Задачи и принципы регулирования рек у мостовых переходов

Русловые деформации, развивающиеся на мостовых перехо­дах, могут приводить к повреждению основных сооружений мос­товых переходов транспортного назначения (мостов и подходов). Поэтому предусмотрена система регуляционных сооружений, кон­струкции которых, а также форма и размеры в плане определяют­ся конкретными задачами регулирования.

На мостовых переходах принято различать следующие виды регуляционных сооружений:

криволинейные и прямолинейные струенаправляющие дамбы;

капитальные валы, стесняющие русловую зону блуждающих рек;

поперечные струеотбойные траверсы;

укрепления берегов русел рек;

срезки подмостовых русел;

спрямления русел рек.

Пойменные криволинейные струе направляющие дамбы могут быть шпоровидной (рис. 9.12, а) или грушевидной (рис. 9.12, б) форм. Наиболее экономичны по строительной стоимости, как правило, шпоровидные дамбы. Грушевидные дамбы обычно устраивают при косом пересечении водотока, когда ожидаются значительные ско­рости течения вдоль насыпи по направлению к мосту.

Криволинейные струенаправляющие дамбы предназначены для плавного подвода пойменных потоков к мостовому отверстию, для обеспечения равномерного распределения расхода по ширине подмостового сечения, а также для ликвидации опасных размы­вов у конусов насыпей (рис. 9.13, а).

Строительство струенаправляющих дамб не исключает появление размывов (рис. 9.13, б), но предопределяет их появление на некотором удалении от конусов и

береговых устоев мостов. По­вреждения струенаправляющих дамб, связанные с неизбежно раз­вивающимися местными размывами у их голов, сравнительно легко устраняются в междупаводочный период без перерывов движения транспортных потоков на мостовом переходе.

Проектные высоты бровок криволинейных струенаправляющих дамб назначают такими, при которых не будет переливов в период прохождения самых высоких паводков. Размеры в плане струе­направляющих дамб определяют из условия недопущения отрыва струй при их обтекании сливающимися с пойм потоками.

Рисунок 9.12 Схемы криволинейных пойменных струенаправляющих дамб

а – шпоровидной; б- грушевидной; 1- верховая дамба; 2- низовая дамба

Рис 9.13 Схемы размыва конусов насыпей подходов

а – без струенаправляющей дамбы; б– при наличии струенаправляющей дамбы

Минимальная проектная высота струе направляющей дамбы

H_min=РУВВ_р%+Δz_m+h_наб+Δ

где РУВВ_р% — расчетный уровень высокой воды; Δz_м— под мос­товой подпор, определяемый наиболее точно детальным компьютерным расчетом по программе

«Рома»; h_наб - высота набега­ния волны на откос; Δ - конструктивный запас для вспомогательных сооружений нетранспортного назначения, Δ = 0,25 м.

Криволинейные струенаправляющие дамбы располагают в плане по кривым переменного радиуса, с изменением последнего от некоторой минимальной величины у головы дамбы до наибольше­го значения по оси моста, сообразно росту скоростей течения вдоль ее откоса. Кривизна дамбы не должна превышать тех величин, при которых уже не будет обеспечено ее безотрывное обтекание.

Для предохранения берегового устоя моста от подмыва кроме верховых устраивают еще и низовые прямолинейные струенаправляющие дамбы, расходящиеся в виде раструба под углом 5 ...60 к оси потока. Примыкание низовой дамбы осуществляют так же, как и верховой, по круговой кривой. Длину низовой струенаправляющей дамбы l_н обычно назначают не менее половины длины верховой l_в.

Размеры в плане криволинейных струенаправляющих дамб принимают тем большими, чем больше размеры водотока и чем больше стеснен паводковый поток подходами к мосту. Опре­делять точные генеральные раз­меры криволинейных струенаправляющих дамб нет необходимости, так как они обычно корректируются конкретными ситуационными особенностями местности. Голову криволинейных струенаправляющих дамб, у которых развиваются наибольшие ме­стные размывы, стремятся размещать на возвышенных местах пойм.

Прямолинейные струенаправляющие дамбы предназначены для отжима пойменных потоков от береговых устоев мостов, для об­легчения работы пойменных участков мостовых отверстий, а так­же для смещения опасных размывов вверх по течению. Прямоли­нейные струенаправляющие дамбы возводят достаточно длинными; они оправдывают свое назначение при: доста

точном сливе пойменных вод из-за головы дамбы. Длину верховых прямолиней­ных струе направляющих дамб принимают не менее половины ши­рины подмостового русла с учетом его искусственного уширения (срезки), а длину низовых дамб принимают равной половине длины верховых.

Рис 9.16 Виды регуляционных сооружений на реках

а — равнинных; б- блуждающих; 1 — криволинейные струенаправляющие дам­бы; 2 — прямолинейные струенаправляющие дамбы; 3 — граница русловой зоны; 4 — капитальный обтекаемый вал; 5 — вал с системой струеотбойных траверсов

Регуляционные сооружения на блуждающих реках (рис. 9.16, б) представляют собой укрепленные капитальные валы, постепенно уменьшающие ширину блуждающего русла. В отличие от струенаправляющих дамб на равнинных реках (см. рис. 9.16, а) капиталь­ные валы на блуждающих предназначены не только для плавного подвода воды, но и руслоформирующих наносов к подмостовому сечению. Поэтому длина фронта регулирования на блужда­ющих реках существенно больше, чем на равнинных, и достигает двух - четырех величин отверстия моста. Капитальные валы защи­щаются от размыва соответствующими укреплениями откосов и подошв: гибкими покрытиями, опускающимися в яму размыва по мере ее развития или системой

хорошо укрепленных струеотбойных сооружений (см. рис. 9.16, б). Очертания в плане регуляци­онных валов принимают плавным с выпуклостью в сторону пото­ка и малым утлом схода валов непосредственно перед мостом. Иногда перед мостом сооружают коридор из параллельных валов длиной, примерно равной отверстию моста, для того чтобы ото­двинуть вверх от его опор опасные размывы и замедлить темп их развития.

Для защиты регуляционных капитальных валов, а также бере­гов русел рек от размыва нередко сооружают поперечные струеотбойные траверсы. Расстояние между поперечными сооружениями назначают исходя из того, чтобы между ними образовался защи­щенный участок откоса. При этом расстояние между траверсами принимают равным не более 6l_трsina, где l_тр - длина траверса, a — угол наклона между осью сооружения и направлением пото­ка. В тех случаях, когда ожидается косое набегание потока на от­кос, рекомендуется устраивать Г-образные траверсы. Длину части траверса, параллельной откосу или защищаемому берегу, назна­чают не более половины длины траверса. В плане траверсы накло­няют по направлению течения потока на 15...20°.

Для защиты берегов рек от размыва используют плоские ка­питальные укрепления, распола­гаемые на спланированных бере­говых откосах и опускающиеся в яму размыва при развитии рус­ловых деформаций. Берег, размы­ваемый на длине l, укрепляют по всей этой длине и еще вверх на расстояние 0,125l и вниз на 0,25l. Плоские укрепления обычно ра­ботают лучше поперечных струеотбойных сооружений.

Устройство искусственных уширений русел на мостовых переходах — одно из эффек­тивнейших регуляторов общего размыва, позволяющих при срав­нительно небольших затратах обеспечивать существенно меньшую глубину фундирования опор мостов. Размеры ис

кусственных уши­рений русел, не заносимых в течение десятилетий, определяют компьютерным расчетом по программе «Рур» (см. гл. 5) или упро­щенно (см. гл. 7).

На мостовых переходах через меандрирующие реки нередко приходится прибегать к спрямлению русел, особенно при пересе­чении осью перехода крутой излучины.

Необходимость спрямления русел рек наиболее часто возни­кает: при строительстве мостов на спрямлениях с целью улучше­ния гидравлической структуры потока в подмостовом отверстии; во избежание скорого подхода к насыпи смежных излучин, что может случиться при размещении моста на крутом повороте русла; по условиям удобства организации строительства, когда мост возводят на сухом месте и лишь после этого под ним устраивают спрямляющий канал; на действующих мостовых переходах с целью улучшения их работы.