Расчет отверстия, высоты и длины моста

Величину отверстия моста устанавливают в зависимости от режима протекания потока воды под ним, который вследствие стеснения потока дамбами может происходить по схемам свободного или несвободного истечения.

Определение схемы производят путем сравнения бытовой глубины нестесненного потока (h_б) с критической глубиной потока (h_к) в подмостовом русле:

м,

(2.11)

где v_д – допустимая скорость протекания воды под мостом при критической глубине, принятая в зависимости от рода грунта или укрепления подмостового русла. В данных расчетах v_д принимается равной средней скорости течения v_ср.

При h_б≥ 1,3h_к истечение потока воды будет несвободное (затопленный водослив). Тогда отверстие моста (B)определяют по формуле

(2.12)

где В – отверстие моста (длина просвета под мостом между береговыми устоями на уровне поверхности воды), м;

 – коэффициент сжатия потока воды у входа в сооружение (0,80 – 0,90).

Полученное значение отверстия округляют до ближайшего типового (2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 20 м).

При h_б ≤ 1,3h_к истечение потока воды свободное (незатопленный водослив). Величину отверстия моста при протекании воды по схеме незатопленного водослива устанавливают по формуле

(2.13)

где g –ускорение свободного падения (9,81 м/с²).

Высоту моста (Н_м) рассчитывают по формуле

м,

(2.14)

где Н – подпор воды у входа в сооружение, рассчитываемый по формуле

(2.15)

где р – просвет между подпором воды и низом пролетного строения (не менее 0,5 м, а на водотоках с ледоходом – не менее 1 м);

k – конструктивная высота пролетного строения (устанавливается по типовому проекту в зависимости от размеров и конструкции моста), 0,9–1,5 м.

Длину моста (L) определяют по формуле

(2.16)

где n – количество промежуточных опор моста, зависящее от величины В,принимается по типовому проекту. В малых мостах опоры устраивают через 6, 12 и 18 м;

d – толщина опор, 0,3–0,5 м;

m – коэффициент заложения откосов конусов насыпи на стыке с мостом, 1:1– 1:1,5.

Расчетную высоту моста можно увеличить, если это необходимо по условиям рельефа местности (узкая пойма, крутые спуски, глубокие выемки). При изменении расчетной высоты моста необходимо уточнить его длину по формуле (2.16).

Расчет параметров трубы

Параметры трубы рассчитывают при их устройстве на временных водотоках при площади водосбора более 0,5 км². При меньшей площади водосбора ее диаметр принимают без расчета равным 1 м.

При расчетном расходе воды менее 0,4 м³/с принимают трубу диаметром 0,5 м при ее длине до 10 м; 0,75 – при длине менее 15 м и диаметром 1,0 м при длине 15–20 м.

Отверстия водопропускных дорожных труб рассчитывают на пропуск расходов воды с вероятностью превышения паводка на дорогах II–III категорий, равной 1:50 (2%-ная обеспеченность), IV–V категорий –1:33 (3%-ная обеспеченность), на сельских дорогах – 1:25 (4%-ная обеспеченность).

Установление типа необходимых труб начинают с назначения режима протекания в них воды (безнапорный, полунапорный, напорный).

Трубы с безнапорным режимом работы проектируют при пологих склонах водотоков, когда повышение уровня воды перед трубой может привести к затоплению сельскохозяйственных земель, населенных пунктов и т. п.

Отверстия безнапорных прямоугольных труб рассчитывают по формулам (2.12, 2.13).

Диаметр круглой безнапорной трубы определяют по формуле

(2.17)

Диаметр круглой безнапорной трубы можно установить по табл. 2.9.

Рассчитанный диаметр трубы округляют до типового – (1; 1,25; 1,5; 2 м).

Трубы с напорным режимом работы проектируют на водотоках с крутыми склонами, при образовании пруда и подпора воды у входа в нее.

Таблица 2.9. Диаметр круглых безнапорных труб

Диаметр круглой трубы с напорным режимом протекания потока воды устанавливают по формуле

(2.18)

где v_max– наибольшая допустимая скорость в трубе, м/с.

π ≈ 3,14.

Отверстия труб определяют в зависимости от их пропускной способности (прил. 2). В приложении приведены пропускные способности круглых труб типовых диаметров (d), величина подпоров (Н) (глубин воды) перед сооружением и скорости протекания воды в сооружении (v).Параметры Н и v устанавливают по формулам (2.10) и (2.15). Приведенные типы оголовков труб (необтекаемые – I тип и обтекаемые – II тип) выбирают исходя из диаметра труб: при d = 0,5–0,75 – портальные, при d = 1,0 м и более – раструбные, воротниковые или обтекаемые оголовки.

При расходе воды более 15 м³/с экономически целесообразнее проектировать прямоугольные трубы или мосты.

Минимальную отметку бровки насыпи над трубой (контрольную отметку) при безнапорном режиме ее работы рассчитывают по формуле

(2.19)

При напорном и полунапорном режимах работы трубы.

(2.20)

где H_m – отметка тальвега у входа в сооружение, м;

Н_п – высота подпора воды перед трубой, м;

d_mр – диаметр трубы, м;

δ – толщина стенки трубы (0,10–0,20 м);

∆ – минимальная толщина земляной насыпи над трубой (0,5–0,6 м).

Длину трубы определяют по формуле

(2.21)

где B – ширина земляного полотна по верху, м;

m – коэффициент заложения откосов насыпи;

h – высота насыпи в месте заложения трубы, м.

В целом высота насыпи должна быть не менее 0,5 м для безнапорных труб и не менее 1 м над уровнем воды для полунапорных и напорных труб.

После выполнения всех необходимых расчетов на продольном профиле условными обозначениями показывают запроектированные водопропускные сооружения и их основные параметры (диаметр и длина труб, длина мостов, их пикетажное значение). Высоту моста откладывают от дна водотока, длину – по его ширине.