока, Дон в верхнем течении, Хопер, Медведица, Мокша и т.д.

Равнинные немеандрирующие реки – это также реки в зоне транзита, но со значительным поступлением наносов с вышележащих участков. Они имеют практически неподвижные и неизвилистые русла в плане, повторяющие повороты долины, и, как правило, относительно слабо развитые поймы. Перенос наносов на немеандрирующих реках происходит упорядоченно в виде медленно сползающих вниз по течению побочней, попеременно примыкающих то к одному, то к другому берегу (рис. 1.8б). Немеандрирующие реки – это обычно реки очень крупные, такие как Днепр, Волга, Обь, Иртыш, Зея, Амур и т.д.

Блуждающие реки – это реки, протекающие в зоне аккумуляции наносов. Они характерны неразвитыми поймами или чаще полным их отсутствием и широкими, но относительно мелкими руслами. Наносы, в избытке поступающие сверху, блуждающие реки транспортируют в виде беспорядочных островов, осередков и отмелей, разбивающих меженное русло на множество рукавов и проток (рис. 1.8в). Река как бы «блуждает» между собственными отложениями. Систематическое отложение наносов в руслах блуждающих рек нередко приводит к повышению их дна и, соответственно, уровней воды выше окружающей местности. Так, р. Терек в равнинной своей части за Владикавказом протекает на 20–25 м выше окружающей местности и т.д.

Форма речного русла любого типа и его размеры могут быть охарактеризованы относительными величинами Bрб / hрб. Непосредственно из уравнения неразрывности установившегося потока Qрб = Bрб hрб Vрб следует Bрб Qрб =.

hрб Vрб hрб Подставив в правую часть этого выражения уравнение равномерного течения жидкости Шези, получим зависимость для определения величины показателя формы русла Bрб / hрб :

3/2 Bрб Qрб I б =, (1.1) hрб nр Vрб где nр – коэффициент шероховатости дна русла.

На основе анализа уравнения (1.1) можно сформулировать некоторые основные свойства русел рек.

1. Относительная ширина русла возрастает с ростом руслоформирующего расхода воды (т.е. с ростом водности реки).

2. Большие реки существенно отличаются от малых прежде всего по ширине русла и в значительно меньшей степени – по глубине.

3. Рост уклона реки приводит к росту относительной ширины русла, т.е. на больших уклонах русла рек относительно мельче, но шире.

4. Реки с разными расходами, но протекающие в берегах, сложенных грунтами примерно с одинаковой сопротивляемостью размывам, имеют одинаковые глубины.

5. Увеличение русловых скоростей течения приводит к сужению русла и росту его глубины.

6. Скорости течения в реках, свободно формирующих свое русло при расходах и уровнях, близких к руслоформирующим, соответствуют неразмывающим для грунтов, из которых сложены их берега.

Известны также классификации рек по типам руслового процесса других авторов: СТО ГУ ГГИ 08.29-2009 Государственного гидрологического института, МГУ им. М.В. Ломоносова (проф. Р.С. Чалов), Шен Юйчана и Гун Гоюаня (Китай). Детальное изложение вопроса приведено в учебнике «Русловые процессы» Н.Б. Барышникова и Д.И. Исаева (2014 г.).

1.5. Геодезические работы

В соответствии с перечнем инженерных задач, решаемых при проектировании мостовых переходов, для любой стадии проектирования в том или ином объеме необходимы инженерно-геодезические работы при выполнении следующих обязательных видов основных работ:

• трассирование мостовых переходов, создание планово-высотного обоснования съемок, выполнение теодолитных и топографических съемок, съемки продольных и поперечных профилей и т.д. [4,11];

• гидрологические обследования, связанные со сбором материалов, характеризующих режим водотока, морфометрическими обследованиями речной долины [14, 19];

• гидрометрические работы, состоящие в съемках речного дна русла, определении скоростей и направлений течения, расходов воды, уклонов свободной поверхности, характеристик руслового процесса и т.д.;

• инженерно-геологические работы по составлению геолого-литологических разрезов, почвенно-грунтовым, гидрогеологическим обследованиям, поиску местных дорожно-строительных материалов [9, 11];

• прочие работы, связанные с обследованием существующих гидротехнических сооружений для проектирования мостовых переходов в условиях взаимодействия с другими инженерными сооружениями на реках, установлением условий судоходства и лесосплава и т.д.

Изыскания мостовых переходов осуществляют в три этапа: подготовительный, полевой и камеральный.

В подготовительный период перед выездом в поле изучают имеющиеся материалы на район изысканий: топографические, гидрометеорологические, геоморфологические и экономические. В первую очередь собирают и изучают имеющиеся картографические и аэрофотосъемочные материалы на район изысканий.

В подготовительный период осуществляют предварительное трассирование вариантов мостового перехода, определяют объемы полевых изыскательских работ, укомплектовывают изыскательскую партию (экспедицию) инженерно-техническим персоналом и необходимым оборудованием.

Инженерно-геодезические работы в полевой период состоят прежде всего в производстве топографических съемок с целью получения ситуационных и топографических планов, а также цифровых (ЦММ) и математических (МММ) моделей местности в объеме, достаточном для обоснования выбора наиболее рационального створа перехода и проектирования всех его основных сооружений (моста, подходов, регуляционных и защитных сооружений) [3].

Ситуационный план снимают в масштабе, как правило, не мельче 1:5000 в пределах зоны, охватывающей все принципиальные варианты трассы мостового перехода в тех случаях, когда имеющиеся картографические и аэрофотосъемочные материалы по объему недостаточны или уже устарели. План снимают на всю ширину разлива реки в паводки с запасом ориентировочно еще на 200 м в обе стороны за линии урезов при расчетном уровне высокой воды РУВВ1%. Длину участка съемки по речной долине принимают не менее чем по 1,5 ширины разлива вверх и вниз по течению от оси каждого варианта трассы. Поэтому при относительно близко расположенных вариантах трассы мостового перехода снимают один общий план, охватывающий все принципиальные варианты плюс по 1,5 ширины разлива вверх и вниз по реке от крайних вариантов трассы мостового перехода.

На ситуационных планах фиксируют: все варианты трассы мостового перехода, русло реки, староречья, протоки и озера, линии границ разлива реки в паводки, населенные пункты, отдельные здания и сооружения на пойме, существующие автодорожные и железнодорожные мостовые переходы и другие гидротехнические сооружения, воздушные и подземные коммуникации, морфостворы и гидростворы, водомерные посты и т.д.

Ситуационные планы мостовых переходов снимают малогабаритными оптическими теодолитами (типа 2Т30, 2Т30П, 4Т30П и т.д.), электронными и компьютерными тахеометрами (типа Та3М, 3Та5, «Geodimeter 620S», «Sokkia» и т.д.), аэрокосмическими или наземно-космическими методами с использованием систем спутниковой навигации GPS и ГЛОНАСС, а также с использованием приборов воздушного и наземного лазерного сканирования. Использование перечисленных выше современных методов сбора информации о местности является особенно эффективным при изысканиях мостовых переходов.

Детальную топографическую съемку для составления крупномасштабных планов и ЦММ выполняют, как правило, для окончательно установленного направления варианта мостового перехода. Размеры детальной топографической съемки устанавливают исходя из необходимости проектирования моста, подходов к нему, струенаправляющих дамб, струеотбойных траверсов, срезок пойменных берегов, спрямлений русел, берегоукреплений, строительных площадок, цементобетонных (ЦБЗ) и асфальтобетонных (АБЗ) заводов, площадок ВОХР и т.д. Размеры подводных съемок назначают исходя из необходимости оценки русловой ситуации в районе мостового перехода, типа и количественных характеристик руслового процесса, оценки условий судоходства и сплава. Детальные топографические съемки выполняют обычно в масштабах 1:2000 для больших мостовых переходов и 1:1000 – для средних и малых мостовых переходов.

Ситуационным и топографическим съемкам предшествует создание съемочного обоснования. Наиболее часто съемочные обоснования мостовых переходов создают в виде замкнутых теодолитных ходов (полигонов) с диагональными и, при необходимости, висячими ходами, а также в виде микротриангуляции.

При создании съемочного обоснования измерение горизонтальных углов ведут полным приемом с допустимой угловой невязкой f = 1, 5 ' n (где n – количество углов). Измерение длин сторон полигона производят электронными тахеометрами, светодальномерами или компарированными землемерными лентами и рулетками с допустимой относительной невязкой 1:2000. Весьма эффективным является измерение длин линий электронными тахеометрами, светодальномерами, а также приемниками спутниковой навигации, что особенно важно в связи с необходимостью измерений неприступных расстояний через водные преграды. Высоты съемочных точек определяют геометрическим нивелированием с допустимой невязкой f h = ±50 L, мм (где L – длина двойного нивелирного хода, км).

Привязку съемочного обоснования мостового перехода производят к пунктам государственной геодезической сети или чаще – к трассе мостового перехода, при этом последнюю включают в съемочное обоснование.

Кроме топографической съемки планов, в состав геодезических работ при изысканиях мостовых переходов входят:

• разбивка вариантов трассы (вешение линий, закрепление трассы, разбивка пикетажа, двойное геометрическое нивелирование по оси трассы, съемка поперечников);

• разбивка морфостворов и гидростворов, необходимых для выполнения гидравлических расчетов по морфометрическим и геометрическим характеристикам русла и пойм, а также для производства гидрометрических работ. Разбивку морфостворов и гидростворов (особенно на средних и малых водотоках) часто производят методом тригонометрического нивелирования;

• съемка продольного профиля реки, на который наносят профиль дна по фарватеру, профиль свободной поверхности потока при межени и высокой воде, бровки русла по правому и левому берегам, зафиксированные точки уровней высоких и исторических паводков и т.д.;

• геодезическое обоснование гидрометрических работ (измерение скоростей течения и расходов воды; промеры глубин; измерение траекторий судов, плотовых составов, льдин и поплавков);

• геодезическое сопровождение инженерно-геологических работ (буровые инженерно-геологические работы по оси трассы, съемка геологических поперечников в руслах рек, топографические съемки грунтовых карьеров и резервов и т.д.);

• съемка пересекаемых коммуникаций;

• обследование и съемка существующих близлежащих инженерных сооружений (прежде всего существующих автодорожных и железнодорожных мостовых переходов, капитальных и некапитальных плотин и т.д.).

При производстве изысканий мостовых переходов на современном этапе широко применяют аэрофотосъемку (аэротопографические, аэроморфометрические и аэрогидрометрические работы), воздушное лазерное сканирование, наземную фотограмметрию (фототеодолитные съемки, особенно эффективные при морфометрических работах и обследовании существующих инженерных сооружений), наземное лазерное сканирование, электронную тахеометрию и наземно-космические съемки с использованием систем спутниковой навигации GPS и ГЛОНАСС) [4]. Эти современные методы и технологии сбора информации позволяют резко повысить производительность полевых работ и максимально автоматизировать процесс камеральной обработки материалов изысканий.

В камеральный период ведут обработку материалов полевых работ, готовят ситуационные и детальные топографические планы, продольные и поперечные профили, ЦММ, готовят отчеты о проведенных полевых работах [19]. Широкое использование систем автоматизированного проектирования (САПР), цифровых фотограмметрических систем (ЦФС), например «Photomod», «Дельта», «Талка» и т.д., современной компьютерной техники и сопутствующих устройств (лазерных и струйных принтеров, цветных графопостроителей, сканеров и других средств автоматизации) на современном этапе в ходе камеральных работ является обязательным.

1.6. Морфометрические и гидрометрические работы

–  –  –

При изысканиях мостовых переходов на реках обычно выполняют морфометрические работы, которые, как правило, следует дополнять гидрометрическими наблюдениями [5].

Только одни морфометрические работы выполняют в случаях, когда:

• вблизи проектируемого объекта расположены действующие водомерные посты Гидрометеослужбы, данные наблюдений которых обеспечивают надежное определение гидрологических и гидравлических характеристик водотока;

• проектируемый объект расположен рядом с существующим мостовым переходом, опыт эксплуатации которого может быть использован при проектировании;

• проектируемый объект расположен на участке реки с небольшими поймами;

• проектирование объекта носит срочный характер, и время проведения изысканий не совпадает со временем прохождения паводков на водотоке.

В остальных случаях кроме морфометрических необходимо проведение гидрометрических либо смешанных гидроморфометрических работ в весенне-летний период.

Морфометрические работы, выполняемые в беспаводочный период и предназначенные прежде всего для определения количественных соотношений между геометрическими, морфологическими и гидравлическими характеристиками русел и пойм рек, включают в себя:

• определение гидрологических характеристик водотока;

• обследование русла и пойм реки в районе проектируемого объекта с установлением типа и количественных характеристик руслового процесса;

• выбор, разбивку, закрепление и съемку морфостворов;

• установление и геодезическую привязку следов исторических паводков;

• съемку продольного профиля реки по руслу;

• обследование существующих инженерных сооружений на реке;

• камеральную обработку материалов морфометрических изысканий.

Гидрометрические работы выполняют в два этапа.

До начала паводка:

• выбор, разбивка, закрепление и съемка гидростворов. Устройство, в случае необходимости, тросовых перетяжек;

• устройство и геодезическая привязка временных водомерных постов;

• сооружение вышек для поплавковых наблюдений и наблюдений за траекториями льдин, судов и плотовых составов;

• производство подводной съемки меженного русла;

• измерение толщин льда.

В период паводка выполняют:

• водомерные наблюдения на водомерных постах (наблюдения за изменениями уровней воды);

• измерения мгновенных уклонов свободной поверхности потока;

• измерения скоростей течения и вычисление расходов воды;

• измерения поверхностных скоростей и направлений течения поплавками, наблюдения за траекториями льдин, судов и плотовых составов;

• промеры глубин (подводную съемку русла);

• измерения твердого стока (расходов, влекомых и взвешенных, руслоформирующих наносов).

Изыскательские партии, выполняющие комплекс морфометрических и гидрометрических работ, должны быть снабжены плавучими средствами: весельными и моторными лодками, а на больших реках – катерами и понтонами, иметь необходимый парк геодезических и гидрометрических приборов. При этом по возможности в изыскательских партиях целесообразно иметь светодальномеры, электронные тахеометры, приемники спутниковой навигации GPS и ГЛОНАСС, современные фототеодолитные комплекты, лазерные сканеры, эхолоты, электронные скоростемеры, приборы геофизической разведки и т.д.

1.6.2. Устройство водомерных постов и гидрометрических станций

Для изучения гидрологического, гидравлического и руслового режимов рек проводят регулярные наблюдения за изменениями уровней воды, определяют уклоны рек, измеряют скорости и направления скоростей течения, определяют расходы воды и твердого стока (руслоформирующих наносов), измеряют толщины льда и т.д.

На участке изысканий мостового перехода, как правило, устраивают не менее трех водомерных постов.

Один из них размещают по оси моста, а два других (для определения уклонов свободной поверхности) располагают вверх и вниз от оси на расстояниях в зависимости от уклона реки не менее:

1,5 и Уклон, ‰ 0,05 0,06 0,08 0,10 0,20 0,30 0,50 0,80 более Расстояние, км 5,5 4,1 2,7 2,0 0,9 0,5 0,3 0,2 0,1 Указанные расстояния обеспечивают измерение уклона свободной поверхности с точностью до 10% при измерении уровней воды с точностью до 1 см.

Если в створе проектируемого мостового перехода на излучине меандрирующей реки имеет место разность уровней воды на противоположных берегах более 2 см, то устанавливают по три водомерных поста на каждом берегу.

На реках со сложной свободной поверхностью воды (горные, блуждающие реки, реки с широкими поймами и при наличии поперечного уклона) количество и размещение водомерных постов определяют в зависимости от местных условий. При этом, если направление течения на пойме отлично от направления течения в главном русле, по концам обследуемого участка реки на поймах устанавливают водомерные посты реечного типа.

Различают водомерные посты:

• свайные на беспойменных нескальных берегах рек;

• реечные на поймах, в руслах при сравнительно небольшой амплитуде колебания уровней воды, на скальных берегах и на опорах существующих мостов;

• свайно-реечные на высоких пойменных берегах.

Водомерные посты размещают в местах, не подверженных размывам, навалу льдин, вне заводей, при отсутствии волнобоя, подпоров и обратных течений и т.д., по возможности на берегах с откосами 1: 5 – 1: 2.

Водомерные посты устраивают обязательно до начала паводка.

Свайный водомерный пост состоит из ряда свай, забитых в створе, перпендикулярном урезу воды. Для устройства свайных водомерных постов используют железобетонные призматические мостовые сваи заводского изготовления, обрезки рельсов, трубы стальные двухдюймовые или деревянные сваи из прочного дерева, которые забивают в грунт ниже глубины сезонного промерзания. На торцах свай записывают их номера, при этом счет ведут сверху вниз от первой сваи. Последнюю сваю устанавливают ниже уровня наименьшей межени. Превышения между торцами соседних свай не должны быть более 0,5 м, при этом сами сваи не должны возвышаться над поверхностью земли более чем на 0,25 м.

При измерениях уровней воды на свайных водомерных постах используют переносные рейки с сантиметровыми делениями, которые нередко изготавливают ромбического поперечного сечения для лучшего обтекания водой.

Реечный водомерный пост представляет собой рейку длиной 2–3 м с сантиметровыми делениями и прямой оцифровкой, укрепляемую на опоре моста, а на пойменных участках – на стволе дерева или на забитой в грунт деревянной свае. Для этой цели часто используют обычные цельные 3-метровые нивелирные рейки с прямой оцифровкой.

Для непрерывной автоматической фиксации колебаний уровней воды иногда применяют специальные автоматические приборы – лимниграфы, записывающие результаты измерений на магнитные носители информации.

При устройстве водомерного поста для контроля неизменности положения реек или свай вблизи него устанавливают репер, который закладывают по общим правилам устройства грунтовых реперов, обязательно в месте, не подверженном затоплению в паводки. Реперы водомерных постов увязывают между собой и привязывают к пунктам государственной нивелирной сети двойным геометрическим нивелированием IV класса. Невязка разности суммы превышений между прямым и обратным нивелирными ходами не должна превышать f h = ±20 L, мм (где L – длина двойного нивелирного хода, км).

Геодезические высоты нуля рейки и головок свай устанавливают двойным геометрическим нивелированием технической точности, которое производят дважды – до и после прохода паводков.

Измерения уровней воды в период межени производят 2 раза в сутки (в 8 и 20 ч). Во время паводка количество измерений увеличивают до 4, 6, 12 или 24 раз в сутки в зависимости от скорости подъема или спада уровней.

Если наблюдения производят при волнении, то отсчеты по рейке берут дважды – при набеге и откате волны – и за окончательный отсчет принимают среднее значение. Отсчеты заносят в специальный водомерный журнал и по окончании водомерных наблюдений строят графики изменения уровней воды (водомерные графики) H = f (t) по всем водомерным постам.

1.6.3. Разбивка и закрепление на местности морфостворов и гидростворов На обследуемом участке реки разбивают морфостворы, которые служат:

• для построения профиля свободной поверхности потока при расчетном уровне высокой воды;

• определения расходов и уровней воды;

• определения распределения расчетного расхода между руслом и поймами;

• построения графиков зависимостей H = f(Q), = f(H), V = f(H).

Морфостворы предварительно намечают по топографическим планам или крупномасштабным картам и располагают нормально к направлениям руслового и пойменного потоков. Морфостворы в необходимых случаях делают ломаными, размещая стороны ломаного хода нормально к ожидаемым направлениям течения речного потока в паводки.

Главный морфоствор назначают по оси проектируемого мостового перехода нормально динамической оси потока.

На меандрирующих реках морфостворы располагают в наиболее узких местах долины реки с наименьшим числом стариц и проток, на участках, где направления руслового и пойменного потоков практически совпадают.

На блуждающих реках морфостворы назначают в местах наименьшей ширины зоны блуждания.

На больших реках со значительной шириной пойм морфостворы снимают геометрическим нивелированием с предварительным вешением линии и разбивкой пикетажа. Границы морфоствора охватывают геодезические высоты земли, превышающие на 1–2 м расчетные уровни высокой воды (РУВВр%) на реках с весенними половодьями и на 2–3 м – на реках с ливневыми паводками.

На средних и малых водотоках морфостворы часто снимают тахеометрами методом тригонометрического нивелирования. Морфостворы закрепляют на местности и привязывают в плане к продольному профилю реки.

При съемке морфостворов фиксируют ситуацию по 100 м в каждую сторону, а также описывают ситуационно-морфологические характеристики русла и пойм. К последним относят:

• пойменные озера, староречья, протоки, спрямляющие течения, прорывы перешейков излучин меандрирующих рек, постоянно действующие водотоки;

• характер и густоту пойменной растительности;

• характеристики грунтов в русле и на незадернованных участках пойм;

• границы участков морфоствора, характеризуемые различными гидравлическими сопротивлениями.

По результатам съемки морфоствора и морфометрическим обследованиям оформляют профиль морфоствора.

По геометрическим и морфологическим характеристикам различных участков морфоствора вычисляют их гидравлические показатели:

средние глубины, скорости течения, расходы и, главное, распределение расчетного расхода между руслом и поймами.

При необходимости производства гидрометрических работ на местности разбивают и закрепляют гидрометрические створы.

Гидрометрические створы на местности трассируют теодолитом, разбивают пикетаж и снимают двойным геометрическим нивелированием. Створы закрепляют вехами по две на каждом берегу, а при широком разливе устанавливают дополнительные вехи на поймах. По результатам съемки гидрометрического створа строят его профиль.

На заросших поймах прорубают просеки шириной 5–6 м для свободного плавания лодок в ходе производства гидрометрических работ. На гидростворах намечают и закрепляют промерные вертикали плавающими вехами или створными знаками.

Число промерных вертикалей в руслах рек устанавливают в зависимости от ширины русла:

Ширина русла, м Число вертикалей до 100 5 100–300 7 300–600 9 600–1000 11 13 (но не реже, более 1000 чем через 200 м) Число промерных вертикалей на поймах назначают также в зависимости от их ширины, но не реже чем через 200 м.

1.6.4. Измерение уклонов свободной поверхности рек Уклон водной поверхности, который необходимо знать для выполнения гидравлических расчетов, – это наиболее трудно определяемая характеристика водотока, и поэтому его измеряют особенно тщательно.

Для измерения продольных уклонов рек используют уровни на водомерных постах (см. п. 1.6.2), отнесенные к одному моменту времени, так как уклоны рек непрерывно меняются. Для определения уклонов необходимо знать расстояния между водомерными постами, которые измеряют на местности мерными лентами, дальномерами, по топографическим планам и картам или по аэрофотоснимкам. Для измерения длины реки на плане или карте ее делят на характерные участки и измеряют посредством малого раствора измерителя дважды – в прямом и обратном направлениях при допустимом расхождении в длинах не более 2%. Еще лучше для этой цели использовать механические или электронные курвиметры.

Мгновенные уклоны водной поверхности, особенно на реках со сложной свободной поверхностью, нередко определяют посредством геометрического нивелирования кольев, забиваемых одновременно по сигналу вдоль реки по урезу вровень с уровнем воды. Такие колья называют урезными. Урезные колья забивают в безветренную погоду в местах со спокойной поверхностью воды. Рядом с урезным колом для его быстрого нахождения устанавливают веху или сторожок высотой 20–30 см над водой.

В связи с сильной изменчивостью уровней воды в реках урезные колья на исследуемом участке русла забивают одновременно по сверенным точным часам, звуковому сигналу (выстрелу) или по сигнальной ракете. Уровни воды в реке, отнесенные к одному моменту времени, называют мгновенными, а работу по определению мгновенных уровней – одновременной связкой уровней. Затем по урезным кольям вдоль реки прокладывают нивелирные ходы, опирающиеся своими концами на пункты государственной нивелирной сети, или делают двойные ходы геометрического нивелирования. В зависимости от величины уклона реки используют ходы технического нивелирования, а также ходы нивелирования IV, III и даже II классов. При этом чем меньше продольный уклон реки, тем более высокий класс геометрического нивелирования используют. В результате нивелирования определяют геодезические высоты урезных кольев. Расстояния между соседними урезными кольями измеряют мерной лентой или дальномером. Уклон I участка реки определяют по формуле H 2 H1, I= d где Н2, Н1 – геодезические высоты соседних урезных кольев; d – расстояние между ними.

Поскольку на разных фазах паводков реки закономерно имеют разные продольные уклоны (на подъеме уклоны больше, на спаде – меньше), то измерения мгновенных уклонов по урезным кольям следует делать многократно, не менее трех раз – обязательно на подъеме, пике и спаде паводка.

В результате многоразовых измерений продольных уклонов реки строят график зависимости I = f (H).

1.6.5. Измерение скоростей и направлений течения

При измерениях скоростей течения для последующего вычисления коэффициентов шероховатости, расходов воды и выполнения гидравлических расчетов, а также для определения направлений течений для правильного размещения оси сооружения и опор мостов нередко используют наиболее простой и дешевый одноточечный поплавковый способ измерения скоростей течения. Его основным недостатком является зависимость точности измерений от погодных условий.

Определение направлений и измерение поверхностных скоростей течения воды в реке одноточечным способом осуществляют с помощью поплавков с засечками их приблизительно через равные интервалы времени по вертикальному и горизонтальному кругам теодолита, устанавливаемого на специальной вышке или на высоком крутом берегу. Одновременно при производстве засечек берут отсчеты по секундомеру.

Поплавки изготавливают из дерева в виде круглого диска диаметром около 25 см и толщиной порядка 5 см. В центре диска укрепляют стержень высотой до 15 см с белым флажком. В ветреную погоду для придания поплавку большей устойчивости к нему прикрепляют небольшой груз. При расстояниях от теодолита до поплавков более 1 км применяют поплавки треугольной формы при длине каждой из сторон по 0,5 м. В вершинах треугольных поплавков устанавливают стержни высотой 15–20 см с разноцветными флажками.

При сильном ветре поплавковые измерения скоростей течения не производят.

Поплавковые измерения производят в количестве:

• двух – во время ледохода с засечками плывущих льдин;

• двух – на подъеме паводка;

• двух – на пике;

• трех-четырех – на спаде паводка до межени.

Длину участка поплавковых наблюдений принимают в зависимости от ширины русла:

Ширина русла Длина участка до 200 м 0,5 – 1 км до 500 м 1 – 2 км свыше 500 м 2 – 3 км

–  –  –

Траектории размещают равномерно по ширине потока. На открытых поймах количество траекторий назначают в зависимости от местных условий.

Максимальные интервалы времени между засечками поплавков назначают в зависимости от принятого масштаба поплавкового планшета и поверхностной скорости течения в пределах от 20 до 120 с.

Определение положения поплавков производят способом полярных координат по горизонтальному углу теодолита, отсчитываемому от створа засечного пункта (вышки), и расстоянию от центра вышки до поплавка d, которое определяют по формуле h d=, tg ± I sin где hт – высота прибора над рабочим уровнем воды в створе вышки;

– вертикальный угол; – горизонтальный угол между створом засечного пункта и направлением на поплавок; I – продольный уклон свободной поверхности потока.

В приведенной выше формуле знак минус применяют для поплавков ниже засечного створа, а плюс – выше створа.

Высоту рабочего уровня воды вычисляют как среднее значение высот уровней в начале и конце наблюдений.

Измерения скоростей течения производят либо традиционными измерителями течений ГР-42 (гидрометрическая вертушка Бурцева), либо современными микрокомпьютерными расходомерами-скоростемерами МКРС (электронными скоростемерами).

МКРС – универсальная гидрометрическая вертушка нового поколения – представляет собой компактное переносное высокоточное устройство для измерения скоростей течения и расходов воды в реках, каналах, в модельных потоках на русловых площадках и в гидравлических лотках.

В приборе использован электролитический принцип формирования импульсов. Набегающий поток вращает лопастной винт вертушки, и каждый раз в момент прохождения лопасти вертушки мимо неподвижного торца держателя меняется сопротивление между его электродами. Формируемые таким образом с определенной частотой импульсы автоматически пересчитываются по градуировочной характеристике вертушки в скорость потока. При больших глубинах держатель помещают в поток на специальном рыбовидном грузе. Скорости течения с помощью МКРС можно измерять в интервале от 0,025 до 5 м/с.

Измерения скоростей течения производят на строго закрепленных промерных вертикалях в тех случаях, когда уровень воды в реке меняется быстро и ширина ее велика. В остальных случаях можно устанавливать лодку в гидрометрическом створе по береговым створным вехам, не закрепляя определенных вертикалей, а положение лодки на створе определять теодолитом угловой засечкой.

Измерения скоростей гидрометрическими вертушками или электронными скоростемерами ведут шеститочечным или пятиточечным способом. При шеститочечном способе измерения скоростей на каждой промерной вертикали ведут: у поверхности воды, на 0,2; 0,4; 0,6;

0,8 глубины и у дна (при пятиточечном способе точку на 0,4 глубины исключают). При незначительных глубинах число промерных точек на вертикали уменьшают: при глубине потока на вертикали от 1 до 3 м – до трех (поверхность, 0,6 глубины, дно); при глубине менее 1 м – до одной (0,6 глубины). Вертушку или скоростемер опускают на тросе с помощью гидрометрической лебедки, а при глубинах до 2 м – на штанге. По результатам измерения скоростей на каждой промерной вертикали строят эпюры скоростей.

По площади такой эпюры определяют элементарный расход q и среднюю скорость течения Vср на каждой промерной вертикали, используемые в последующих гидравлических расчетах.

Простейший поплавковый способ производства гидрометрических работ с одновременным измерением мгновенных уклонов свободной поверхности и живого сечения потока позволяет определять натурные коэффициенты шероховатости соответствующих участков долины реки n взамен табличных:

h 2/3 I 1/2 n=, 0,8Vпов где h – измеренная средняя глубина потока; I – измеренный мгновенный уклон свободной поверхности во время производства поплавковых измерений поверхностных скоростей течения Vпов.

Такой простейший способ производства гидрометрических работ, доступный любому изыскателю даже при наличии простейших геодезических приборов (теодолит, нивелир, нивелирная рейка, землемерная лента и секундомер), позволяет в дальнейшем при производстве морфометрических расчетов заметно уточнить распределение расчетного расхода между руслом и поймами и обоснованно снизить коэффициент гарантийного запаса ( = 1,15), вводимый к генеральным размерам сооружений мостового перехода, определенным при чисто морфометрической основе расчета.

1.7. Определение исторических уровней высокой воды

При определении уровней высокой воды (УВВ) наиболее надежны данные наблюдений на стационарных водомерных постах. Данные о наивысших уровнях воды за ряд лет можно получать по материалам систематических наблюдений на водомерных постах Гидрометеослужбы. Однако периоды непрерывных наблюдений на водомерных постах, как правило, ограничены и могут не включать в себя прошедшие на реке выдающиеся и исторические паводки. И наконец, на неизученных в гидрологическом отношении водотоках систематические наблюдения за уровнями отсутствуют вообще.

В таких случаях высоты УВВ выдающихся и исторических паводков можно установить опросом старожилов или по следам на местности. Сведения об УВВ получают по возможности в большем числе мест на обеих берегах реки, не ограничивая район обследования. Показания уровней выбирают в наиболее надежных местах (стены зданий, ступеньки крылец, колодцы, отдельные объекты на пологих склонах и т.д.).

Показания старожилов о выдающихся и исторических паводках и режиме водотока оформляют специальным актом опроса (Приложение 3).

Вне пределов населенных пунктов высоты УВВ определяют по следам на местности, к которым относят:

• наносник (мелкие сучки, обломки тростника, пучки травы, ил и т.д.

на стволах и ветках деревьев и пологих берегах;

• отложения наносов или следы нефти на деревьях и скальных берегах;

• полосы смыва «пустынного загара» на скальных берегах, опорах мостов или стенах зданий и сооружений;

• следы подмыва крутых берегов;

• границы распространения пойменной растительности в засушливых районах;

• линии изменения цвета и состава травяного покрова на пойменной террасе.

Геодезические высоты точек УВВ, показанные старожилами или установленные по следам на местности, определяют геометрическим нивелированием с допустимой невязкой не более ±20 L мм (где L – длина двойного нивелирного хода, км) с привязкой к пунктам съемочного обоснования. Нитяным дальномером нивелира определяют расстояния до снимаемых точек УВВ от оси проектируемого перехода.

По результатам выполненных работ по устройству водомерных постов, разбивке морфостворов и гидростворов, измерению уклонов свободной поверхности и съемке русла составляют продольный профиль реки, на который наносят: положение морфостворов и гидростворов, водомерных постов; профили свободной поверхности при различных уровнях воды; профили русла реки по фарватеру и по бровкам; оси существующих гидротехнических сооружений (мостов, плотин, водозаборов и т.д.) и, наконец, все точки УВВ, зафиксированные в результате опроса старожилов и по следам на местности.

Продольный профиль реки – один из важнейших документов, характеризующих водоток, который используют для последующих гидравлических расчетов и проектирования мостового перехода.

1.8. Обследование существующих гидротехнических сооружений

При изысканиях и проектировании мостовых переходов на реках наиболее часто подлежат морфометрическому обследованию такие существующие сооружения, как плотины, автодорожные и железнодорожные мостовые переходы.

Плотины (прежде всего некапитального типа) обследуют, главным образом, на предмет их возможного прорыва в паводки, как правило, с тяжелейшими последствиями для сооружений и объектов, расположенных в нижнем бьефе. Наземное лазерное сканирование и фототеодолитные съемки, применяемые при обследовании плотин, являются самыми эффективными и наиболее объективными методами сбора информации о состоянии существующих сооружений.

Морфометрические обследования существующих автодорожных и железнодорожных мостовых переходов проводят:

• при проектировании реконструкции мостового перехода или отдельных его элементов ввиду неудовлетворительной их работы;

• при проектировании железнодорожных мостов под вторые пути;

• при проектировании новых мостовых переходов, расположенных в пределах зоны возможного влияния существующих автодорожных или железнодорожных мостовых переходов.

При морфометрических обследованиях существующих мостовых переходов в таких организациях, как Гидрометеослужба, ГГИ,

Гидропроект, Гипроводхоз, Гипроречтранс, Геофонд, службы эксплуатации автомобильных и железных дорог и т.д., собирают следующие данные:

• год постройки мостового перехода;

• годы реконструкции мостового перехода или его элементов;

• уровни высокой воды (УВВ), высокого ледохода (УВЛ), межени под мостом (УМВ);

• годы и места переливов через насыпи подходов в высокие паводки, размеры повреждений и длительность перерывов движения;

• инженерно-геологическое строение по оси мостового перехода по проектным данным и исполнительным чертежам;

• размывы подмостового русла, устанавливаемые по совмещенным профилям живых сечений за разные годы;

• плановые изменения положения русла вследствие естественного руслового процесса путем совмещения топографических съемок разных лет и лоцманских карт;

• продольные и поперечные профили подходов и регуляционных сооружений и типы укрепления их подошв и откосов, характер и места их повреждений;

• существующие условия судоходства и лесосплава.

При морфометрических обследованиях существующих мостовых переходов широко применяют наземное лазерное сканирование и фототеодолитные съемки.

Для определения схемы моста, разбивки на пролеты, длины моста и его отверстия, конструкции опор и пролетных строений используют фототеодолитные съемки, выполненные с базиса, приблизительно параллельного оси моста, размещаемого с верховой его стороны. При этом при ширине русла до 100 м съемочные точки базиса размещают по обоим берегам реки. При большей ширине русла фототеодолитные съемки производят с двух базисов, размещаемых на обоих берегах, и выполняют нормальные, равноотклоненные и конвергентные фототеодолитные съемки. При последующей стереофотограмметрической обработке нормальные и конвергентные стереопары используют для получения характеристик самого моста, а нормальные и равноотклоненные – для подходов и регуляционных сооружений.

Для определения габаритов мостов (ширины проезжей части, полос безопасности и тротуаров), состояния проезжей части, системы поверхностного водоотвода, колесоотбойных устройств, мачт освещения, тротуарных блоков и перильных ограждений используют наземное лазерное сканирование или выполняют нормальную фототеодолитную съемку с насыпей подходов, размещая базисы фотографирования перпендикулярно к оси моста, а съемочные точки – на обочинах подходов. Для малых и средних мостов обычно достаточно одного базиса. На больших мостах фототеодолитную съемку выполняют по меньшей мере с двух базисов на подходах в направлениях от левобережного и правобережного береговых устоев к середине моста. Использование методов наземного лазерного сканирования в этих случаях особенно эффективно.

Камеральную стереофотограмметрическую обработку стереопар целесообразно проводить с использованием автоматизированных систем цифровой фотограмметрии (ЦФС), для чего съемку выполняют цифровыми теодолитами, либо фотоснимки на традиционных носителях (фотопластинах, фотопленках или фотобумаге) предварительно сканируют. При отсутствии автоматизированных систем стереофотограмметрической обработки стереопар можно использовать серийные стереокомпараторы.

Чрезвычайно важна, особенно при проектировании реконструкции мостовых переходов, информация о деформациях подмостового русла за время эксплуатации моста. Для получения ее используют данные периодических промеров под мостами в организациях службы эксплуатации, а также производят собственные промеры подмостового русла на момент изысканий. По этим материалам составляют совмещенные профили живых сечений подмостового русла.

Для определения состояния подводной части опор и их фундаментов иногда проводят водолазные обследования.

Результаты перечисленных обследований существующих мостовых переходов используют при разработке как проектов реконструкции, так и проектов нового строительства переходов.

1.9. Инженерно-геологические изыскания

Инженерно-геологические изыскания мостовых переходов производят с целью:

• определения инженерно-геологического строения русла реки и физико-механических свойств геологических напластований, необходимых для определения глубин заложения фундаментов опор;

• определения характеристик грунтов для расчетов устойчивости насыпей подходов и регуляционных сооружений;

• установления ожидаемых общих и местных размывов русла и пойм, необходимых для проектирования опор мостов и регуляционных сооружений;

• определения пригодности пойменных грунтов в качестве строительного материала для сооружения насыпей подходов и регуляционных сооружений;

• разведки карьеров местных дорожно-строительных материалов (песка, гравия, камня, привозного грунта).

При выполнении инженерно-геологических работ на мостовых переходах руководствуются инструкцией ВСН 156–88 [9]. Варианты мостовых переходов выбирают на основе инженерно-геологической съемки, которая предшествует инженерно-геологическим работам по конкретно выбранному створу мостового перехода.

Рекомендуемые масштабы инженерно-геологических съемок мостовых переходов представлены в табл. 1.2.

Основой инженерно-геологической съемки служат материалы аэрофотосъемок и топографические планы и карты. Съемка охватывает полосу 300 м вверх и 200 м вниз по течению от оси перехода.

–  –  –

Во время инженерно-геологических изысканий выполняют буровые работы для получения разреза по оси мостового перехода с лабораторными исследованиями свойств пород, включая полевые методы определения их физико-технических показателей (пенетрация, зондирование и т.д.). На каждом среднем мостовом переходе проходят не менее трех скважин (по берегам и в русле реки), на больших переходах

– не менее пяти скважин. Во всех случаях глубина скважин должна быть не менее 15 м. Образцы для лабораторных анализов отбирают из всех слоев грунта (для определения гранулометрического состава, пластичности и естественной влажности). Кроме того, из слоев, которые могут быть несущими, отбирают монолиты в количестве не менее 6 из каждого слоя для определения угла внутреннего трения и сцепления. Для установления плотности, угла внутреннего трения и модуля деформации грунтов используют пенетрометры и прессиометры.

В дополнение к буровым работам обязательно используют геофизические методы, в задачи которых входят:

• расчленение отдельных геоморфологических элементов долины на участки с различными инженерно-геологическими условиями;

• установление состава и мощности аллювия;

• выявление скрытых следов опасных физико-геологических процессов (тектонических разрывов, поверхностей скольжения оползней, карстовых и суффозионных полостей, древних и современных размывов на берегах, пойме и в русле реки, погребенных льдов и границ вечномерзлых грунтов);

• определение мощности вскрыши и полезных ископаемых;

• определение положения уровней грунтовых вод;

• определение влажности и плотности грунтов.

Для решения перечисленных выше задач на мостовых переходах в зависимости от конкретных местных условий могут быть применены любые методы из обширного арсенала методов геофизики (вертикальное электрозондирование, электропрофилирование, каротаж скважин, резистивиметрия, сейсмо- и гравиаразведка, электродинамическое зондирование и радиоизотопные методы в различных модификациях с учетом поставленной цели и особенностей изучаемых массивов пород) [7].

В результате работ по каждому варианту мостового перехода представляют: инженерно-геологический паспорт, включающий инженерно-геологическую карту; геолого-литологический разрез по оси мостового перехода (рис. 1.9); данные анализов и испытаний грунтов;

пояснительную записку.

Рис. 1.9. Геолого-литологический разрез по оси мостового перехода

По выбранному варианту мостового перехода выполняют подробные инженерно-геологические изыскания в объеме, достаточном для разработки проекта моста.

Предварительно для составления сметы объемы буровых работ в месте расположения проектируемого моста устанавливают по табл. 1.3.

–  –  –

Буровые скважины, предназначенные для проектирования моста, располагают по всей длине мостового отверстия в районе мест расположения проектируемых опор. Скважины в обычных условиях закладывают по оси мостового перехода, а при большом поперечном падении геологических пластов – также выше и ниже оси. Глубины скважин от линии размыва подмостового русла не должны быть меньше величин, указанных в табл. 1.5.

–  –  –

По результатам детальных инженерно-геологических изысканий представляют паспорт перехода, который включает: инженерногеологическую карту; схему расположения выработок; схему размещения точек геофизических наблюдений; геолого-литологические разрезы; расчетные характеристики грунтов; химические анализы воды; пояснения с принципиальными рекомендациями по проектным решениям.

Для больших мостовых переходов составляют пояснительную записку (заключение). К заключению прилагают инженерно-геологическую карту с нанесенными вариантами мостовых переходов, геологолитологическими разрезами и колонками выработок, данные анализов и испытаний грунтов и их расчетные характеристики.

1.10. Гидрологические и морфометрические расчёты

1.10.1. Определение расчетного уровня высокой воды (РУВВ)

В качестве исходных данных для гидрологического расчета приводятся сведения о наивысших годовых уровнях воды за период гидрометрических наблюдений n (лет), предшествовавший проектированию мостового перехода.

Максимальные уровни воды характеризуются вероятностью превышения (ВП) их еще более высокими. Согласно СП 33-101-2003 «Определение основных расчётных гидрологических характеристик»

[15] расчетная вероятность превышения паводков нормируется в соответствии с категорией проектируемой автомобильной дороги (табл. 1.6). При определении уровня высокой воды (РУВВ) расчетной вероятности превышения используют преимущественно графоаналитический метод с построением кривой вероятностей на клетчатке нормального распределения.

–  –  –

Рис. 1.10. Пример определения расчётных гидрологических величин по клетчатке вероятностей: Нп – отметка поймы; рп% – вероятность затопления поймы; рэ% – эмпирическая вероятность превышения Для определения максимального уровня расчетной вероятности превышения необходимо сначала нанести на клетчатку нормального распределения [5] точки, соответствующие наблюдавшимся уровням и эмпирическим вероятностям их превышения, найденным по формуле (1.2). Полученное поле точек необходимо аппроксимировать плавной линией и проэкстраполировать её до расчетной вероятности превышения. В результате этих действий устанавливается максимальный уровень воды расчетной вероятности превышения НР в сантиметрах над нулём графика (рис. 1.10).

Для перехода к абсолютным значениям необходимо к заданной отметке нуля графика водомерного поста прибавить найденный (см.

рис. 1.10) расчетный уровень Нр:

Нр РУВВ = Н нг + м, (1.3) где РУВВ – абсолютная отметка расчетного уровня высокой воды;

Ннг – отметка нуля графика водомерного поста, м.

1.10.2. Морфометрические расчеты

Целью морфометрического расчета является определение распределения расхода между руслом и поймами, скоростей течения в русле и на поймах при расчетном уровне, уклона водной поверхности.

При выполнении морфометрического расчета необходимо:

• по заданным отметкам вычертить поперечное сечение речной долины;

• нанести на нем расчетный уровень высокой воды (РУВВ);

• выделить главное русло, левую и правую поймы (рис. 1.11).

При этом в зависимости от длины поперечного сечения рекомендуется принимать горизонтальный масштаб: 1:5000, 1:2000, 1:1000.

Вертикальный масштаб должен быть в 10 раз больше принятого горизонтального.

Для главного русла и каждой из пойм необходимо определить их ширину (В) по расчетному высоких вод (РУВВ), площадь поперечного потока воды (), среднюю глубину (hср), коэффициент ровности (m = 1/n).

Расчеты рекомендуется вести в табличном виде (табл. 1.8).

Глубина на каждой вертикали определяется как разность отметки расчетного уровня высоких вод (РУВВ) и отметки поверхности земли Нзi:

hi = РУВВ – Нзi, м. (1.4)

–  –  –

V = C RI, где V – средняя скорость течения потока, м/с; R – гидравлический радиус, принимаемый для относительно широких речных потоков с достаточной степенью точности равным средней глубине потока h, м; I – уклон свободной поверхности потока; C = m h1/6 – коэффициент Шези–Маннинга; m = 1/n – коэффициент ровности (величина, обратная коэффициенту шероховатости n), принимаемый в зависимости от морфологических характеристик участка по табл. 1.9.

–  –  –

Тогда основное уравнение морфометрического расчета будет Vi = mi hi2/3 Iб1/2, (1.10) где i – номер характерного участка морфоствора; Iб – бытовой уклон свободной поверхности потока.

Коэффициенты ровности m определяют отдельно для всех характерных (в зависимости от растительного покрова) пойменных участков и главного русла.

Обычная последовательность морфометрического расчета следующая [5]:

1) на полученном в результате изысканий профиле морфоствора выделяют характерные участки долины реки, различные по ровности (шероховатости) и глубинам, и по морфологическим признакам (см.

табл. 1.9) назначают соответствующие коэффициенты ровности (шероховатости) участков (см. рис. 1.11);

2) в соответствии с профилем морфоствора задают j-е значение уровня воды (начиная с УМВ) и для каждого i-го характерного участка профиля определяют площадь живого сечения ji и среднюю глубину hji;

3) вычисляют среднюю скорость течения Vji на каждом i-м участке по формуле (1.10) и расходы воды Qji = ji Vji;

4) суммируют расходы на характерных участках долины реки и в конечном итоге определяют величины общих Qj и русловых бытовых расходов Qрбj для каждого j-го уровня воды.

Расчеты выполняют в табличной форме либо, чаще всего, на компьютере.

Для створов, по которым известны величины расчетного уровня и расхода, морфометрический расчет даёт возможность определить главную характеристику долины реки – распределение общего расхода между руслом и поймами:

–  –  –

2. При заданных координатах кривой скорости после её построения (рис. 1.13) и графической или графоаналитической экстраполяции до расчётного уровня находят среднюю скорость течения в главном русле.

Затем определяют расход воды в русле по формуле Qрб = Vрб·рб, м/с (1.12) и полный расход Q = Qрб /.

Так как морфометрические расчеты (при использовании табличных значений коэффициентов ровности) могут давать существенные погрешности при определении размеров сооружений мостовых переходов, то к результатам расчета мостовых переходов необходимо вводить обоснованные гарантийные запасы ( 1) их устойчивости (на морфометрическую основу расчета). В современных нормах на проектирование мостов (СП 3-13330-2011) [16] гарантийный запас на морфометрическую основу расчета принят = 1,15.

–  –  –

При отсутствии данных можно принимать П = 0,7.

1.10.4. Определение вероятности затопления пойм Вероятность затопления пойм Рп, % может быть определена с использованием клетчатки вероятности графоаналитическим способом. Сначала определяем среднюю отметку поймы по формуле 1.13.

Нп = Нр – hп(ср), (1.13) где Нр – отметка РУВВР%,м; hп(ср) – средняя глубина воды на пойме, м;

hп(ср) = п / Вп.

Далее находим точку пересечения уровня средней отметки поймы Нп с кривой вероятностей (см. рис. 1.10). Отложив перпендикуляр от найденной точки пересечения на ось рэ%, получим величину рп.

1.10.5. Определение расчетного судоходного уровня

Расчетный судоходный уровень (РСУ) следует определять в соответствии с требованиями ГОСТ 26775-97 [17] на подмостовые габариты.

Порядок определения РСУ для нешлюзованных рек следующий [5].

1. Определяют расчетную продолжительность физической навигации Tc, сут. как среднее арифметическое их значение за весь период наблюдений (не менее 10 лет).

2. Определяют допускаемый для данного класса внутреннего водного пути перерыв навигации tс, т.е. продолжительность стояния уровней выше РСУ:

k Tс tс =, (1.14) где k – допускаемый перерыв физической навигации (в днях), принимаемый равным 5 – для водных путей I и IV классов1, 6 – для II и III классов, 3 – для V класса и 2 – для VI и VII классов (согласно ГОСТ 26775-97).

3. По данным гидрометрических наблюдений строят водомерные графики прошедших паводков Hi = f(t) для всех лет наблюдений и для каждого i-го паводка определяют уровни воды Hti, превышаемые более высокими в течение tс суток.

4 Полученные значения уровней Hti располагают (в табличной форме) в порядке убывания и для каждого из них определяют эмпирическую вероятность превышения рэ% по формуле m pэ = 100, (1.15) n +1 где m – порядковый номер уровня воды; n – число лет гидрометрических наблюдений.

5. По полученным парам значений Hti и pэ% с использованием клетчатки нормального распределения строят график Hti = f(pэ%) (рис. 1.15).

6. Устанавливают расчетный судоходный уровень РСУ в зависимости от расчетной вероятности превышения Рd%, принимаемой равной 2 для водных путей I класса, 3 – для II класса, 4 – для III, VI и VII классов и 5 – для IV и V классов (см. рис. 1.15).

Расчетный судоходный уровень можно определить по графику хода уровней расчётного паводка при Нmax = РУВВР% (рис. 1.16). При этом продолжительность перерыва навигации должна соответствовать временному интервалу tс (по формуле 1.14).

Класс внутренних водных путей устанавливает соответствующее Бассейновое управление пути.

–  –  –

Рис. 1.16. Схема определения расчетного судоходного уровня 1.10.6. Состав и содержание технического отчета Состав и содержание разделов технического отчета по инженерногидрометеорологическим изысканиям для строительства объектов промышленного, гражданского и иного назначения на территории Российской Федерации регламентированы сводом правил СП 11-103-97 [14].

В каждом конкретном случае состав и содержание разделов технического отчета, а также приложений к нему устанавливают исходя из объемов выполненных работ, необходимых для решения поставленных задач на соответствующих стадиях проектирования, с учетом дополнительных требований производственно-отраслевых нормативных документов.

Текстовые документы должны содержать результаты выполненных за период инженерных изысканий наблюдений и результаты расчетов.

Технический отчет по результатам инженерно-гидрометеорологических изысканий, в общем случае, должен содержать следующие разделы.

Введение. Основание для выполнения инженерно-гидрометеорологических изысканий. Краткое описание выполненных полевых работ с указанием сроков их проведения и исполнителей. Перечень дополнительно использованных материалов с указанием источника их получения.

Общие сведения об инженерно-гидрологических условиях.

Сведения о местоположении проектируемого мостового перехода.

Краткое описание пересекаемой реки: водохозяйственное использование, судоходство, наличие плотин, мостов и других гидротехнических сооружений.

Описание района мостового перехода на участке его возможного влияния на режим реки и конкретно местоположения перехода с указанием ширины, глубины и скорости водного потока в русле, на плесах и перекатах, высоты, конфигурации и размываемости берегов, наличия отмелей, побочней, перекатов, островов, проток, озер и староречий на пойме. Ширина поймы, заболоченность, растительный покров и частота затопления. Описание гидротехнических сооружений, попадающих в зону взаимного влияния с проектируемым мостовым переходом, техническая характеристика, капитальность, год постройки, влияние на режим реки.

Гидрологическая изученность. Краткие сведения о ранее выполненных гидрологических изысканиях и исследованиях. Наличие пунктов стационарных наблюдений Росгидромета и других министерств и ведомств (местоположение, период и состав наблюдений).

Характеристика водомерных постов, данные которых могут быть использованы при гидрологических расчетах, с описанием реки (русла и пойм) в районе поста. Гидрографические характеристики водосборных бассейнов. Обоснование принятых в расчетах стока рек-аналогов.

Климатическая характеристика района мостового перехода.

Краткая характеристика климата с описанием по временам года. Дорожно-климатическая зона по СНиП 2.05.02-85* [12].

Данные климатических характеристик по СНиП 23.01-99* [13] и

Справочнику по климату СССР:

• абсолютная температура воздуха (минимальная, максимальная);

• температура воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98; 0,92;

• наибольшая скорость ветра, возможная один раз за 10 лет, за 20 лет;

• средняя дата образования (разрушения) устойчивого снежного покрова;

• расчетная толщина снежного покрова с вероятностью превышения 5%;

• среднее за год число дней с гололедом;

• глубина промерзания глинистых и суглинистых грунтов, супесей и песков;

• температура воздуха при вскрытии реки;

• средняя температура воздуха (по месяцам);

• среднее количество осадков;

• объем переносимого за зиму снега с вероятностью превышения 5% по направлениям: С, СВ, В, ЮВ, Ю, ЮЗ, З, СЗ;

• повторяемость ветров за паводочный период;

• расчетная скорость ветра за паводочный период с вероятностью превышения 4%.

Дополнительные данные об особых гидрометеорологических явлениях. В горных районах – сведения о снежных лавинах и селевых потоках.

Водный режим. Природные условия формирования поверхностного стока (рельеф, почвы, грунты, особые условия). Генезис и внутригодовое распределение стока. Особенности формирования и подробная характеристика паводкового периода (ранние, средние и поздние даты начала и окончания, интенсивность и продолжительность подъема и спада паводка, амплитуда колебаний уровней).

Если мостовой переход расположен в зоне подпора от материнской реки, то приводят аналогичные данные и для материнской реки с указанием расчетных для мостового перехода условий.

Если существующие гидротехнические сооружения, расположенные выше или ниже створа мостового перехода, меняют водный режим водотока в районе перехода, то приводят подробную количественную характеристику этих изменений.

Влияние на режим реки подпорных и сгонно-нагонных явлений и водохозяйственной деятельности.

Характеристика много- и маловодных периодов. Характеристика изменения уровней в течение года, продолжительность стояния наинизших уровней.

Уклоны водной поверхности и скорости течения при меженных и паводковых уровнях.

Характеристика гидравлической работы живого сечения в паводок по оси перехода и расчетных морфостворов, интенсивность работы отдельных элементов сечений, проток и староречий, спрямляющие течения на пойме, наличие мертвых пространств.

Ледовый режим. Ранние, средние и поздние сроки наступления ледостава, появление заберегов, донного льда, продолжительность и интенсивность шуги, осеннего ледохода и их характеристики. Наличие зажоров, места и причины их образования, подъем и продолжительность стояния зажорных уровней.

Характеристика ледового покрова. Наибольшая отмеченная толщина и обоснование расчетной толщины льда в районе перехода.

Возможность образования наледей, характеристика уровней в зимний период.

Ранние, средние и поздние сроки вскрытия реки, время прохождения ледохода относительно пика весеннего половодья. Характеристика первой подвижки льда и весеннего ледохода: его продолжительность, размеры плывущих льдин и их траектории, наличие ледяных заторов, причины их образования и местоположение, продолжительность стояния и подъема заторных уровней. Характеристика ледохода в отдельных частях живого сечения, места выхода льда на пойму.

Природные и антропогенные русловые деформации. Описание характера руслового процесса на участке реки в районе проектируемого мостового перехода. Наличие отмелей, побочней, гряд, плесов и перекатов, осередков и островов, конфигурация и высота берегов русла.

Интенсивность русловых переформирований: смещение русловых образований, деформации берегов с указанием конкретных изменений за установленные сроки. Изменение отметок дна на плесах и перекатах в паводковый и меженный периоды.

Влияние на русловой процесс существующих гидротехнических сооружений и водохозяйственной деятельности. При наличии в русле реки карьеров нерудных строительных материалов (песок, гравий, гравийно-песчаная смесь) – их размеры, местоположение, наличие низового и попятного размывов, посадки уровней воды, другие негативные последствия. Для судоходных рек указывают изменение фарватера за определенные сроки, препятствия судоходству и данные о дноуглубительных работах.

Совмещенные лоцманские карты за разные годы (за как можно больший период наблюдений), план участка реки с указанием мест деформаций берегов русла и совмещенные поперечные профили размываемых мест приводят в разделе «Приложения». В тексте дают анализ этих материалов, указывая возможность уширения русла и увеличения глубины в створе мостового перехода за счет природных русловых деформаций, приводят обоснование принятой расчетной величины бытовой ширины русла (Bрб) и максимальной глубины в русле (hрб max).

Количественные характеристики антропогенных русловых деформаций оценивают специальными расчетами.

Сведения о существующих мостах. При наличии на реке существующих мостов с отверстиями, соизмеримыми с отверстием проектируемого моста, приводят следующие данные:

• местоположение по отношению к проектируемому переходу;

• площадь бассейна, ограниченная створом существующего сооружения;

• схема моста с данными о глубинах заложения опор, типа основания, подмостовых габаритах (отметки низа пролетного строения и проезжей части – обязательно), величинах пролетов (пролетная схема моста);

• форма и размеры регуляционных сооружений, конструкции укреплений;

• год постройки, материал опор и пролетных строений, габарит проезжей части, расчетные нагрузки;

• геолого-литологический разрез по оси перехода;

• живое сечение подмостового русла, желательно с совмещенными профилями дна по промерам за ряд лет;

• бытовая ширина русла и ширина разлива при РУВВ;

• затопляемость подходов, высота и грунт насыпи, крутизна откосов, тип укреплений;

• расчетные уровни, расходы, скорости течения;

• описание работы перехода при пропуске паводков с указанием имевших место размывов, подмывов и разрушений;

• заключение о водопропускной способности перехода.

Графические материалы представляют в разделе «Приложения».

Объем информации в каждом конкретном случае должен быть определен заданием и программой на производство работ, а также наличием сохранившихся исходных данных.

Гидрологические расчеты. В данном разделе приводят результаты гидрологических расчетов:

• максимальные расчетные расходы и уровни воды вероятностью превышения 1, 2, 3, 5 и 10%;

• месячные максимальные расходы и уровни воды вероятности превышения 10%.

• среднемесячные и среднесуточные летне-осенние и зимние минимальные расходы воды обеспеченностью 80, 95 и 99%.

Раздел «Гидрологические расчеты» завершают сводной таблицей расчетных гидрологических характеристик проектируемого мостового перехода (Приложение 4).

Заключение. В разделе приводят основные выводы и рекомендации для принятия проектных решений, а также, при необходимости, рекомендации по проведению дальнейших изысканий (исследований).

Приложения. В раздел включают:

• ситуационный план мостового перехода, на который наносят: варианты трассы мостового перехода; существующие дороги, причалы, гидротехнические и другие сооружения, коммуникации, строения, водомерные посты, морфостворы и гидростворы; места зафиксированных точек УВВ; границы разлива при РУВВ, места размывов и намывов берегов; направления спрямляющих течений на пойме; места заторов льда и заломов при карчеходе; контур топографической съемки крупномасштабного плана;

• крупномасштабный топографический план мостового перехода;

• планы измеренных направлений и скоростей течений поплавками и траектории льдин;

• графики колебания уровней за характерные годы (водомерные графики);

• кривые обеспеченности характерных расходов, уровней воды и других расчетных характеристик;

• графики связи гидрологических параметров по исследуемым пунктам и по пунктам-аналогам, данные по которым были использованы для определения расчетных характеристик;

• продольный профиль реки;

• профиль расчетного морфоствора;

• результаты морфометрического расчета;

• графики зависимостей Н = f(Q), = f(H), vр = f(H);

• график строительных уровней;

• акты опроса о режиме реки (Приложение 3).

РАЗДЕЛ 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

2.1. Расчёт глубины общего размыва под мостом Общий размыв под мостом происходит в результате стеснения водного потока подходами к мосту. Площадь поперечного сечения потока под мостом по окончании размыва может превышать ту площадь сечения, которая была до начала размыва, в определённое число раз, называемое коэффициентом размыва Р (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Схема общего размыва: 1 – поперечный профиль дна до размыва;

2 – профиль дна после размыва За отверстие моста L принимают расстояние между передними гранями устоев (или между откосами конусов при обсыпных устоях), определяемое на отметке РУВВ за вычетом суммарной ширины промежуточных опор.

От величины отверстия моста зависят его длина и глубина заложения фундаментов опор. Чем меньше отверстие моста, тем меньше стоимость пролетных строений, но в связи с увеличением глубины общего размыва увеличивается стоимость опор моста.

Задача заключается в определении такого отверстия моста, которое соответствует минимуму приведенных строительных и эксплуатационных расходов. Эта задача может быть решена путем разработки нескольких вариантов мостового перехода при различных величинах отверстия моста L. Сравнение этих вариантов позволит найти оптимальное отверстие моста.

Среди разрабатываемых вариантов всегда существуют два из них, ограничивающих минимальную и максимальную величину отверстия моста.

Отверстие моста назначают, как правило, не менее величины, определяемой по формуле:

Bрм + + 2m hп укр Lmin =, м, (2.1) 1 где – гарантийный запас на возможную погрешность ( = 1,1 при морфометрической основе расчёта; = 1,0 при гидрометрической основе расчёта); Врм – ширина русла под мостом, определяемая по формуле (2.2), м; укр – ширина укрепления подошв конусов (можно принимать укр = 10…20 м); m – коэффициент заложения откоса конуса обсыпного устоя (обычно m = 2); hп – глубина на пойме у конусов при РУВВ (средняя глубина на большей по длине пойме), м; – относительная ширина русловой опоры моста = bопор / прол, можно принимать равной 0,03…0,1, в зависимости от конструкции моста; bопор – ширина опоры; прол – длина пролёта.

Ширина русла под мостом Врм может быть рассчитана по формуле Врм = Врб [(0,93 – 1) Кп Кр% + 1], м, (2.2) где Врб – бытовая ширина подмостового русла, м; – коэффициент стеснения потока подходами к мосту, определяемый по формуле (2.3);

Кп – коэффициент, учитывающий влияние полноты расчётного паводка, определяемый по формуле (2.5) или (2.6); Кр% – коэффициент частоты затопления пойм, %, рассчитываемый по формуле (2.4).

Если для минимального отверстия моста Lmin глубина в русле после размыва, рассчитанная по формуле (2.7), превысит допустимые значения, необходимо рассмотреть дополнительные варианты отверстия моста, которому соответствует допустимая глубина в русле под мостом после размыва.

Допустимая глубина в русле под мостом после размыва должна назначаться с учетом конструкции и глубины заложения фундамента русловых опор, а также выполнения требования, чтобы коэффициент размыва (отношение глубины под мостом после размыва к максимальной бытовой глубине) hрм(max) P= hрб(max) был для несудоходных рек не более 2, а для судоходных рек – не более 1,5.

Для минимального отверстия моста Lmin и дополнительных вариантов отверстий мостов необходимо выполнить следующие расчеты с определением ряда показателей.

2.2. Определение коэффициента стеснения потока

–  –  –

2.5. Расчет максимальной глубины общего размыва Расчет максимальной глубины общего размыва под мостом производится раздельно для русла и пойменных участков отверстия моста.

–  –  –

2.5.2. Расчеты мостовых переходов при ограничении размыва по геологическим условиям Проверку возможности ограничения максимальной глубины размыва в русле можно выполнить графоаналитическим способом, позволяющим определить глубину, на которой неразмывающая скорость Vнер для донных отложений становится равной или большей скорости Vрм, соответствующей моменту прекращения общего размыва в русле под мостом вследствие восстановления баланса руслоформирующих наносов.

На графике (рис. 2.2) строится эпюра зависимости неразмывающей скорости от глубины в русле.

–  –  –

Рис. 2.3. Результаты расчета мостового перехода с геологическим ограничением: а – кривые свободной поверхности на пике расчетного паводка;

б – профили размытого дна на пике расчетного паводка; в – профили размытого дна после прохода расчетного паводка; г – русловые скорости течения по длине потока; 1–3 – положение кровли коренных пород; 4 – кривые без ограничения размыва; zm – подпор в m-м створе; Hрm – геодезическая высота (отметка) деформированного дна в m-м створе; Vрm – русловая скорость в m-м створе; Vрб – русловая бытовая скорость И наконец, следует помнить, что при высоком залегании коренных пород под мостом может сформироваться более широкое (хотя и более мелкое) подмостовое русло, что потребует (как это ни кажется на первый взгляд странным) строительства моста с большим отверстием, чем в случае отсутствия ограничения глубинному размыву.

2.5.3. Расчет общего размыва на пойменном участке отверстия моста

Общий размыв на пойменных участках обычно определяют лишь для мостов через немеандрирующие реки, если отверстия охватывают не только русло, но и части пойм [3]. На меандрирующих реках при фундировании пойменных опор учитывают возможное смещение наибольшей глубины русла к любой из них, включая пойменные, и надобности в отдельном расчете общего размыва на пойме не возникает.

Исключение составляют случаи, когда укрепляют берега подмостового русла меандирующией реки и опоры пойменной эстакады фундируют исходя из ожидаемого размыва на пойме, а также при проектировании на пойме временных сооружений мостового перехода.

На пойме, где нет влечения руслоформирующих наносов, общий размыв получает развитие после того, как скорость течения на пойменной части подмостового отверстия превысит неразмывающую для грунтов, из которых сложена поверхность поймы. С развитием пойменного размыва и соответствующим снижением скоростей течения размывы достигают наибольшего значения после снижения пойменных скоростей до неразмывающих для грунтов, обнаженных в процессе размыва.

Общий размыв на пойменном участке подмостового сечения всегда вычисляют по неразмывающим скоростям течения для грунтов, из которых сложена пойма:

пVпб hпб hпм =, (2.10) Vнер (1 ) где hпб, hпм – соответственно глубина на пойме до и после размыва;

Vнер – средняя неразмывающая скорость для грунтов поймы; Vпб – средняя бытовая скорость на пойме; = bоп/пр – относительная ширина опоры (bоп – ширина опоры по фасаду моста, пр – длина пролета);

п 1,1 – степень стеснения пойменного потока [18] ( – общая степень стеснения потока подходами к мосту).

Входящая в формулу (2.10) средняя неразмывающая скорость зависит от рода грунта и глубины потока. При расчетах размывов в связных грунтах среднюю неразмывающую скорость ориентировочно можно определять по табл. 2.1.

–  –  –

Геологическое строение пойменных участков обычно слоистое.

Верхний слой, как правило, бывает представлен связными грунтами пойменного наилка, ниже идут несвязные грунты современного аллювия, состав которых также может меняться с глубиной. При слоистых напластованиях расчет удобно вести либо графоаналитически [1], либо методом подбора на компьютере или программируемом микрокалькуляторе.

2.6. Расчет глубины местного размыва у опор моста

Местный размыв (рис. 2.4) является результатом локального нарушения гидравлической структуры набегающего на препятствие (опору моста, струенаправляющую дамбу, траверсу и т.д.) речного протока. Образование воронки местного размыва происходит у лобовой грани и с боков опоры.

Рис. 2.4. Схема обтекания опоры моста потоком: 1 – дно до размыва (штриховая линия); 2 – откос воронки; 3 – нисходящие струи;

4 – донные вихревые вальцы; 5 – струи, обтекающие опору

–  –  –

К – коэффициент формы опоры, принимаемый для прямоугольных опор равным 12,4, для цилиндрических – 10,0 и для обтекаемых – 8,5; Vоп – скорость набегания потока на опору на наиболее глубокой вертикали, м/с; bоп – средняя ширина опоры по фасаду моста, м; d – крупность несвязного аллювия, м; Vнер – неразмывающая средняя скорость течения для связных грунтов, м/с; определяют по методическим рекомендациям Гипродорнии [10].

2.7. Назначение глубины заложения фундаментов опор моста и выбор оптимального отверстия моста Фундаменты опор моста должны быть достаточно заглублены в грунт, чтобы была гарантирована устойчивость опор моста на все время его службы. Схемы к назначению глубины заложения фундамента опоры представлены на рис. 2.5.

Отметку глубины заложения фундамента опоры моста Нф определяют по формуле:

Нф = РУВВ – hрм(max) – hрм(max) – hв – Ф, м, (2.14) где hрм(max) – максимальная глубина потока в русле под мостом после общего размыва; hрм(max) – ожидаемая погрешность определения hрм(max);

hрм(max) = 0,15 hрм(max), (2.15) где hв – глубина воронки местного размыва; Ф – обязательная заделка фундамента в грунт, принимаемая не менее 2,5 м для массивных фундаментов и не менее 5 м при свайных основаниях.

Рис. 2.5. Назначение глубины заложения фундамента опор моста:

а – по глубине заложения прочных пород; б – для открытого котлована;

в – для опор на высоких свайных ростверках; г – для типовых свайных опор Таблица 2.3 Результаты расчета глубины размыва и отметки подошвы фундамента мостовых опор Отверстие моста, м № Показатель п/п 1 Коэффициент стеснения потока 2 Полнота паводка П 3 Вероятность затопления поймы рп 4 Коэффициент Кр 5 Коэффициент Кп 6 Бытовая ширина русла Врб 7 Ширина русла под мостом после размыва Врм 8 Максимальная глубина в русле до размыва hрбmax 9 Максимальная глубина в русле после размыва hрмmax 10 Коэффициент размыва Р 11 Скорость в русле до размыва Vрб 12 Скорость в русле после размыва Vрм 13 Скорость на пойме под мостом до размыва Vпм 14 Глубина местного размыва у русловых опор hвр 15 Отметка подошвы фундамента русловых опор Hфр Результаты расчета глубины размыва и глубины заложения фундамента опор при различных отверстиях моста рекомендуется представить в виде табл. 2.3.

На основе анализа представленных в таблице данных о глубинах заложения фундаментов опор и назначаемых отверстий моста делается вывод о величине наиболее выгодного отверстия моста, при котором, стоимость несудоходного пролётного строения примерно равна стоимости опоры, на которую он опирается. При этом необходимо учитывать, что коэффициент размыва (отношение глубины после размыва к бытовой глубине) не должен превышать 1,5 для судоходных рек и 2 для несудоходных рек.

2.8. Расчет характерных подпоров на мостовых переходах

–  –  –

Рис. 2.6. Схемы к определению характерных подпоров на мостовых переходах:

а – план мостового перехода; б – кривая свободной поверхности на мостовом переходе; в – профиль размытого дна на пике расчетного паводка;

1 – бытовая свободная поверхность потока; 2 – бытовое дно;

zоб – общий подпор (для расчёта групповых отверстий)

–  –  –

Минимальная отметка проезжей части через несудоходные реки (рис.

2.7а) определяется по формуле:

Hм = РУВВ + Гм + hкон, м, (2.26) где Гм – минимальное возвышение низа пролетных строений над РУВВ (Гм = 0,75 м); hкон – конструктивная высота пролетных строений (2…4 м).

На судоходных и сплавных реках отметка проезжей части Hм определяется высотой подмостового габарита Г над расчетным судоходным уровнем РСУ, обеспечивающего безопасный пропуск судов и плотов под мостом (рис. 2.7б).

Hм = РСУ + Г + hкон, м, (2.27) где Г – судоходный габарит (рис. 2.7, в), отсчитываемый от РСУ и назначаемый по табл. 2.5 [17] в зависимости от класса реки по судоходству.

–  –  –

2/3Г Г Г РСУ В

–  –  –

Ширину пойменных насыпей назначают в соответствии с категорией дороги, а крутизну откосов – в зависимости от грунтов и высоты насыпи, а также условий её работы.

Неподтопляемый и подтопляемый откосы сопрягают бермой шириной не менее 3 м, устраиваемой на отметках низкой пойменной насыпи (рис. 2.10а), с целью повышения устойчивости откосов и проезда на струенаправляющие дамбы.

У низких подтопляемых пойменных насыпей с отметкой Нmin омываемый водой откос проектируют не круче чем 1:2 с уположением на 0,25 на каждые последующие 68 м высоты (рис. 2.10б).

На поймах меандрирующих рек дорожные насыпи могут пересекать староречья, где в течение года наблюдаются уровни воды. В этом случае необходимо устройство берм на уровне берегов староречья. Их выполняют в виде контрбанкета каменной наброски шириной не менее 3 м (рис. 2.10в).

Откосы пойменных насыпей на мостовых переходах, расположенные ниже отметки Hmin, укрепляют для защиты от воздействия волн и течений. Тип укрепления может быть назначен с учетом данных табл. 2.7.

Рис. 2.10. Поперечные профили насыпей на поймах: а – поперечный профиль высокой насыпи; б – поперечный профиль низкой насыпи; в – поперечный профиль низкой насыпи при пересечении староречья: hmin = Zн + hнаб + (см. ф-лы 2.28 и 2.25) Откосы, расположенные выше берм, следует защищать только от поверхностных вод, образующихся при дожде или таянии снега.

2.13. Проектирование струенаправляющих дамб Пойменные струенаправляющие дамбы предназначены для разгрузки пойменного участка отверстия моста от излишнего количества воды, плавного направления потока под мост, ликвидации опасных местных размывов у конусов насыпи, уменьшения скорости общего размыва русла под мостом и обеспечения его равномерности.

Криволинейная струенаправляющая дамба должна иметь длину, зависящую от размера отверстия моста L и коэффициента стеснения потока.

Длину верховых струенаправляющих дамб в определяют по формуле (2.22). Разбивку очертания оси струенаправляющей дамбы (рис. 2.11) выполняют по парным координатам (начало координат расположено в месте примыкания дамбы к мосту) с использованием относительных координат, приведенных в табл. 2.8 [1].

Координаты оси дамбы получают путем умножения табличных величин на величину радиуса кривизны в голове дамбы R, определяемого по формуле R= в, м, (2.38) где в – длина верховой струенаправляющей дамбы.

Рис. 2.11. Разбивка оси струенаправляющей дамбы

–  –  –

Отметка верха струенаправляющей дамбы назначается такой же, как у низкой пойменной насыпи Hmin. Почти на всем ее протяжении ширина поверху принимается в пределах от 3 до 5 м, а крутизна откосов – 1:2. Только в голове струенаправляющей дамбы, где условия работы наиболее cложные, ширину поверху увеличивают до 5…6 м, а крутизну откосов уменьшают до 1:3. Откосы струенаправляющих дамб защищают от воздействия воды и течений, а подошву – от возможного подмыва гибкими защитными покрытиями (тюфяками) или рисбермами. Схематические контуры струенаправляющих дамб показаны на рис. 2.12.

Рис. 2.12. Конструкции струенаправляющей дамбы: а – план дамбы и подходов к мосту на участке сопряжения пойменной насыпи с мостом;

б – поперечный профиль дамбы; в – план головы дамбы В проектно-изыскательских организациях в отчёте о выполненном инженерно-гидрологическом обосновании мостового перехода в обязательном порядке представляют полный комплекс исходных данных и расчётных гидрологических характеристик для створа принятого варианта проектируемого сооружения в виде Сводной таблицы расчётных гидрологических характеристик в соответствии с Приложением 4.

РАЗДЕЛ 3. ПРИМЕР РАСЧЕТА МОСТОВОГО ПЕРЕХОДА

ДЛЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

–  –  –

Класс реки по судоходству: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

Продолжительность периода навигации 175 суток.

Геология русла – песок, d = 1 мм.

Пойменный наилок – суглинок средней плотности – 4 м.

Расчётный уклон свободной поверхности потока, ‰ (1‰ = 0,001): 0,05: 0,1; 0,5; 1,0; 1,5; 2.0.

Определение расчетного уровня высокой воды (РУВВ)

–  –  –

Элементарная площадь поперечного сечения водного потока i = hсрi i, м2.

Площади поперечного сечения потока воды левой поймы лп, главного русла рб и правой поймы пп определяют суммированием площадей в их пределах.

Средняя скорость течения в главном русле (ф-ла 1.10):

Vрб = mh2/3Iб1/2 = 30 · 10,360,667 · 0,00010,5 = 1,43 м/с, где m = 1/n – коэффициент ровности (табл. 1.9); h – средняя глубина воды, м; Iб – бытовой уклон свободной поверхности потока.

Средняя скорость течения на левой пойме:

Vлп = mh2/3Iб1/2 = 15 · 5,450,667 · 0,00010,5 = 0,46 м/с.

Расход воды на левой пойме:

Qлп = Vлп · лп = 0,46 · 3578 = 1646 м3/с.

Расход воды в главном русле:

Qрб = Vрб · рб = 1,43 · 2434 = 3480 м3/с.

Полный расход воды:

Q = Qрб + Qлп = 3480 + 1646 = 5126 м3/с.

Соотношение расхода воды в русле Qрб и полного расчетного расхода Q:

Qрб / Q = 3480 / (1646 + 3480) = 0,68.

–  –  –

Определение глубины заложения фундаментов опор моста и выбор оптимального отверстия моста Фундаменты опор моста должны быть достаточно заглублены в грунт, чтобы была гарантирована устойчивость моста на все время его службы. Схема к назначению глубины заложения фундамента опоры представлена на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Схема определения глубины заложения фундаментов опор моста

Отметку глубины заложения фундамента опоры моста определяют по формуле:

Нф = РУВВ – hрм(max) – hрм(max) – hв – Ф, м, где hрм(max) – максимальная глубина общего размыва; hрм(max) = = 0,15hрм(max) – ожидаемая погрешность определения hрм(max); hв – глубина воронки местного размыва; Ф – обязательная заделка фундамента в грунт, принимаемая не менее 5 м при свайных основаниях.

Нф = 145,76 – 19,03 – 2,85 – 4,65 – 5,00 = 114,23 м.

Длина свай (свай-оболочек) ростверка промежуточной опоры моста св = hрм(max) – (РУВВ – УМВ) + hрм(max) + hв + Ф = = 19,03 – (145,76 – 136,40) + 4,65 +5,00 = 19,32 20 м.

–  –  –

Расчетный судоходный уровень (РСУ) следует определять в соответствии с требованиями ГОСТ 26775-97 «Габариты подмостовые судоходных пролетов мостов на внутренних водных путях. Нормы и технические требования».

Расчетный судоходный уровень определяют по данным наблюдений за максимальными уровнями, которые располагают в убывающем порядке. В зависимости от класса реки по судоходству находят вероятность превышения P% паводка, водомерный график которого используется для определения РСУ.

Номер m этого паводка рассчитывается по формуле:

P ( n + 1) 5 ( 25 + 1) m= = = 1, 3, где n – число годовых максимальных уровней; P – вероятность превышения расчетного паводка для класса водного пути, %.

–  –  –

Величина допустимой продолжительности стояния в расчетном году уровней более высоких, чем расчетный судоходный определяется по формуле:

k Tc 5 175 tc = = = 9 суток, где k – допустимая доля потерянного навигационного времени по сравнению с продолжительностью навигации; Тс – продолжительность навигации, сутки.

Водомерный график расчётного паводка строят по данным таблицы 3.1.

Коэффициент повышения уровней воды для расчётного паводка (по сравнению с типовым, рис. 3.1) Ку = Нр / Нт, где Нр – высота расчётного паводка, Нр = РУВВ – УМВ = 145,76 –

– 136,40 = 9,36 м; Нт – высота типового паводка, Нт = Нiт(max) / 100 + + Ннг – УМВ = 789 / 100 + 136,00 – 136,40 = 7,49 м; Нiт(max) – максимальная отметка типового графика (табл. 3.1), см; Ннг. – отметка нуля графика, м.

Коэффициент повышения уровней воды:

Ку = Нр / Нт = 9,36 / 7,49 = 1,25.

Ординаты расчётного водомерного графика (в метрах) вычисляют по формуле Нiр = УМВ + Ку · Hiт / 100, где Hiт – высота уровня воды типового паводка над меженью (табл. 3.1), Hiт, = Нiт – УМВ, см.

По водомерному графику расчетного паводка находим РСУ, соответствующий допустимому интервалу tс перерыва судоходства в период весеннего половодья (рис. 3.6).

На судоходных и сплавных реках отметка проезжей части Hм зависит от высоты подмостового габарита Г, обеспечивающего безопасный пропуск судов и плотов под мостом:

Нм= РСУ + Г + hкон = 138,3 + 12 + 3,5 = 153,8 м, где Г – судоходный габарит, отсчитываемый от РСУ и назначаемый в зависимости от класса реки по судоходству (см. табл. 2.5); hкон – высота конструкции пролётного строения моста.

Рис. 3.6. Схема определения расчетного судоходного уровня Определение минимальной отметки пойменной насыпи

–  –  –

Проектирование продольного профиля мостового перехода Продольный профиль мостового перехода в пределах ширины разлива реки состоит из характерных участков:

1 – мост и примыкающие к нему участки высоких насыпей;

2 – низкая пойменная насыпь;

3 – участки сопряжения низких и высоких пойменных насыпей.

При заданной величине отверстия моста его длину Lм ориентировочно можно определить по формуле:

Lм = L + 2m(Нм – РУВВ) + 2 у, где L – отверстие моста; m – заложение конусов насыпей у моста; Нм – отметка проезжей части моста; РУВВ – расчетный уровень высоких вод; у – длина устоя моста.

Lм = 363 + 2·2·(155,7 – 145,76) + 2·5 = 412,76 413 м.

Мост может располагаться в продольном профиле на участке выпуклой вертикальной кривой, прямой с уклоном не более 2%, в том числе и на горизонтальном участке.

При выборе проектного решения учтены особенности расположения русла реки в поперечном сечении речной долины, требования обеспечения отвода воды с проезжей части моста, конструктивные особенности пролетных строений.

Минимальная суммарная длина моста и высоких пойменных насыпей, в пределах которого не допускается изменения элементов проектной линии, равна:

Lпр = Lм + 20 = 413 + 20 = 433 м.

В целях экономии объемов земляных и укрепительных работ на подходах к мосту значительная часть продольного профиля запроектирована в виде горизонтальной насыпи оптимальной высоты с отметкой Hmin.

Участки сопряжения высокой и низкой пойменных насыпей состоят из прямой вставки с уклоном Iэк и примыкающих к нему выпуклой и вогнутой вертикальных кривых.

Уклон прямой вставки Iэк, соответствующий наименьшему объему земляных работ на участке сопряжения:

–  –  –

Ширину пойменных насыпей поверху назначают в соответствии с категорией дороги, а крутизну откосов – в зависимости от высоты насыпи и условий ее работы.

У низких пойменных насыпей с отметкой Нmin омываемый водой откос проектируют не круче, чем 1:2 с уположением уклона на 0,25 на каждые последующие 68 м высоты.

У высоких насыпей откосы на отметках Нmin и меньше проектируют так же, как у низких пойменных насыпей, а верхнюю часть насыпи, не подверженную воздействию волн и течений проектируют как обычную дорожную насыпь с откосами крутизной 1:1,5 – 1:1,75.

Сухой и омываемый откосы сопрягают горизонтальной площадкой – бермой шириной не менее 3 м. Это повышает устойчивость насыпи и облегчает проведение ремонтных работ во время паводка.

Рис. 3.7. Поперечные профили насыпей на поймах: а – поперечный профиль высокой насыпи; б – поперечный профиль низкой насыпи Откосы пойменных насыпей на мостовых переходах, расположенные ниже отметки Нmin, укрепляют для защиты от воздействия волн и течений. Откосы, расположенные выше берм, следует защищать только от поверхностных вод, образующихся при дожде или таянии снега.

Проектирование струенаправляющих дамб Пойменные струенаправляющие дамбы предназначены для разгрузки пойменного участка отверстия моста от излишнего количества воды, плавного направления потока под мост, ликвидации опасных местных размывов у конусов насыпи, уменьшения скорости общего размыва русла под мостом и обеспечения его равномерности.

Разбивку очертания оси струенаправляющей дамбы (см. рис. 2.11) выполняют с использованием относительных координат. Координаты оси дамбы получают путем умножения табличных величин на величину радиуса кривизны в голове дамбы R.

R= = 101, 6 = 33, 9 34 м, в где в – длина верховой струенаправляющей дамбы, определяют по формуле (2.22).

Отметку верха струенаправляющей дамбы назначаем такой же, как у низкой пойменной насыпи Hmin. Почти на всем ее протяжении ширина поверху принимаем в пределах от 3 до 5 м, а крутизну откосов – 1:2. Только в голове струенаправляющей дамбы, где условия работы наиболее тяжелые, ширину поверху увеличиваем до 5…6 м, а крутизну откосов уменьшаем до 1:3. Откосы струенаправляющих дамб защищают от воздействия воды и течений, а подошву – от возможного подмыва гибкими защитными покрытиями (тюфяками) или рисбермами.

–  –  –

В курсовом проекте должны быть представлены следующие материалы.

1. Исходные данные на бланке кафедрального задания.

2. Расчёты:

• определение расчетного уровня высокой воды (РУВВ);

• морфометрический расчет;

• определение вероятности затопления пойм в паводки;

• определение полноты паводка П;

• определение расчетного судоходного уровня (РСУ);

• определение минимальной величины отверстия моста;

• расчёт глубины общего размыва под мостом;

• расчёт глубины местного размыва у опор моста;

• назначение глубины заложения фундаментов опор моста;

• расчёт подпоров на мостовом переходе;

• определение отметки проезжей части моста;

• определение минимальной отметки пойменной насыпи;

• проектирование продольного профиля мостового перехода;

• проектирование поперечных профилей пойменных насыпей;

• проектирование струенаправляющих дамб.

3. Таблицы:

• определение параметров кривой обеспеченности максимальных уровней воды;

• результаты вычислений геометрических параметров морфоствора;

• результаты морфометрического расчета;

• результаты расчета глубины размыва и отметки подошвы фундамента мостовых опор (табл. 3.5);

• координаты струенаправляющей дамбы.

4. Графические материалы:

• кривая обеспеченности максимальных уровней воды;

• профиль морфоствора;

• кривые руслового и общего расходов Q = f (H);

• схема определения глубины заложения фундаментов опор моста;

• схема определения расчетного судоходного уровня.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие задачи должны решаться при проектировании мостовых переходов?

2. В какой последовательности необходимо вести расчеты по проектированию мостовых переходов?

3. Как учитывается категория автомобильной дороги при проектировании сооружений мостового перехода?

4. Как назначается расчетная вероятность при определении максимальных расходов и уровней?

5. Основные цели морфометрических расчетов при проектировании мостовых переходов?

6. Что такое «отверстие моста»?

7. Какие факторы влияют на увеличение ширины русла под мостом в результате общего размыва?

8. Как определить коэффициент стеснения потока сооружениями мостового перехода?

9. От чего зависит максимальная глубина в русле под мостом после размыва?

10. Как определить возможность ограничения глубины размыва в русле по геологическим условиям?

11. При каких условиях возможен общий размыв на пойменных участках отверстия моста?

12. Основные факторы, влияющие на глубину местного размыва у опор моста?

13. Как определить минимальную глубину заложения фундаментов мостовых опор?

14. Какие основные факторы учитываются при расчетах изменения уровней воды в зоне мостового перехода?

15. В чем заключается различие в назначении отметки проезжей части мостов через судоходные и несудоходные реки?

17. Как рассчитать минимальную отметку низкой пойменной насыпи?

16. Что необходимо учитывать при назначении укрепления откосов пойменных насыпей?

17. Из каких участков состоит продольный профиль мостового перехода?

18. С какой целью устраивают струенаправляющие дамбы.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Андреев, О.В. Проектирование мостовых переходов / О.В. Андреев. – М.: Транспорт, 1980. – 215 с.

2. Бабков, В.Ф. Проектирование автомобильных дорог. Ч. 2 / В.Ф. Бабков, О.В. Андреев. – М.: Транспорт, 1987. – 415 с.

3. Федотов, Г.А. Изыскания и проектирование мостовых переходов:

учеб. пособие / Г.А. Федотов. – М.: Академия, 2010. – 304 с.

4. Федотов, Г.А. Инженерная геодезия: учебник / Г.А. Федотов. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: ИНФРА-М, 2016. – 479 с.

5. Федотов, Г.А. Дорожные переходы через водотоки: учеб.

пособие / Г.А. Федотов, Г.Г. Наумов. – М.: ИНФРА-М, 2015. – 520 с.

6. Федотов, Г.А. Проектирование автомобильных дорог: справочная энциклопедия дорожника Т. V / Г.А. Федотов, П.И. Поспелова, Э.К. Кузахметова [и др.]; под ред. проф. Г.А. Федотова, проф. П.И. Поспелова. – М.: Информавтодор, 2007. – 1466 с.

7. Маслов, Н.Н. Механика грунтов в практике строительства / Н.Н. Маслов. – М.: Стройиздат, 1977.

8. Наумов, Г.Г. Антропогенные воздействия на русловые процессы на переходах через водотоки / Г.Г. Наумов. – М.: МАДИ, 2012. – 105 с.

9. Инженерно-геологические изыскания железнодорожных, автодорожных и городских мостовых переходов (ВСН 156–88). М.: ВНИИ транспортного строительства, 1998.

10. Методические рекомендации по расчету мостовых переходов.

– М.: Гипродорнии, 1987. – 99 с.

11. Методические указания начальнику изыскательской партии Гипродорнии. – М.: ЦБНТИ Минавтодора РСФСР, 1987.

12. СНиП 2.05.02-85*. Автомобильные дороги / Госстрой России. – М.: ФГУП ЦПП, 2004.

13. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология / Госстрой России. – М.: ФГУП ЦПП, 2003.

14. СП 11-103-97. Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства / Госстрой России. – М.: ПНИИС Госстроя России, 1997.

15. СП 33-101-2003. Определение основных расчетных гидрологических характеристик. – М.: Госстрой России, 2004. – 73 с.

16. СП 35-13330-2011. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы.

Актуализированная редакция. – М.: Минрегион России, 2011. – 343 с.

17. ГОСТ 26775-97. Габариты подмостовых судоходных пролетов мостов на внутренних водных путях. – М.: Изд-во стандартов, 1996.

18. Проектирование автомобильных дорог: справочник инженера дорожника / под ред. Г.А. Федотова. – М.: Транспорт, 1989. – 437 с.

19. Эталон отчета по инженерно-гидрологическим изысканиям при проектировании автомобильных дорог и мостовых переходов / Гипродорнии. – М.: ЦБНТИ Минавтодора РСФСР, 1987.

ЛИТЕРАТУРА, РЕКОМЕНДУЕМАЯ ДЛЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Основная

1. Андреев, О.В. Проектирование мостовых переходов / О.В. Андреев. – М.: Транспорт, 1980. – 215 с.

4. Методические рекомендации по расчету мостовых переходов. – М.: Гипродорнии, 1987. – 99 с.

3. Пособие к СНиП 2.05.03-84 «Мосты и трубы» по изысканиям и проектированию железнодорожных и автодорожных мостовых переходов через водотоки (ПМП-91). – М.: Проектный конструкторскотехнологический институт транспортного строительства, 1992. – 412 с.

4. Проектирование автомобильных дорог: справочник инженера дорожника / под ред. Г.А. Федотова. – М.: Транспорт, 1989. – 437 с.

5. Федотов, Г.А. Изыскания и проектирование мостовых переходов: учеб. пособие / Г.А. Федотов. – М.: Академия, 2010. – 304 с.

6. Федотов, Г.А. Дорожные переходы через водотоки: учеб.

пособие / Г.А. Федотов, Г.Г. Наумов. – М.: ИНФРА-М, 2015. – 520 с.

Дополнительная

1. Барышников Н.Б. Русловые процессы: учебник / Н.Б. Барышников, Д.И. Исаев. – СПб.: РГГМУ, 2014. – 504 с.

2. ГОСТ 26775-97. Габариты подмостовых судоходных пролетов мостов на внутренних водных путях. Нормы и технические требования. – М.: Изд-во стандартов, 1997. – 22 с.

3. СП 33-101-2003. Определение основных расчетных гидрологических характеристик. – М.: Госстрой России, 2004. – 73 с.

4. СП 35-13330–2011. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы. Актуализированная редакция. М.: Минрегион России, 2011. – 343 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Неразмывающие скорости для несвязных грунтов

–  –  –

1. Общая характеристика весеннего половодья Высокие уровни воды весеннего половодья наблюдаются: ежегодно или раз в ____ года и реже.

Половодье обычно начинается в ___________________ месяце и длится _____ дней (недель).

Подъем уровня воды происходит за _____ дней, спад продолжается _____ дней.

Уровень воды на пике держится _____ дней.

Характеристика весенних половодий: границы затопления, скорости течения, происхождение, сопровождающие явления и погодные условия: оттепели, заморозки, ветры, дожди, ливни и т.д.

Частота затопления пойм: ежегодно или ____ раз в ____ лет.

Сведения о карчеходе. Размеры плывущих деревьев, частей зданий, копен и т.д.

2. Весенние ледовые явления Весеннее половодье проходит (без ледохода, лед тает на месте) с ледоходом. Примерная толщина льда _____ м. Размер льдин в плане равен _________ м. Ледоход проходит на фазе подъема паводка, при уровне ниже пика на _____ м (на пике).

Ледоход проходит в пределах главного русла (а также по пойме).

Места выхода руслового льда на пойму; пойменного льда в русло Характеристика ледохода: интенсивность, длительность, льдины остаются (не остаются) на пойме, лед армирован (не армирован), озерный (не озерный), уровни подвижек льда Уровень высокой подвижки льда

–  –  –

3. Паводки Кроме весенних половодий, на реке наблюдаются летние (осенние) паводки, уровни которых выше (ниже, равны) уровней весенних половодий.

Паводки происходят вследствие сильных ливней (затяжных дождей). Подъем уровня воды в реке происходит спустя ____ часов (дней) после начала ливня (затяжного дождя). Спад уровня происходит спустя ____ часов (дней) после прекращения ливня (затяжного дождя).

Паводок на пике держится ____ часов (дней). Наибольшая интенсивность подъема уровня воды _____ м/час, а спада _____ м/час.

Характеристика состояния потока: скорости течения, движение булыжников и валунов по дну, наличие карчей и других плывущих предметов

4. Меженные уровни Уровень летней межени выше (ниже) на ______ м настоящего уровня а зимой – выше (ниже) на ______ м

5. Осенние ледовые явления Осенью (в начале зимы) бывает (не бывает) шугоход, который сопровождается подъемом уровня воды в реке Интенсивность осеннего ледохода, его даты, толщина льда

6. Ледостав Ледостав наступает в ___________ месяце и длится до ______ _____________________. Уровень ледостава выше (ниже, равен) летней (зимней) межени. Образование наледей, их происхождение и мощность.

7. Прочие явления (о промерзании реки, пересыхании, размывах, перемещении русла и русловых форм, прорывах, условиях сплава и судоходства и т.д.)

8. Наблюдавшиеся высшие уровни воды Самый высокий уровень воды наблюдался в _____ году в _____________ месяце ____ числа. Подъем воды начался в _____ часов, затем наступил спад, который длился _____ часов. Паводок (половодье) произошел в результате ливня (затяжного дождя, таяния снега). Характеристика условий погоды и сопровождающих явлений:

Вода доходила до

Описание точек, которые наносят на схему:

Кроме указанного уровня, высокие уровни наблюдались в _____ ______ годах В текущем ______ году максимальный уровень воды наблюдался в ____________ месяце _____ числа. Вода дошла до Тов.

указаны точки УВВ:

________________ года с геодезической высотой ________________

________________ года - « - _______________

________________ года - « - _______________

________________года - « - ________________

________________года - « - ________________

________________года - « - ________________

Опрос произвел ____________________ (_________________) Акт принял: Нач. партии ______________ (_________________) Нивелирование точек УВВ произвел в журнале ______________________ №

–  –  –

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Сводная таблица расчетных гидрологических характеристик ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Основные положения проектирования русловых карьеров В результате устройства русловых карьеров и, как следствие, распространения низовой и попятной глубинной эрозии повреждаются и разрушаются мосты, нефтегазопереходы, другие подводные переходы коммуникаций, плотины, дамбы обвалования, регуляционные сооружения.

Данные инженерно-геологических изысканий о мощности руслового аллювия (песок, гравий, песчано-гравийная смесь), его простирании по длине реки (в том числе и на пойменных участках) позволяют принять принципиальное решение о возможности размещения руслового карьера в пределах рассматриваемого участка реки [8].

Основными исходными данными при проектировании руслового карьера являются:

1) материалы инженерно-геологических изысканий;

2) годовые и общий объёмы добычи аллювия;

3) начало и календарные планы производства работ;

4) организация, ведущая разработку грунта; применяемые механизмы, технологические схемы;

5) карта-схема расположения существующих и проектируемых мостовых переходов, переходов нефтегазопроводов, водозаборов и других искусственных сооружений (их высотные отметки), ведомственных водомерных постов, промерных поперечников и гидростворов;

6) местоположение ближайших постов Гидрометеослужбы, состав и периоды наблюдений;

7) планы русловых съёмок, продольные и поперечные профили за разные годы;

8) уклоны свободной поверхности потока, скорости течения, водомерные графики, расходы воды за разные годы, гидрографы, данные о стоке наносов, средние и максимальные глубины воды в русле;

9) сведения о деформациях берегов, повреждениях сооружений;

10) данные исследований природоохранного назначения.

Первоначальное назначение расчётных геометрических размеров карьера осуществляется на основе данных геологических изысканий и планируемого общего объёма добычи грунта. Затем выполняется подробный расчёт – прогноз деформаций руслового карьера по методике МАДИ. При этом определяется критический (самый низкий) продольный профиль карьера на всём протяжении его зоны влияния.

В случае возникновения опасности подмыва существующих или проектируемых сооружений, расположенных в зоне влияния карьера, корректируются исходные данные расчёта: изменяется глубина разработки карьера, его длина, местоположение, объём добычи. Кроме того, в некоторых заданных створах (например, у водозаборов) понижение уровня воды не должно превышать его предельно допустимого значения.

Расчёт может выполняться компьютерным подбором. Одним из решений может оказаться отказ от разработки руслового карьера.

Карьеры нерудных строительных материалов (песок, песчаногравийная смесь) предпочтительно располагать на пойменных участках речных долин ниже створа проектируемого мостового перехода.

Наилучший вариант размещения руслового карьера вблизи мостового перехода – непосредственно ниже зоны растекания потока за мостом (рис. П6.1), в месте отложения наносов, выносимых из зоны подмостового размыва. При этом глубина разработки карьера не должна превышать максимальную глубину общего размыва под мостом.

Рис. П6.1.

Схема размещения руслового карьера в нижнем бьефе мостового перехода и его допустимого приближения к оси моста:

1 – ось моста; 2 – вал отложения наносов; 3 – проектируемый русловой карьер Известно, что наибольший объём грунта вымывается под мостом при достижении нижнего предела размыва, вызываемого длительным, постоянным воздействием водного потока при максимальном уровне расчётного паводка. При этом объём вымываемого под мостом грунта, откладывающегося ниже по течению, равен Wразм 2/3 (сж + р) В hоб, где сж – длина зоны сжатия потока перед мостом; р – длина зоны растекания потока за мостом; В – ширина русла при уровне средней межени; hоб – максимальная глубина общего размыва.

Изъятие этого объёма грунта не приведёт к изменению продольного профиля реки в значительном удалении от моста вниз по течению. В то же время отметки дна в зоне отложения наносов понизятся и улучшатся условия для судоходства.

На основании имеющихся исходных данных (характеристик мостового перехода и реки) длины зон сжатия и растекания определяются по эмпирическим зависимостям [3, 18].

Длина проектируемого карьера (см. рис. П6.1) глубиной hоб определяется по формуле Ку W, = кар B hоб где Ку – коэффициент уноса – отношение фактического объёма грунта, который необходимо разработать в подводном карьере, к требуемому объёму добычи грунта W.

Если объём карьера Wкар = Ку · W Wразм, т.е. объём изъятия руслового аллювия будет полностью компенсирован продуктами общего размыва под мостом, без нарушения бытового дна русла ниже карьера по течению.

При Wкар Wразм простирание карьера увеличивается в низовую сторону. Вымываемый при этом под мостом грунт лишь частично компенсирует объём его изъятия в карьере. Дно русла ниже карьера (по течению) обязательно будет размываться. Величина этого размыва должна определяться расчётом для оценки прогнозируемых условий работы инженерных сооружений, расположенных ниже по течению.

Что касается безопасности сооружений только мостового перехода, то размещение руслового карьера по отношению к створу моста (выше, ниже по течению или непосредственно на участке мостового перехода) не имеет значения в случае, когда глубина разработки карьера не превышает расчётную максимальную глубину, возникающую в створе моста под воздействием общего размыва. При этом прогноз деформаций русла выше и ниже карьера для оценки их влияния на другие речные сооружения по-прежнему необходим.

Расчёты русловых карьеров включают в себя как экономическое, так и техническое обоснование допустимости и целесообразности разработки карьера, с учётом возможных опасных явлений (для сооружений существующих, строящихся и проектируемых на берегах и в русле реки), возникающих при названных выше обязательных русловых деформациях.

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

–  –  –

1. ВСН 32-81. Инструкция по устройству гидроизоляции конструкций мостов и труб на железных, автомобильных и городских дорогах.

2. ГОСТ 6482-88. Трубы железобетонные безнапорные. Технические условия.

3. ГОСТ 10296-79. Изоляционные материалы. Технические условия.

4. ГОСТ 26775-97. Габариты подмостовых судоходных пролётов мостов на внутренних водных путях. – М.: Изд-во стандартов, 1996.

5. Серия 3.500.1-1.93. Сваи забивные железобетонные цельные сплошного квадратного сечения для опор мостов. АО «Трансмост». 06.93. ОАО «Трансмост».

6. Серия 3.503.1-92. Устои железобетонные диванного типа под ребристые пролётные строения длиной 12, 18, 24 и 33 м для автодорожных мостов. Киевский филиал Союздорпроекта. 08.90. ОАО «ЦПП», Сибтиппроект.

7. Серия 3.503.1-60. Опоры автодорожных мостов столбчатые из железобетонных элементов диаметром 0,8 м с бесплитными фундаментами под пролётные строения длиной от 12 до 33 м. СКБ Главмостостроя. 01.86. Сибтиппроект.

8. Серия 3.503-51. Опоры автодорожных мостов столбчатые из железобетонных оболочек диаметром 1,2–1,6 м с бесплитными фундаментами под пролётные строения длиной от 15 до 42 м. СКБ Главмостостроя. 01.85. Сибтиппроект.

9. Серия 3.501.1-124. Полые круглые сваи и сваи-оболочки диаметром 0,4– 3,0 м из преднапряженного и обычного железобетона для опор мостов. Ленгипротрансмост. 01.81. Мосгипротранс.

10. Серия 3.503.1-104. Опоры крайние безростверковые из железобетонных столбов диаметром 0,8 м автодорожных мостов с пролётами до 18 м. Воронежский филиал Гипродорнии. 07.92. ОАО «ЦПП».

11. Серия 3.503.1-94. Опоры безростверковые из свай столбов диаметром 0,6 м для автодорожных мостов с пролётами до 24 м. Воронежский филиал Гипродорнии. 04.91. ОАО «ЦПП».

12. Серия 3.503.1-109.93. Опоры промежуточные свайностенчатые автодорожных мостов с пролётами 12, 15, 18 и 21 м. Воронежский филиал Гипродорнии.

07.93. ОАО «ЦПП».

13. Серия 3.503.1-69. Опоры автодорожных мостов столбчатые из железобетонных оболочек диаметром 1,2 и 1,6 м с бесплитными фундаментами под пролётные строения длиной до 42 м. Воронежский филиал Гипродорнии. 01.87. ОАО «ЦПП», Сибтиппроект.

14. Серия 3.503.1-79. Опоры свайные железобетонные автодорожных мостов с пролётами до 24 м. Воронежский филиал Гипродорнии. 07.88. 04.91. ОАО «ЦПП», Сибтиппроект.

15. Серия 3.503.1-102. Опоры промежуточные безростверковые из железобетонных столбов диаметром 0,8 м автодорожных мостов с пролётами до 33 м. Воронежский филиал Гипродорнии. 01.92. ОАО «ЦПП», Сибтиппроект.

16. Серия 3.503.1-100. Унифицированные стоечные опоры автодорожных мостов для обычных и северных условий с применением изделий заводского изготовления. Союздорпроект. 07.92. ОАО «ЦПП».

17. Серия 3.503.1-81. Пролётные строения сборные железобетонные длиной 12, 15, 18, 21, 24, 33 м из балок двутаврового сечения с предварительно напрягаемой арматурой для мостов и путепроводов, расположенных на автомобильных дорогах общего пользования, на улицах и дорогах в городах. Союздорпроект.

08.94. ОАО «ЦПП».

18. Серия 3.503-12. Унифицированные сборные пролётные строения из предварительно напряженного железобетона для мостов и путепроводов на автомобильных и городских дорогах. Тбилгипроавтодортранс. 12.71. Мосгипротранс.

19. Серия 3.503.1-108. Пролётные строения из пустотных плит длиной от 12,0 м до 18,0 м, армированных стержневой арматурой, для мостов и путепроводов на автомобильных дорогах. Союздорпроект. 01.94. Мосгипротранс.

20. Серия 3.503.1-73. Пролётные строения без диафрагм длиной 12, 15 и 18 м, из железобетонных балок таврового сечения с ненапрягаемой арматурой для автодорожных мостов. Союздорпроект. 07.87. ОАО «ЦПП», Сибтиппроект.

21. Серия 3.503.1-61. Автодорожные железобетонные температурнонеразрезные пролётные строения из пустотных плит длиной 12, 15 и 18 м. Укргипродор. 01.82. ОАО «ЦПП».

22. Серия 3.503.3-56. Пролётные строения автодорожных мостов сталежелезобетонные из прокатных широкополочных двутавров пролётами 21 и 24 м, габаритами Г-8, Г-10 и Г-11,5. Рабочие чертежи. ЦНИИПСК им. Н. П. Мельникова.

09.82. ОАО «ЦПП».

23. Серия 3.503.9-43/89. Пролётные строения автодорожных мостов сталежелезобетонные разрезные пролётами 15, 24 и 33 м, габаритами Г-8, Г-10 и Г-11,5 в северном исполнении. ЦНИИПСК им. Н.П. Мельникова. 03.89. ОАО «ЦПП», Сибтиппроект.

24. Серия 3.503.1-88. Типовые конструкции, применяемые при проектировании мостов и путепроводов тоннельного типа под нагрузки А-11 и НК-80 при высоте насыпи от 4 до 8 м. Гипродорнии. 1983.

25. Серия 3.503.1-96. Сопряжения автодорожных мостов и путепроводов с насыпью. Союздорпроект, Воронежский филиал Гипродорнии. 11.91. ОАО «ЦПП».

26. Серия 3.503.1-101. Изоляция проезжей части, перекрытие деформационных швов железобетонных пролётных строений длиной до 33 м автодорожных мостов и путепроводов. Союздорпроект. 01.92. ОАО «ЦПП».

27. Серия 3.503.9-78. Конструкции укрепления откосов земляного полотна автомобильных дорог общего пользования. Союздорпроект. 08.88. Сибтиппроект.

28. Серия 3.501.1-182.96. Фундаменты балочные неразрезные водопропускных сооружений под автомобильными и железными дорогами. Гипрожелдорстрой.



Pages:   || 2 |
Похожие работы:

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ ГОУ ВПО "УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Кафедра философии П.В. Хрущева ИСТОРИЯ РЕЛИГИЙ Методические указания по дисциплине "История мировых религий" для студентов очной формы обучения, направления 080500 "Менеджмент", "Воспроизводство и переработка лесных ресурсов", спец...»

«ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ОБЩЕСТВЕННОГО РАЗВИТИЯ (2014, № 18) УДК 656 Хегай Юрий Александрович Khegay Yury Aleksandrovich кандидат технических наук, PhD in Technical Sciences, доцент кафедры экономики и организации Assistant Professor, Department for...»

«СЕРКОВ Леонид Александрович Кандидат физико-математических наук, доцент, заведующий кафедрой прикладной информатики Уральский институт бизнеса 620014, РФ, г. Екатеринбург, пер. Центрального Рынка, 6 Контактный телефон: (343) 376-45-13 e-mail: dsge2012@mail.ru ЕЛИЗАРОВ Дм...»

«ТРУДЫ ВСЕСОЮЗНОГО НЕФТЯНОГО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНОГО ИНСТИТУТА (ВНИГРИ) В Ы П У С К 113 Д. Л. СТЕПАНОВ ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ БИОСТРАТИГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО НЕФТЯНОЙ И ГОРНО-ТОПЛИВНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ЛЕНИНГРАДСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ Ленинград 1958 11— 5—4 В книге р...»

«SCIENCE TIME СЛЕНГ КАК ЭЛЕМЕНТ МОЛОДЕЖНОЙ СУБКУЛЬТУРЫ (НА ПРИМЕРЕ СРАВНИТЕЛЬНО – СОПОСТАВИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗА ПЕРЕВОДОВ ПРОИЗВЕДЕНИЙ ДЖ. Д. СЭЛИНДЖЕНРА "НАД ПРОПАСТЬЮ ВО РЖИ" И С. ЧБОСКИ "ХОРОШО БЫТЬ ТИХОНЕЙ") Даянова Дарья Владимировна, Магнитогорский государственный техниче...»

«ГОСТ 13996-93 УДК 691.43-431.006.354 Группа Ж16 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ Плитки керамические фасадные и ковры из них Технические условия Facade ceramic tiles and carpets of them. Specifications ОКСТУ 5752 Дата введения 1995-01-01 Предисловие 1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским институтом строител...»

«Техника безопасности при обмене информацией между конкурентами / новости ЮРЛИГА Стр. 1 из 3 Техника безопасности при обмене информацией между конкурентами Украинский бизнес все чаще задается вопросом: их можно избежать? Ответ подсказала ю...»

«Экономика, управление и организация строительства УДК 69:658.516 В.П. Луговая, Х.А. Абдукадырова*, А.С. Суюнов* НИУ МГСУ, *СамГАСИ ОПЕРАТИВНЫЙ КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ ПРЕДПРИЯТИЙ СТРОЙИНДУСТРИИ Проанализирован оперативный...»

«Чередниченко И. А.ФИЛОСОФИЯ В ТЕХНИЧЕСКОМ ОБРАЗОВАНИИ Адрес статьи: www.gramota.net/materials/1/2008/6-1/82.html Статья опубликована в авторской редакции и отражает точку зрения автора(ов) по рассматриваемому вопросу. Источник Альманах совреме...»

«+ СОГЛАСОВАНО Руководитель ГЦИ СИ кий ЦСМ" А. анилов 2008 г. Автоцистерны модели 36133, Внесены в Государственный реестр автотопливозаправщики модели средств измерений Регистрационный Х { 2, Q О^ 36133-011 и ик модификации Взамен Х 12540-03 Выпускаются по техническим условиям ТУ 37.001.1676-2008. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ Авто...»

«Концепция развития яхтинга в Республике Крым и г.Севастополе Авторы: Марков А. А. Тамойкин И. Ю. Малько В. В. Шпилевой С. В. Версия 25.07. 2014 г. Ялта-Севастополь Страница 1 из 13 Содержание.1. Основные понятия и термина 2. Анализ существующей ситуации.3. Концепция развития яхтинга.3.1. Предл...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕР...»

«Секция 11 "КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТЬ И ИННОВАЦИИ В АВТОТРАКТОРОСТРОЕНИИ" НАЛОГОВАЯ НАГРУЗКА ПРЕДПРИЯТИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ – СТРУКТУРА, ВОЗМОЖНОСТИ ОЦЕНКИ И УПРАВЛЕНИЯ к.э.н. Редин Д.В. МГТУ "МАМИ" Налоговая система страны представляет собой важнейший элемент финансового механизма перераспределительных отношен...»

«Смазочные материалы для техники Caterpillar Октябрь 2014 A Suncor Energy business Содержание Опыт работы Petro-Canada с техникой Caterpillar 1. Спецификации и рекомендации Caterpillar 2. Продукты Petro-Canada для техники Caterpillar 3. Александр Панов старший технический консультант...»

«ССС СЕРТИФИКАТ № ОС–2–СП–0098 Цифровая система передачи MC04–DSL Плата RS232 Техническое описание и инструкция по эксплуатации КВ5.231.023 ТО (ред.1/ март 2008) АДС г. Пермь Плата RS232 Техническое описание и инструкция по эксплуатации Содержание.1. Назначение 2. Технические данные платы 3. Устройство и принци...»

«Ю.С. Ценюга Ю.С. Ценюга К ВОПРОС У О ТРУДЕ В ЕГО НРАВСТВЕННО М, ВОСПИТЫВАЮ Щ Е М ЗНАЧЕНИИ В ПЕ ДАГОГИЧЕС КО М ПРОЦЕС С Е СВОБОДНОЙ, ТРУДОВОЙ Ш КОЛЫ (ПО М А ТЕРИАЛ А М ИРКУТСКОГО ОБЛАСТНОГО СЪЕЗДА ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ ШКОЛ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ. 11–23 ИЮНЯ 1917 ГОДА) Христианская воспитательная парадигма, душевное строительство, новая, ед...»

«Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2012. Вып. 105 147 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ ПАТЕНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. С ЧЕГО НАЧАТЬ? У.И. КАНЦАЕВА, кандидат сельскохозяйственных наук Никитский ботанический сад – Национальный...»

«-1Quattro Elementi Aria Acqua Fiamma Terra Автоматические регуляторы переменного напряжения ( Стабилизаторы ) Модели: Stabilia 500 Stabilia 3000 Stabilia 1000 Stabilia 5000 Stabilia 1500 Stabilia 8000 Stabilia 2000 Stabilia 10000 Stabilia 12000 Руководство по эксплуатации и технический...»

«УДК 699.841+624.042.7 НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ ПО СЕЙСМОСТОЙКОМУ СТРОИТЕЛЬСТВУ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДБН В.1.1-12: 2014: "СТРОИТЕЛЬСТВО В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ УКРАИНЫ" С УЧЕТОМ РЕКОМЕНДАЦИЙ ЕВРОПЕЙСКОГО СТАНДАРТА EN 1991-1 (ЕВРОКОД 8) И ДСТУ-Н Б В.1.2-16:2013 Немчинов Ю.И., Марьенков...»

«МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ) В.В. БЕЗНОВСКАЯ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ "МАКРОЭКОНОМИКА" МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ У...»

«ИСТОЧНИК БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ ИБП-2000-220/60/220-2000Вт-ВР-2U руководство по эксплуатации и паспорт СОДЕРЖАНИЕ 1.НАЗНАЧЕНИЕ 2.ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 3.ПРИНЦИП РАБОТЫ 4. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ 5.ПОРЯДОК УСТАНОВКИ И ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ 6. СИГНАЛИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ И АВАРИЙ 7. ETHERNET-ИНТЕРФЕЙС..6 8....»

«Проект ПРООН/ГЭФ "Совершенствование системы и механизмов управления ООПТ в степном биоме России" Отчт о выполнении работ по теме: "Инвентаризация птицеопасных ЛЭП, стимулирование защитных мероприятий в пределах ООПТ, их ох...»

«Каталог жидкостных счетчиков Ультразвуковые счетчики. Турбинные счетчики. Регулирующие клапаны. Пруверы. Измерительные системы. Техническая поддержка. О фирме Daniel® Более 75 лет фирма Daniel Measurement and Control, Inc. предлагает лучшие в своем кл...»

«Выпуск 4 2013 (499) 755 50 99 http://mir-nauki.com УДК 312 Шестопалов Юрий Петрович ГОУ ВПО "Московская государственная академия коммунального хозяйства и строительства" Россия, Москва Проректор по административно-хозяйственной работе Кандидат социологических наук Актуальные аспекты государственно...»








 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.