Методические указания по пропуску льда через строящиеся гидротехнические сооружения со 34. 21. 145-2003 (стр. 7 из 15)
, (26)где L — расстояние от входа в сужение до гребенки.
Формула (25) применима для русел с коэффициентом шероховатости n = 0,03 - 0,04 и при hd / h < 0,1.
5.12. Минимальная ширина ледосбросного фронта гребенок с низким порогом на реках шириной 150 — 500 м принимается равной 0,2 В, а при ширине реки более 500 м — равной 0,16 В, где В — ширина русла перед стеснением.
5.13. При ширине пролетов гребенки от 6 до 30 м толщина ее быков может достигать 8 — 10 м. Применение сглаженных плановых очертаний верховых оголовков быков (полуциркульных, в виде треугольника и многоугольника) способствует улучшению условий их обтекания и пропуска льда.
5.14. При выдвижении быков от верховой грани гребенки в сторону верхнего бьефа в первом приближении на основе зависимостей (19) и (21) следует учитывать изменение перепада уровней воды перед гребенкой для различных расходов воды в ледоход.
5.15. Отметка порога в пролетах гребенки должна быть такой, чтобы глубина воды над порогом обеспечивала свободное прохождение льда в нижний бьеф. Для предотвращения повреждения порога гребенки сбрасываемым льдом минимальное значение напора над его гребнем Нмин, следует определять по формуле
Hмин = 1,5 hd + 0,2 l1, м, (27)
в которой l1 — длина ледяных полос, а толщина льда hd принимается с учетом смерзания льдин в пакеты.
5.16. Низ строений в пролете гребенки для предотвращения повреждения льдом должен возвышаться над поверхностью воды при максимальном расходе ледохода не менее, чем на 3 — 4 м.
Расчет ледовых нагрузок при пропуске льда через гребенки бетонных плотин
5.17. Нагрузка Fb,f, MH от движущейся льдины на бык с вертикальной передней гранью (рис. 8) или другой вертикальный элемент сооружения любой протяженности (напорная грань водосливной плотины, затвор, шпунтовая стенка, забральная балка и др.) приложена в точке, заглубленной под уровень воды на 0,4hd, где hd — толщина льда, и определяется по формуле
Fb,i = se bd hd, (28)
где sе — эффективное давление льда, МПа, определяемое выражением
; (29)m — коэффициент формы передней грани элемента сооружения в плане, определяемый для передних граней в виде треугольника с углом заострения в плане 2g по выражению m = 1 - 0,79 (1 - 2g / 180); для передних граней в виде прямоугольника m = 1, а для передних граней в виде многогранника или полуциркульного очертания — m = 0,82; kv,c — коэффициент скорости деформации льда при сжатии, принимаемый по табл. 31, СНиП 2.06.04-82* (1995 г.); kd — коэффициент снижения прочности льда после первой подвижки ледяного покрова, принимаемый в соответствии с рекомендациями, приведенными в Примечании 4 к «Основным положениям» раздела 5* СНиП 2.06.04-82* (1995 г.); tu — температура на границе снег (воздух) - лед, °С, принимаемая как в формуле (116), СНиП 2.06.04-82* (1995 г.).
Рис. 8. Схема приложения нагрузки от движущейся льдины на бык с вертикальной передней гранью:
а — план; б — разрез
5.18. Нагрузка на бык с вертикальной передней гранью, порог гребенки или другой вертикальный элемент сооружения (напорная грань водосливной плотины, затвор, шпунтовая стенка, забральная балка и др.) определяется:
от движущегося затора — по формуле (138);
от движущегося льда — по формуле (140) СНиП 2.06.04-82* (1995 г.).
Рис. 9. Схема приложения нагрузок от движущейся льдины на бык с наклонной ледорезной гранью:
а — план; б — разрез
5.19. Нагрузка от движущейся льдины на бык с наклонной ледорезной гранью (рис. 9) определяется по формулам:
а) горизонтальная составляющая нагрузки
Fh = kf kv,f kd Rf bd hi tgb; (30)
б) вертикальная составляющая нагрузки
Fv = Fh ctgb, (31)
где kf - коэффициент формы ледореза, принимаемый по табл. 8; kv,f и kd — коэффициенты, принимаемые в соответствии с указаниями п. 4.19; Rf — прочность льда при изгибе, принимаемая при отсутствии данных специальных испытаний равной 0,5 МПа; b — угол наклона ледорезной (передней) грани элемента сооружения к горизонту, град.
5.20. Нагрузка от движущегося тороса на бык с наклонной ледорезной гранью определяется по формулам (10) - (16.) Точка приложения нагрузок от движущейся льдины на бык с наклонной ледорезной гранью так же заглублена под уровень воды на 0,4hi.
6. ПРОПУСК ЛЬДА ЧЕРЕЗ СТРОИТЕЛЬНЫЕ ГЛУБИННЫЕ ВОДОСБРОСЫ
6.1. Для обеспечения пропуска или задержания льда перед глубинным водосбросом в зависимости от гидравлических условий его работы необходимо проверить или уточнить:
предельное заглубление пролетов водосброса под уровень верхнего бьефа;
общую ширину ледосбросного фронта;
размеры выдвижения быков в сторону верхнего бьефа;
критические скорости течения по условиям подныривания льда.
6.2. При проектировании глубинных водосбросов различают два основных гидравлических режима их работы: безнапорный и напорный, которые в существенной мере определяют гидравлические и ледовые условия их работы. В случае безнапорного режима работы условия пропуска льда через глубинные водосбросы в основном такие же, как и в случае пропуска его через гребенку. Некоторые отличия в работе безнапорных глубинных водосбросов по сравнению с гребенкой могут иметь место при глубинах наполнения, близких к высоте водосброса. При остановке льда у входного сечения в этом случае может произойти забивка верхней части поперечного сечения, что может привести к резкому росту уровней воды. Характер этой забивки и степень заполнения поперечного сечения льдом можно установить лишь на основе экспериментальных исследований.
6.3. В зависимости от конкретных условий напорные глубинные водосбросы являются водосбросным трактом, предназначенным также и для пропуска льда в нижний бьеф.
6.4. При пропуске льда через глубинные водосбросы необходимо обеспечивать снижение предела прочности льда перед сооружениями с целью улучшения дробления ледяных полей до небольших льдин, способных подныривать в эти водосбросы.
6.5. Значение предельного заглубления потолка глубинных водосбросов, при котором прекращается подныривание льдин и которое отсчитывается от их потолка сразу же за скруглением входного оголовка, устанавливается по следующему соотношению (рис. 10)
, (32)где а — высота глубинного водосброса сразу же за скруглением входного оголовка, м; x — эмпирический коэффициент, равный обычно 4,0 м0,5, а для глубинных водосбросов, выполненных со спаренными входными отверстиями, равный 5 м0,5.
Примечание: 1. При наличии перед входом в глубинные водосбросы интенсивных вихревых воронок значения Hk необходимо увеличивать в 1,5 раза;
2. Образование вихревых воронок происходит более интенсивно при наличии вынесенных в сторону верхнего бьефа быков и косом подходе потока к сооружению; особенно интенсивные воронки возникают, если выносные быки предусмотрены перед спаренными пролетами глубинного водосброса; условие (32) справедливо при работе глубинного водосброса полным сечением.
6.6. При необходимости пропуска через глубинные водосбросы больших объемов льда на реках с тяжелыми ледоходами затопление потолка входного сечения не должно превышать высоты водосброса, т. е. Hk £ a (см. рис. 10).
6.7. Критическая скорость течения воды, при которой льдины начинают подныривать под преграду в виде остановившегося ледяного поля перед плотиной с глубинными водосбросами, определяется по формуле
. (33)6.8. Пропуск льда через глубинные водосбросы, неподтопленные со стороны нижнего бьефа, возможен, если отношение а/H больше значения (а/Н)1, определенного по следующей формуле
. (34) 
Рис. 10. Схема глубинных водосбросов
а — план; б, в — разрезы по неподтопленному и подтопленному глубинным водосбросам;
1 — котлован II очереди; 2 — глубинный водосброс; 3 — расчетное входное сечение;
4 — входной оголовок; 5 — бетонная плотина
Значения а/Н в этой формуле в зависимости от l/Н, hd/l и b/Bk устанавливаются по графикам, представленным на рис. 11, а коэффициентов y1 и y2 - на рис. 12. В формуле (34) и на указанных рисунках приняты следующие обозначения: H = Hk + a — напор на входном пороге глубинного водосброса, м; b и Bk — ширины входного сечения водосброса и части подходного участка, приходящейся на каждый глубинный водосброс (при работе всем фронтом глубинных водосбросов в большинстве случаев Bk = b', м; b' — расстояние между осями глубинных водосбросов в плане, м; hd и l — толщина и длина льдин, м.