        Ориентируясь на линию ФУ, выбирают положение оси поплавкового колодца так, чтобы длина соединительного устройства была минимальной, а при форсированном уровне не происходило бы подтопления измерительного павильона. Надо иметь в виду, что оптимальное расположение сооружения иногда требует производства срезок грунта или, наоборот, его подсыпки для подъема павильона на более высокие отметки.
        По положению минимального уровня воды (или нижней поверхности ледяного покрова, если она ниже летней межени и сооружение должно работать круглогодично) назначается отметка нижней части соединительного устройства и дна поплавкового колодца (с учетом глубины приямка).
        Исходя из получившейся глубины колодца, устанавливают его минимальные внутренние размеры (см. п. 2.1.2), а в зависимости от мутности потока и длины соединительного устройства назначают его тип и решают вопрос о необходимости включения в проект дополнительных элементов, таких как колодцы, отстойники.
        Используемые для устройства колодцев стандартные железобетонные кольца или металлические трубы в расчете прочности не нуждаются. Квадратные колодцы и соединительные лотки высотой до 2,5 м, изготавливаемые на месте из монолитного железобетона, по конструктивным соображениям должны иметь толщину стенок не менее 20 см, а толщину дна не менее 30 см, что также обеспечивает им необходимый запас прочности.
        Рабочий диапазон УСУВ считается от УМ до УВВ. При временном подъеме воды выше УВВ установка может не работать, если такое ограничение возникает со стороны приборного оснащения, однако целостность сооружения должна сохраниться и при наступлении ФУ.
        Проектирование расходомеров предусматривает выполнение гидравлического, гидротехнического и статического расчетов.
        Гидравлический расчет преследует цель определения формы, размеров и высотного положения водопропускных частей сооружения. Отметим, что при проектировании водосливов с тонкой стенкой необходимо установить и размеры элементов крепления нижнего бьефа (водобоя, рисбермы). Методика выполнения гидравлических расчетов водосливов, лотков и контрольных сечений рассмотрена в пп. 3.2-3.5.
        Гидротехнический расчет выполняют для определения минимально необходимой длины подземного контура сооружения, гарантирующей отсутствие суффозии; для выяснения размеров противофильтрационных элементов (шпунтов, понура), если в них окажется необходимость, и для вычисления взвешивающего и фильтрационного противодавлении. Методика гидротехнического расчета изложена в п. 3.2.2.
        Опыт показывает, что гидротехнический расчет в полном объеме необходим только при проектировании сравнительно высоконапорных расходомеров, коими являются водосливы с тонкой стенкой в бетонной несущей конструкции. Для таких же водосливов в деревянной несущей конструкции требуется определение только размеров противофильтрационных элементов. Это же относится и к водосливам Крампа и гидрометрическим лоткам, которые будучи сооружениями малонапорными и со сравнительно протяженным подземным контуром, вообще редко нуждаются в понурах и шпунтах.
        Статические расчеты делают для определения прочности и устойчивости сооружений. Их проводят после гидравлических и гидротехнических расчетов, т. е. когда уже ясна общая схема сооружения и его основные размеры.
        Водосливам с тонкой стенкой в деревянной несущей конструкции (см. рис. 3.4) устойчивость и прочность обеспечиваются за счет шпунта, который должен выдерживать максимальную нагрузку N, создаваемую разностью давлений воды на него со стороны верхнего и нижнего бьефов. Горизонтальную силу Р, которую может выдержать шпунтовая стенка, находят по формуле (12.16). Для устойчивости сооружения требуется, чтобы

. Прочность шпунта рассчитывают по формулам (12.17) и (9.34).
Конструкция водослива с тонкой стенкой в железобетонном исполнении (см. рис. 3.5) имеет коробчатую форму. Устойчивость, такой коробки оценивается на сдвиг (так же, как устойчивость, подпорной стенки) по коэффициенту устойчивости

(формула 12.8). Сдвигающей силой здесь будет разность давления воды со стороны верхнего и нижнего бьефов. Удерживающую силу- силу трения

- вычисляют так:

где G - вес дна и боковых стенок водослива;

- вес воды, находящейся в пределах сооружения; W - суммарное противодавление (взвешивающее и фильтрационное) на подошву сооружения; f - коэффициент трения.
        Давление грунта на подземные части основания сооружения и на боковые стенки при расчете устойчивости водослива часто не учитывают, что обеспечивает дополнительный запас устойчивости сооружения.
        Устойчивость на сдвиг лотков заведомо обеспечена и расчетом не проверяется.
        Боковые железобетонные стенки водосливов, лотков и контрольных сечений должны обладать прочностью, достаточной для противодействия активному давлению грунта. По конструктивным соображениям толщину этих стенок делают не менее 20 см. Если учесть, что в стандартных водосливах и лотках высота стенок может лишь не намного превышать 1 м (в связи с ограничением по максимальным напорам воды), то армирование стенки десятью стержнями диаметром 10-12 мм на 1 п. м длины стенки обеспечивает ей необходимую прочность.
        У контрольных сечений высота стенок может быть значительно больше 1 м, поэтому их надо рассчитывать на прочность. При этом стенка рассматривается как консольная балка, заделанная в основание сооружения и испытывающая нагрузку, изменяющуюся от нуля у верха стенки до максимального значения, интенсивностью

у основания стенки. Величину

рассчитывают по формуле (12.3), а максимальный изгибающий момент по формуле

где Н - глубина стенки.
        Далее, задавшись толщиной стенки, определяют необходимую степень ее армирования, как это изложено в главе 13.
        Проектирование гидрометрических переходов (мостиков) заключается в выборе типа мостика, определении его высотного положения и расчете на прочность, жесткость или устойчивость всех элементов мостика, испытывающих нагрузки.
        На поперечном профиле реки, вычерченном по выбранному створу строительства сооружения (рис. 14.1 б), наносят положения расчетного уровня высоких вод (УВВ) и форсированного уровня (ФУ), соответствующего расходу 1 %-ной обеспеченности. Ориентируясь на положение УВВ, в соответствии с рекомендациями п. 4.1.1 определяют высотное положение низа пролетного строения моста и теперь уже по точкам пересечения этой линии с берегами выбирают местоположение опор, стремясь к тому, чтобы пролет мостика L оказался минимальным. В зависимости от получившейся величины пролета назначают тип пролетного строения моста (см. главу 4).
        Форсированный уровень также не должен достигать пролетного строения, но он частично может затапливать опоры. Если ФУ наступает одновременно с ледоходом, то в этом случае перед опорами необходимо устанавливать защитные сооружения в виде .ледорезов из кустов свай и т. п. Поверхность грунта вокруг опор требует защиты от размыва путем устройства каменной отмостки или бутобетонной плиты.
        Расчет элементов пролетного строения мостика производят в той последовательности, в которой элементы воспринимают нагрузку. Поясним это примерами.
        Балочный гидрометрический мостик (см. рис. 4.1) должен перекрыть пролет L = 7,2 м. Назначаем ширину мостика (расстояние между осями прогонов) b = 0,8 м, расстояние между поперечинами l = 1,2 м. В качестве временной нагрузки принимаем нагрузку от толпы людей, которая согласно СНиПу имеет интенсивность 0,004

(400

).
Первым нагрузку воспринимает настил. С него и начнем расчет мостика. Выберем для настила доски толщиной t = 4 см и проверим их прочность.
Будем рассматривать участок настила как балку, свободно лежащую на двух соседних опорах-поперечинах. Следовательно, расчетный пролет настила l равен 1,2 м. Собственный вес настила в виду его незначительности здесь можно не учитывать. Коэффициент перегрузки для временной нагрузки равен 1,25. Расчетное сопротивление на изгиб для досок по табл. 9.2 равно

Расчетная нагрузка на 1 м погонной длины настила составит:

Максимальный изгибающий момент от равномерно распределенной нагрузки находим по формуле (С) п. 9.6.2 (стр. 167):

Момент сопротивления W для настила, имеющего в поперечном сечении форму прямоугольника, вычисляем согласно приложению 3 по формуле

Здесь коэффициент k = 0,85 учитывает наличие щелей между досками настила.
Напряжение, возникающее в настиле, и проверку его прочности выполним по выражению (9.34)

        Таким образом, в рассматриваемом мостике настил из досок толщиной 4 см с большим запасом выдерживает нагрузку. Однако использовать для настила доски толщиной меньше 3-4 см не рекомендуется в связи с их недолговечностью.
        От настила нагрузка передается на поперечину, которую также рассмотрим как балку, свободно лежащую на двух опорах-прогонах и имеющую пролет b, равный 0,8 м. Примем поперечное сечение деревянной поперечины квадратным со стороной а = 8 см.
        Нагрузка на поперечину будет собираться с площади настила, заштрихованной на рис. 14.2. Эта нагрузка имеет постоянные и временные составляющие. К первым относятся вес настила и вес поперечины, которые берутся с коэффициентом перегрузки 1,1 (вес 1

сосны

взят по справочнику).

Рис. 14.2. Схема к расчету нагрузок на поперечину мостика.

Указанные нагрузки, приходящиеся на 1 м погонной длины поперечины, равны.

Временная нагрузка составит:

Полная нагрузка на 1 п. м поперечины будет:

Далее, как и в расчете настила, определяем изгибающий момент, момент сопротивления и напряжение:

Поперечина нагрузку выдерживает. Усилия от поперечин в виде их опорных реакций передаются на прогоны. Для изготовления прогона возьмем брус сечением 20х22 см. 1 м погонной длины его будет весить

Опорную реакцию поперечины вычислим по формуле (А) п. 9.6.2. Получим:

Опорные реакции поперечин являются для прогона сосредоточенными силами. Но так как поперечин много и они равномерно расставлены по всему прогону, то для удобства расчетов приведем сосредоточенные силы к равномерно распределенной нагрузке:

Полная нагрузка на 1 м погонной длины прогона будет:

Затем выполняем расчет так, как это делали для настила и поперечины:

Прогон нормальные напряжения выдерживает. Проверим его еще и на касательные напряжения

. По формуле (В) п. 9.6.2 найдем максимальную перерезывающую силу Q:

Касательное напряжение вычислим по выражению (9.32):

Условие прочности соблюдается и здесь.
Наконец, проверим прогон на жесткость. Для прогонов относительный прогиб f/L должен находиться в пределах 1/400- 1/500. По формуле (9.36) (для рис. 9.36 г) найдем стрелу прогиба:

Таким образом, выбранные размеры поперечного сечения прогона не обеспечивают требуемой жесткости. Придется увеличивать сечение до 26х28 см. (Изменение веса 1 м погонной длины прогона незначительно и его можно не учитывать). Тогда

Прогон подобран. Перила мостика обычно не рассчитывают. Их делают из брусков толщиной не менее 5 см.
Подвесной гидрометрический мостик. После определения отметки низа пролетного строения моста, так как это рекомендовано в начале настоящего раздела, назначают высоту, каната а над настилом посередине мостика. Обычно а лежит в пределах 0,8-1,2 м. Затем выбирают стрелу провеса каната f (см. п. 4.1.3) и в зависимости от этого, а также от намеченного на поперечном профиле местоположения опор, определяют высоту опор и назначают места для закладки якорей. Далее задают ширину моста и расстояние между подвесками. Длину подвески у вычисляют по формуле

здесь дополнительно обозначены: х - расстояние от середины пролета (т. е. от точки наибольшего провисания троса) до рассчитываемой подвески;

- длина, необходимая для заделки концов подвески к канату и к поперечине (зависит от конструктивного решения заделки).
Расчет настила и поперечин подвесного мостика выполняют точно так же, как балочного. Опорная реакция поперечины N используется для определения площади сечения (диаметра) металлической подвески, работающей на осевое растяжение

Далее, сложив опорную реакцию поперечины N со средним весом одной подвески

, получим усилие, передаваемое подвеской на канат

Приводим это усилие к равномерно распределенной нагрузке по длине каната

Задав предварительно диаметр каната по ГОСТу (приложение 4 табл. 4), определяем вес его 1 м погонной длины

и далее вычисляем полную нагрузку на 1 м погонной длины каната:

Теперь по формулам (11.1)-(11.4) и (11.14) находим усилие в канате и подбираем его диаметр. Якорь мостика рассчитывают в соответствии с рекомендациями главы 12. 1.
Для расчета опоры необходимо знать давление, оказываемое канатом на уравнительный ролик. Это давление равно равнодействующей от усилий в двух ветвях каната, одна из которых направлена к реке, другая - к якорю. Усилия в обеих ветвях принимаются одинаковыми по величине и равными -

, определенному по формуле (11.14). Зная по схеме мостика направление ветвей каната у опоры, величину и направление равнодействующей находят графически по правилу параллелограмма. Затем, в зависимости от принятой конструкции опоры, определяют вид деформации, испытываемой каждым элементом опоры, находят действующие на элементы усилия и по формулам для расчета напряжений при соответствующих деформациях вычисляют размеры поперечных сечений элементов опоры.
Проектирование люлечных переправ осуществляется так же, как подвесных гидрометрических мостиков и начинается с определения высотного положения люльки на поперечном профиле реки в соответствии с рекомендациями п. 4.2.3. Затем намечают места опор и якорей, назначают стрелу провеса несущих канатов и приступают к подбору их диаметра по указаниям главы 11. При этом, определяя усилие в канате двухтросовой переправы по формулам (11.7)-(11.10), в качестве сосредоточенной силы Р берут половину веса люльки с оборудованием и людьми (в зависимости от размеров люльки этот вес составляет 2,5-3 кН) и умножают его на коэффициент перегрузки 1,25.