Основы автоматизированных расчётов мостовых переходов

Лекция 8

ОСНОВЫ  АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ  РАСЧЁТОВ

 МОСТОВЫХ  ПЕРЕХОДОВ

1 Виды расчётов искусственных сооружений

2 Гидромеханические расчёты мостовых переходов

3 Расчёты мостов по методу предельных состояний

4 Температурные расчёты мостов

1 Виды расчётов мостовых переходов

Расчёты искусственных сооружений подразделяются на два вида, согласно схеме, показанной на рисунке 1.

Гидромеханические расчёты мостовых переходов позволяют установить размеры моста и произвести компоновку мостового перехода. Они включают в себя гидрологические, морфометрические и русловые расчёты.

На следующем этапе производят расчёты элементов мостового перехода, в частности моста на прочность и устойчивость, т.е. проводят расчёты конструкций по предельным состояниям.

Ещё в 60-е годы прошлого века в нашей стране были сделаны попытки автоматизировать проектирование автодорожных мостов. Однако в настоящее время мостовые отделы проектных организаций, начавшие внедрение автоматизации значительно раньше дорожных, отстают от них и это отставание с течением времени увеличивается. Такое положение связано с тем, что имеющиеся компьютерные программы являются расчётными. Разделение проектировщиков мостов на конструкторов и расчётчиков нарушает непрерывный процесс проектирования. Перед проектировщиками сейчас стоят задачи по разработке и внедрению проектирующих программ, в результате использования которых проектировщики мостов будут одновременно конструировать и рассчитывать эти конструкции одновременно.

2 Гидромеханические расчёты мостовых переходов

Гидромеханические расчёты мостовых переходов реализованы в комплексной методике, которая включает в себя:

- расчёт во времени общих размывов,

- построение кривых свободной поверхности потока с учётом размывов в русле,

- расчёт возможных русловых деформаций на значительном протяжении вверх и вниз от оси моста.

Основа методики – одновременное решение трёх дифференциальных уравнений, описывающих законы сохранения.

Первое уравнение – уравнение баланса наносов. Оно описывает закон сохранения твёрдой фазы (твёрдых частиц грунта) в речном потоке:

.                                                     (1)

Второе уравнение – уравнение неразрывности (уравнение Сен-Венана). Оно описывает закон сохранения жидкой фазы (ненарушения сплошности воды):

.                                                          (2)

Третье уравнение – уравнение неравномерного течения. Оно описывает закон сохранения количества движения:

 .                                        (3)

В уравнениях введены обозначения:

t – координата по времени, с;

x – координата по ширине русла, м;

y –  координата по длине реки вверх и вниз по течению от мостового перехода, м;

В – ширина русла (фронта переноса наносов), м;

h – глубина речного потока, м;

ω – площадь живого сечения речного потока, м²;

i – бытовой уклон свободной поверхности реки;

Q – расход воды, м³/с;

G -  расход наносов руслоформирующих фракций, м³/с;

v – средняя по сечению скорость воды, м/с;

α – корректив кинетической энергии (Кориолиса);

α₀ – корректив количества энергии (Бусинеска);

К – расходная характеристика;

g – ускорение свободного падения.