Реконструкция существующих регуляционных сооружений (стр. 4 )

р%................................... 0,33  1,0  2,0  4  10  20  30  50

b...................................... 1,07  1,0  0,97  0,92  0,86  0,81  0,77  0,72

Приложение 3.5

ХАРАКТЕРНЫЕ УРОВНИ
воды, используемые при проектировании мостовых переходов

№ пп	Наименование	Условные обозначения	Назначение
1	Расчетный уровень воды (в естественных условиях)	РУВВр% или УВВр% р - вероятность расчетного расхода	а) определение гидравлических характеристик потока в отверстии и в районе перехода; б) возвышение над УВВр% конструкций моста; в) назначение бровок земляного полотна и регуляционных сооружений автодорожных мостовых переходов
2	Наибольший уровень воды (в естественных условиях)	То же при р - вероятность наибольшего расхода	Используется только при проектировании железнодорожных мостовых переходов: как поверочный при п. 1б и как основной при п. 1 в
3	Расчетный и наибольший уровень воды при ледовых явлениях (заторах, зажорах, наледях)	УBBр%	См. пп. 1 и 2
4	Подпертый расчетный и наибольший уровень воды	ПУВВр%	См. пп. 1 и 2 при расположении мостового перехода в зоне подпора от другой реки, гидротехнического сооружения, ветрового нагона и пр.
5	Расчетный судоходный уровень воды	РСУ	Уровень, от которого отсчитывается надводная высота подмостового габарита (высотное положение пролетных строений)
6	Наинизший судоходный уровень воды	НСУ	Низкий (меженный) уровень воды, гарантирующий (с учетом возможного дноуглубления) требуемую глубину судового хода в судоходных пролетах моста
7	Уровень низкой межени	УНМ	Высотное положение обреза фундамента опор; водохозяйственные расчеты (за расчетную принимают наинизшую межень обеспеченностью 99%)
8	Уровень средней межени	УСМ	Водохозяйственные расчеты
9	Уровень нижней подвижки льда	УНПЛ	Расчет опор на воздействие льда
10	Уровень высокого ледохода	УВЛ	Расчет опор на воздействие льда, границы облицовки
11	Рабочий уровень	РУ	Расчеты при составлении проектов организации строительства мостов

Приложение 4.1

Определение состава крупнообломочного аллювия

Гранулометрический состав крупнообломочного аллювия определяют весовым способом. Объем пробы должен быть не менее 1 м3. Гранулометрический состав определяют не менее чем на трех вертикалях в створе проектируемого моста.

При невозможности применить весовой способ гранулометрический состав аллювия определяют объемным методом , пользуясь которым необходимо при наличии в составе аллювия фракций <100 мм более 20% учитывать пористость этих фракций. При отсутствии лабораторных данных величину пористости принимают равной 30-40%.

Производят обмер всех крупных валунов d>100 мм подряд без сортировки. При этом фиксируют три размера каждого валуна, средний диаметр и объем валуна определяют по рис. 1.

В дальнейшем при камеральной обработке производят выборку по фракциям. Точный объем выработки не оговаривается. Полевые записи и результаты обработки помещают в прилагаемых формах и на рис. 2.

Форма 1

Наименование и номер выработки

Местоположение выработки:  км  пк+

Отметка поверхности земли

Размеры выработки: площадь  м2,

глубина h= м, объем=  м3

№ пп	Размеры камней, см	a´b´c	D, см	Объем камней Wкр, м3	№ групп
а	b	с

Форма 2

№ групп	Средний диаметр, мм	Количество, шт.	Общий объем Wкр, м3	%
	Сумма			100

Форма 3

Наименование и номер выработки

Номер лабораторной пробы

Глубина взятия пробы

Пористость грунта n=

Содержание крупных фракций (>100 мм)

---100=%

	Гранулометрический состав	Пересчет гранулометрического состава	Гидравлическая крупность
от до	d, мм	р, %	к	р, %	Sр	dp	w, см/сек	wp
По данным полевых измерений	500			Поправочный коэффициент К1=ркр:100=
	450						220
	400
	350						195
	300
	250						170
	200
	175						142
	150
	135						127
	120
	100	110						115
По данным лаборатории	70	85		Поправочный коэффициент К2=(100-Ркр):100=				100
	60						84
	50
	42,5						71
	35
	30						60
	25
	17,5						47
	15
	10						36
	5
	4						225
	3
	2,5						17
	2
	1,5						13
	1
	0,75						8
	0,5
	0,375						4
	0,25
	0,20						22
	0,15
	0,10						0,7
	0,05
	0,0275						0,048
	0,005
	0,0025						~0

Форма 4

Результаты расчета

Наименование и № выработок	Характерные диаметры, мм	Гидравлическая крупность w, см/сек
dmax	d10	d30	d50

Рис. 1. График для определения среднего диаметра и объема камней

Рис. 2. Клетчатка для построения гранулометрической кривой

Приложение 6.1

ПРИМЕРЫ
математического моделирования гидравлической работы эксплуатируемых и проектируемых мостовых переходов

Пример 1.

Существующая автомобильная дорога пересекает мостом водоток А, являющийся протоком в речной долине р. Б, и паромной переправой русло р. Б. В непосредственной близости от паромной переправы расположены подземные (под руслом) переходы газо - и нефтепроводов I-II класса. Этим вызвано смещение створа проектируемого моста через р. Б ниже паромной переправы. Такое решение, связанное также с приближением трассы дороги к воздушной линии, привело к пересечению водотока С с устройством еще одного моста.

В задачу математического моделирования входили обоснования и корректировка принятых проектных решений:

размеры отверстий через русла Б и С;

гидравлическая работа моста через р. С и необходимость в водоразделительной дамбе между руслами Б и С;

влияние мостов через р. Б и С на русловые деформации в русле р. Б в местах газо-, нефтепроводов;

изменение гидравлической работы моста через р. А в связи с мостами через р. Б и С;

русловые деформации в русле р. А в местах газо-, нефтепроводов;

необходимость в водоразделительной дамбе у моста через р. А.

Для моделирования протекания потока в речной долине р. Б использованы двумерные уравнения Сен-Венана, решаемые на ЭВМ методами численного интегрирования, и уравнения движения наносов.

Исходными данными для расчета явились отметки дна и коэффициенты шероховатости внутри элементов сетки, на которую разбивают всю исследуемую область (речную долину). В алгоритме использовалась так называемая регулярная прямоугольная сетка, которая делит всю область течения на продольники и поперечники (рис. 1, см. вклейку). Такая сетка удобна для ввода исходных данных и анализа полученных результатов и используется в ЦНИИСе при относительно (русел) нешироких речных долинах в областях с достаточно простой конфигурацией границ.

В программе границы непротекания (насыпь, водоразделительные дамбы и т. п.) являются границами элементов (т. е. линиями). Поэтому криволинейные сооружения, длина которых превышает их ширину, аппроксимируются ломаными линиями (см. рис. 1).

В качестве граничных условий в программе задают удельные расходы на одной (верхней) границе и уровни на другой (нижней) границе области. При этом для расчетов установившегося движения конечный результат не зависит от способа задания начальных условий (например, на входе можно задавать распределение удельных расходов по Шези или произвольно), поскольку течение формируется под влиянием граничных условий и через некоторое время стабилизируется.

Комплекс предусматривает возможность продолжения расчетов с контрольной точки; включает блоки контроля исходных данных и программу вывода результатов на печать, графопостроитель (рис. 2, см. вклейку) и графдисплей. Для персональных компьютеров (ПЭМВ) реализовано цветное графическое представление расчета на экране монитора.

Результаты математического моделирования позволили:

предложить сокращение моста через р. Б до отверстия, которое не будет оказывать неблагоприятного влияния на работу трубопроводов;

отказаться от предлагаемых первоначально в проекте специальных водоразделительных дамб для регулирования пойменного и руслового потоков на мостах через русла А и С; дамба может оказать даже негативное влияние на работу проектируемого моста через р. С.

Пример 2

В междуречье трех рек А, В, С в районе Крайнего Севера проектировалась автомобильная дорога M-N соответственно с тремя основными мостовыми переходами и несколькими дополнительными малыми мостами. Особенностями объекта являлись: а) большое отличие в размерах поймы и русел (общие размеры расчетной области 60´60 км, ширина русел 100¸300 м); б) возможность перетекания части расхода воды из бассейна реки А в бассейн рек В, С; в) наличие дополнительного притока воды непосредственно с расчетной площади; г) необходимость учета ветрового нагона и влияния нагонных и приливных явлений в заливе, куда впадают реки, на предмостовые подпоры и расходы воды проходящие через отверстия.

Целью исследований являлся выбор схемы мостовых переходов с учетом перераспределения расходов между отверстиями, величин подпора и размыва.

Для решения были разработаны специальная двухслойная математическая модель течения и комплекс программ "Паводок", позволяющие рассчитывать взаимодействие руслового (ниже бровок русел) и пойменного (выше бровок) потоков, перетекание воды из русла на пойму и обратно и т. п. Численное моделирование проводилось на сетках из треугольных элементов типа представленной на рис. 3. Сетка построена с учетом геометрии границ затопления русловой сети и проектируемой автомобильной дороги. Сетка строится автоматически с использованием специального комплекса программ "TRIANA". Наряду с расчетами мостовых переходов было проведено и моделирование течений в бытовых условиях, а также экспериментально и теоретически исследованы скорости размыва в вечномерзлых грунтах с учетом оттаивания. В результате были даны рекомендации по оптимальному проектированию трех мостовых переходов.

Рис. 1

Расчетная сетка конечных элементов: Цифрами в ячейках показаны отметки земли (в м); по контуру сетки - номера ячеек по осям Х и У; стрелками показан участок, где задан расход воды; волнистыми линиями - уровень; 1 - газопровод; 2 - нефтепровод; 3 - паромная переправа

Рис. 2. План скоростей течений, полученный на графопостроителе

Рис. 3. Расчетная сетка конечных элементов треугольного типа

Приложение 7.1

Спрямляющие клетчатки трехпараметрического гамма-распределения при соотношениях CS/Cp от 1 до 5

Рис. 1. Клетчатки вероятности, спрямляющая кривые обеспеченности при CS=0

Рис. 2. Клетчатки вероятности, спрямляющая кривые обеспеченности при CS=Cр

Рис. 3. Клетчатки вероятности, спрямляющая кривые обеспеченности при CS=1,5Cр

Рис. 4. Клетчатки вероятности, спрямляющая кривые обеспеченности при CS=2Cр

Рис. 5. Клетчатки вероятности, спрямляющая кривые обеспеченности при CS=3,0Cр

Рис. 6. Клетчатки вероятности, спрямляющая кривые обеспеченности при CS=4,0Cр