Rozmieszczenie przekrojów poprzecznych

(Cross Section Locations)

Procedura obliczenia mostów wymaga od użytkownika zdefiniowania czterech charakterystycznych przekrojów poprzecznych, które posłużą do obliczenia strat energii spowodowanych przez konstrukcję. Dodatkowo program tworzy na użytek obliczeń hydraulicznych dwa dodatkowe przekroje wewnątrz samej konstrukcji. Rozmieszczenie poszczególnych przekrojów (1, 2, 3, 4) w planie przedstawione zostało na rys. 5.1.

Rys. 5.1. Rozmieszczenie przekrojów przy obiekcie mostowym

Rys. 5.1. Rozmieszczenie przekrojów przy obiekcie mostowym

Dodatkowe przekroje poprzeczne należy zawsze umieszczać zarówno po stronie wody górnej jak i dolnej – dotyczy to zarówno mostów, jak i wszelkich konstrukcji mających znaczący wpływ na parametry przepływu. Pozwoli to na uniknięcie wpływu wprowadzonych przez użytkownika warunków brzegowych na obliczenia hydrauliczne wewnątrz konstrukcji.

Przekrój 1 umieszczony zostać powinien wystarczająco daleko poniżej konstrukcji, gdzie nie ma już ona wpływu na charakter przepływu (gdzie przepływ jest w pełni rozwinięty). Jego odległość od konstrukcji $L_e$ powinna zostać ustalona na podstawie obserwacji zachowania się strumienia w czasie wezbrania – istnieje wszakże kilka kryteriów jej określenia w przypadku, gdy dane obserwacyjne nie są dostępne.

Jedno z nich stanowi, że odległość ta nie powinna być mniejsza od szerokości światła mostu (odc. $BC$, rys. 5.1). USACE proponuje natomiast aby dystans ten wynosił około czterokrotną długość przyczółka (średnia z odc. $AB$ i $CD$, rys. 5.1). Należy zwrócić uwagę na fakt, że długość ta zależy od kąta natarcia strumienia na przyczółek, jego kształtu oraz natężenia przepływu i prędkości strumienia.

Aby z kolei straty związane z tarciem na odcinku przejściowym obliczone zostały prawidłowo, odległości pomiędzy sąsiednimi przekrojami nie może być zbyt duża – w przypadku długiego odcinka przejściowego, należy na jego długości umieścić dodatkowe przekroje pośrednie i określić na nich pola jałowego przepływu.

Przekrój 2 umieszczony winien być w niewielkiej odległości poniżej konstrukcji mostu (zwykle w stopie skarpy przyczółka). Reprezentuje on czynną część przekroju, tuż za przejściem strumienia przez most.

Przekrój 3 analogicznie do 2 – powyżej konstrukcji mostu. Dystans pomiędzy mostem a przekrojem, powinien odpowiadać odcinkowi, na którym zachodzi nagłe przyspieszenie i zwężenie strumienia do rozmiarów odpowiadającym światłu mostu.
W przypadkach obliczania przepływów niskich bądź ciśnieniowych, przekroje 2 i 3 prowadzą przepływ jedynie częściowo. Aby uwzględnić ten fakt należy zdefiniować na nich pola jałowego przepływu (ang. ineffective flow area).

Przekrój 4 jest górnym przekrojem w którym strugi są jeszcze w przybliżeniu równoległe, a przepływ odbywa się całą częścią przekroju. Zwężenie strumienia zachodzi na odcinku o mniejszej długości, niż jego ponowne rozwinięcie się. Podobnie jak w przypadku przekroju 1, tutaj również, jego położenie ustalone powinno być na podstawie obserwacji wód wezbraniowych. Jeżeli nie mamy takiej możliwości USACE proponuje przyjąć jako odległość pomiędzy przekrojami 3 i 4 ($L_c$), długość przyczółka (odc. $AB$ i $CD$, rys. 5.1).

W obliczeniach wykorzystywane są również wygenerowane automatycznie przez HEC-RAS dwa dodatkowe przekroje wewnątrz konstrukcji mostu. Geometria przekroju mostowego jest kombinacją przekrojów granicznych (2 i 3) oraz geometrii konstrukcji samego mostu. Składają się na nią : konstrukcja nośna mostu (ang. deck) i umieszczona na niej droga, nachylenie skarp przyczółka oraz filary mostu. Jeżeli geometria konstrukcji mostu jest różna po stronie wody górnej i dolnej, istnieje możliwość uwzględnienia tego faktu w modelu. Wówczas geometria generowanych wewnątrz konstrukcji przekrojów jest kombinacją przekroju 2 i geometrii przekroju mostu po stronie wody dolnej oraz przekroju 3 i geometrii przekroju mostu po stronie wody górnej.