содержание   ..  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  ..

§ 53. СТРУЕНАПРАВЛЯЮЩИЕ ДАМБЫ

Регуляционные сооружения, применяемые на мостовых переходах, можно разделить на две группы: регулирующие русловой поток и регулирующие пойменный лоток. Сооружения, относящиеся к первой группе, куда входят продольные и поперечные русловые сооружения, имеют на мостовых переходах через равнинные реки ограниченное применение.

Из сооружений, регулирующих пойменные потоки на мостовых переходах, применяют струенаправляющие дамбы и траверсы для защиты пойменных насыпей, а также водоразделительные дамбы для разграничения расхода между сооружениями, расположенными в общей пойме.

Рис. XI-4. Деформация русла на переходе через р. Вопь (цифры обозначают глубину от уровня поймы, цифры в кружках — проценты расчетного расхода по поймам и руслу)
 

Верховые струенаправляющие дамбы направляют пойменные потоки под мост и обеспечивают равномерное распределение размыва под мостом.

Низовые дамбы обеспечивают плавное и постепенное растекание потока, выходящего из-под моста.
Струенаправляющую дамбу устраивают, если расход, проходящий по данной пойме, составляет более 10—15% полного расхода. В противном случае роль струенаправляющей дамбы выполняет конус.

Если дамба не построена, несмотря на наличие поймы, расход ка которой требует устройства струенаправляющей дамбы (рис. XI-4), возникают значительные размывы вдоль земляного полотна и по подошве конуса, а непосредственно ниже моста возникает глубокий размыв.

Подмыв конуса весьма опасен, так как в результате его разрушения размывается насыпь подхода за устоем и поток его обходит.

Опоры моста также подвержены опасности разрушения — местные размывы у опор, возникающие с верховой стороны, усиливаются косиной течения, а общий размыв ниже моста угрожает подмыву опоры с низовой стороны.

По характеру направления струй дамбы разделяются на обтекаемые и отбойные. Обтекаемые применяют, когда поток должен быть направлен на участок отверстия моста, примыкающий к устою с той же стороны.

Отбойные применяют для отжатия потока от того же участка отверстия моста.

Рис. XI-5. Схема струенаправляющих дамб на мостовых переходах, запроектированных:
I — правильно; II — неправильно;
1 — живые сечения под мостом до размыва; 2 — то же, после размыва
 

Обтекаемые дамбы имеют криволинейное (эллиптическое) очертание, отбойные — прямолинейное. Выбор очертания дамбы определается условием создания под мостом после размыва живого сечения формы, близкой к прямоугольной.

Сфера применения дамб различного очертания видна из рис. XI-5, где показаны схемы переходов через реку с мощной правой поймой и слабой — левой.

На переходе, изображенном на рис. XI-5, а, отверстие моста размещено правильно: со стороны более мощной поймы больший пойменный участок отверстия моста. При назначении криволинейных обтекаемых дамб большего размера со стороны правой поймы и меньшего размера со стороны левой живое сечение под мостом после размыва имеет очертание ближе к прямоугольному, чем то же сечение до размыва.

Устройство прямолинейных дамб, на этом переходе приводит к концентрации всего потока в русловой части отверстия моста к сосредоточенному размыву и отложению наносов на срезке..

Переход, показанный на рис. XI-5, б, представляет собой тот же переход, но на нем в результате руслового процесса русло, бывшее ранее прямолинейным, искривилось и приблизилось к правобережному устою.

При устройстве со стороны правобережной поймы прямолинейной дамбы пойменный и часть руслового потока будут отжаты к средней части отверстия моста. Криволинейная левобережная обтекаемая дамба направит поток с левой стороны на прилегающий участок отверстия моста. В результате можно ожидать относительно равномерный размыв под мостом.

Замена прямолинейной правобережной дамбы криволинейной приведет к концентрации правопойменного потока в правой русловой части отверстия. В результате подмостовое русло после размыва будет иметь глубокий сосредоточенный размыв.

Обтекаемые дамбы рассчитывают по методу, разработанному А. М. Латышенковым [69], который анализировал различные предложения по расчету струенаправляющих дамб на мостовых переходах. Им установлено, что наилучшее обтекание дамб без отрывов и обратных токов дают дамбы эллиптического очертания с соотношением полуосей 1,5 и 2,0.

Работа прямолинейных дамб по отжиму потока от прилегающего участка отверстия моста требует изучения.

В 1968 г. в ЦНИИСе были проведены предварительные опыты с прямолинейными дамбами. Опыты проводили в лотке шириной

3,5 м с руслом шириной 30 см, расположенным у края лотка на жесткой модели мостового перехода. Предварительно рассчитывали размеры эллиптической обтекаемой верховой струенаправляющей дамбы ав и bн и устанавливали прямолинейную верховую дамбу длиной ав.



Опыты проводили с отверстиями мостов 50, 80, 120 и 200 см, при каждом отверстии с расходами 17,2—28,1 л/сек.

Опыты показали, что при длине верховой дамбы ав отжим по оси перехода близок к максимальной величине и касательная к граничной струе отжима близка к перпендикуляру к оси перехода (рис. XI-8, а). Опыты позволяют определить величину отжима А/м по длине дамбы ав и отверстию моста bм при одностороннем сжатии . по графику (рис. XI-8, б).

В соответствующих случаях возможна промежуточная форма дамб — криволинейная с прямой вставкой, примыкающей к устою.

При проектировании струенаправляющих дамб, особенно верховых, следует учитывать ситуационные особенности и в соответствии с ними изменять размеры дамб. Если голова рассчитанной струенаправляющей дамбы будет расположена вблизи протоки или озера, чтобы избежать значительных скоростей течения у головы дамбы, ее следует удлинить, усилив поперечное сечение дамбы в месте пересечения протоки или озера.

Местный размыв у головы дамбы возрастает с глубиной потока, поэтому голову дамбы следует располагать на возможно более высоких отметках.

Задачи струенаправляющих дамб на равнинных реках зависят от типа руслового процесса. На меандрирующих реках следует учитывать смещение меандр и их выключение вследствие прорыва перешейков между ними, что может вызвать изменение положения русла под мостом и необходимость переустройств дамб. На немеандрирующих реках такая необходимость менее вероятна.
В некоторых случаях мостовой переход трассируют с косиной к направлению потока: нормально к русловому, но косо к пойменному потоку (рис. XI-9, б), или нормально к пойменному потоку и с косиной к русловому (рис. XI-9, а). В случаях косых переходов задачей струенаправляющих дамб является такое направление потока, при котором обеспечивался бы равномерный общий размыв под мостом и минимальный местный размыв у опор.

Вопрос о компоновке регуляционных сооружений косых переходов разработан еще недостаточно. Наиболее надежным путем для выбора схемы регуляционных сооружений в этих случаях является моделирование.

При проектировании системы регуляционных сооружении на равнинных реках следует учитывать возможность использования древесной и главным образом кустарниковой растительности для направления пойменного потока в желаемом направлении. Для защитных лесонасаждений используются ивовые породы, имеющие широкое распространение.

Для регулирования потока используют естественную растительность на поймах, придавая ей необходимую форму путем вырубки излишней растительности.

Посадка деревьев и кустарников производится массивами для придания пойменному потоку желаемого направления, а также в виде продольных и поперечных полос для защиты сооружения от подмыва пойменным потоком и волнобоя [13].

На пересечениях предгорных, блуждающих рек в конусах выноса задачи струенаправляющих дамб сводятся к ограждению свала потока от моста к одному из подходов.

При решении этих задач возможны две схемы регулирования: в первой схеме поток воспринимается струенаправляющими дамбами в удалении от мостового перехода и постепенно подводится к нему, во второй схеме бытовой поток подходит непосредственно к мостовому переходу и воспринимается короткими, но сильно укрепленными дамбами и подходами.

Для переходов в конусах выноса (рис. XI-10) первая схема (рис. XI-10, а) включает струенаправляющие дамбы, доходящие до горловины ущелья и принимающие весь расход. Вторая схема (рис. XI-10, б) предусматривает трассу перехода выпуклой вниз по течению кривой, что обеспечивает направление всего потока вдоль подходов к мосту и мощные, но короткие грушевидные дамбы у моста.
 

Задачей струенаправляющих дамб на переходах через крупные блуждающие реки является направление потоков с участков живого сечения, обычно частей активно работающей зоны блуждания, перекрытых насыпью под мост.

Направление пойменных потоков под; мост на равнинных реках достигается сравнительно короткими входными дамбами, которые составляют в сумме 0,8—1,5 отверстия м0,ста

Такие размеры дамб (позволяют вписаться пойменным потокам, элементарные расходы которых в десятки ,раз меньше руслового, в отверстие моста.

Та же задача на блуждающих реках не может быть достигнута  короткими дамбами. Элементарные расходы на выключенных частях зоны блуждания равны бытовым элементарным расходам под мостом, поэтому вписаться под мост эти потоки могут постепенно лишь посредством дамб, которые доходах до, границ зоны блуждания, относительная длина которых достигает 4,0—5,0 отверстий моста.

 Дамбы должны быть достаточно мощными, чтобы противостоять размывам вдоль дамбы при прижиме потока (рис. XI-11, а). Иным решением (рис. XI-11, б) является дамба более леткой конструкции, но с траверсами (отбойниками) по всей длине, которые и воспринимают прижимы потока. При этом рещении следует считаться с местными размывами у голов траверсов.

При проектировании дамб должно быть обращено внимание на врезку головной части дамбы в берег во избежание обхода ее потоком.

Струенаправляющие дамбы на равнинных реках отсыпают из грунта шириной поверху не менее 2 м, крутизну речного откоса принимают не круче 1 : 2, пойменного 1 : 1,5.

В головной части для уменьшения местного размыва откос дам-' бы уполаживают до 1 : 3.

Верх дамб назначают исходя из отметки уровня, принимаемого к расчету, и учитывают подпор перед мостом, волну с накатом на откос и запас не менее 0,25 м.
 

Для укрепления откосов дамб, подверженных воздействию течения, применяют преимущественно железобетонные плиты. По подошве откосов целесообразно устраивать рисберму из каменной наброски. Объем наброски рассчитывают с тем, чтобы камня хватило расположиться по откосу на всю глубину размыва, а также, чтобы сверх того в рисберме оставалось бы достаточное количество камня для удержания плит на откосе от сползания.

Основания откосов защищают также бетонными или хворостяными тюфяками.

На предгорных, блуждающих реках применяют каменно-хворостяную кладку, бетонные блоки, габионы. В последнее время для продольных дамб проектируют оболочки большого диаметра, погружаемые с учетом размыва на значительную глубину.