H, м
|
в
|
е
|
w
|
|
0,2
|
1,74
|
1,80
|
0,204
|
0,0049
|
0,4
|
2,40
|
2,57
|
0,565
|
0,075
|
0,6
|
2,86
|
3,18
|
1,02
|
0,37
|
0,8
|
3,69
|
1,525
|
1,11
|
1,0
|
3,46
|
4,16
|
2,08
|
2,6
|
1,2
|
3,67
|
4,59
|
2,66
|
5,13
|
1,4
|
3,82
|
5,00
|
3,26
|
9,07
|
1,5
|
3,87
|
5,19
|
3,56
|
11,66
|
Делаем проверку, чтобы не получился полунапорный или напорный
режим.
Глубина потока в сжатом сечении.
Напор воды перед трубой:
м
Проверка выполняется
Критический уклон:
Сначала вычисляем для
Определим гидравлический радиус. м
Определим коэффициент Шези. где n=0.012-0.014
Критический уклон
Находим уклон трубы
Находим скорость и глубину потока на выходе из трубы.
м/c
м
.7 Определение длины искусственного сооружения
При высоте насыпи Нн ≤ 6,0 м длина трубы l без оголовков
где В-ширина земляного полотна, т - коэффициент заложения откоса, - уклон трубы, принимаемый равным уклону
бассейна перед сооружением, - толщина стенки оголовка, - угол между осями дороги и трубы.
Полная длина трубы вычисляется
, где длина оголовков.
3.8 Проектирование укрепления за малым искусственным сооружением
При растекании воды за малым искусственным сооружением ее скорость
возрастает примерно в 1,5 раза, что вызывает размыв русла. Защита от размыва
заключается в правильном выборе типа и размеров укрепления. Наиболее
экономичными являются короткие укрепления, заканчивающиеся предохранительным
откосом, с каменной наброской.
Укрепление устраивают из железобетонных плит, монолитного бетона
или мощением. Тип укрепления подбираем по расчетной скорости потока.
Далее назначаю длину укрепления lукр. За
трубой длина укрепления должна быть в пределах (3 - 4) в, где в-диаметр круглой
трубы.
Толщина укрепления: м,
где hвых - глубина потока на выходе из трубы
Глубина размыва определяю следующим образом. Сначала вычисляется
параметр
где а - угол растекания воды, не
превышающий 45 градусов; в-ширина водопропускного отверстия.
Для него из таблицы выбирается значение параметра Тогда глубина размыва определится по формуле
Глубина заложения предохранительного откоса
- короткое укрепление;
- предохранительный откос;
- каменная наброска.
4. Проектирование мостовых переход чрез большие и
средние водотоки
.1 Определение расчетного
расхода и расчетного уровня воды
Расчетный расход Qp и соответствующий ему
расчетный уровень высоких вод РУВВ определяю графоаналитическим способом в
следующем порядке:
. На миллиметровой бумаге формата A3
(297x420 мм) в левом верхнем углу вычерчиваю поперечное сечение водотока по оси
мостового перехода (морфоствор). Наношу свободную поверхность воды
соответствующая уровню меженных вод УМВ, отметка дна водотока по оси мостового
перехода. Морфоствор делю на части пунктирными линиями по границе разлива при
УМВ левую пойму лп, главное русло гр и правую пойму пп.
. В таблицу, расположенную в правом нижнем
углу схемы, в убывающем порядке заношу значения максимальных глубин воды,
зарегистрированные в течение 20 лет наблюдений. Затем вычисляют
среднеарифметическое значение максимальных глубин h.
=3,79 м.
где hi - данные водомерного
поста
. На чертеж морфоствора наношу уровни
свободной поверхности воды, соответствующие характерным глубинам воды
максимальной hmax, минимальной hmn и двум средним, наиболее близким к
среднеарифметическому значению.
,
4. Для каждой характерной глубины воды и части морфоствора (лп,
гр, пп) определяю ширину зеркала воды В, площадь живого сечения , среднюю глубину воды ; скорость протекания воды , где - коэффициент ровности в частях морфоствора, i - уклон свободной поверхности; расход воды . Результаты расчетов свожу в таблицу,
помещаемую под чертежом морфоствора.
5. Вычисляю суммарный расход воды в
сечении водотока
где - расходы, проходящие по частям
морфоствора (левую пойму, главное русло и правую пойму соответственно).
6. Используя полученные значения 4-х
характерных глубин и соответствующих им расходов, в правом верхнем углу схемы
строю график зависимости Q =f(h).
С его помощью далее определяю расходы воды в реке для оставшихся 16-ти глубин
7. Вычисляют среднее значение расхода , Модульные коэффициенты, эмпирические значения вероятности
;
где - расход воды, соответствующий глубине ; j - порядковый номер члена
ранжированного ряда, n=20 лет.
Результаты вычислений заношу в таблицу ниже графика зависимости Q = f(h)
8. Определяю коэффициент вариации
. Для вычисленного значения Сv из таблицы закона трехпараметрического распределения выбираю 3
теоретических кривых трехпараметрического закона распределения при соотношениях
Cs/CV=2, Сs/Cv=3, Cs/CV=4, где Cs -
коэффициент асимметрии.
. На клетчатке вероятностей строю графики выбранных теоретических
кривых распределения. Туда же наношу значения модульных коэффициентов Кj и соответствующие им вероятности РЭj
(строю эмпирическую кривую).
. Анализируя построенные графики, устанавливаю ближайшую к
эмпирической теоретическую Cs/Cv=2 кривую и принимают ее в качестве
расчетной.
По таблице определяют вероятность превышения Р=3%, соответствующую
данной категории дороги и типу искусственного сооружения. С помощью расчетной
кривой или таблицы для Р находят значение модульного коэффициента Кр и
вычисляют расчетный расход воды
.
. С помощью графика h=f(Q) по значению Qp находят расчетную максимальную глубину
воды в русле hрб max =5,1 м. и расчетный уровень высоких вод
где Ндн - отметка дна водотока по оси мостового
перехода.
. Определяют для него в частях морфоствора. Полученные данные заносят в таблицу под
чертежом сечения реки.
.2 Расчет отверстия моста
Экономически наиболее выгодным является устройство мостов
значительно меньшей длины, чем ширина разлива потока. Часть ширины закрывается
подходными насыпями. При этом сокращается число пролетных строений моста и
опор. Однако при стеснении потока увеличивается его скорость в мостовом
сечении, что вызывает размывы. Они приводят к понижению дна реки и тем самым
угрожают устойчивости моста и подходных насыпей. Такой размыв называется общим.
Его величина зависит от степени стеснения потока подходными насыпями и
определяется по формуле
где Qp - расчетный расход воды в реке; Qpм - часть расчетного расхода воды в реке, приходящаяся на отверстие
моста.
Максимальная глубина воды в створе мостового перехода после
возникновения общего размыва hрм max определяю по уравнению баланса наносов
где hрбmax - расчетная максимальная глубина воды в створе до
возведения моста (при бытовом состоянии реки); Вгр и Врм
- соответственно ширина главного русла при бытовом состоянии реки и ширина под
мостового русла; - относительная часть длины мостового
отверстия, занятая опорами и обычно равная 0,05.
Скорость потока в под мостовом русле vpм -
где vгp - скорость воды в главном русле при РУВВ.
Водопропускное отверстие, перекрываемое мостом, называется
отверстием моста. Его измеряют на отметке РУВВ между конусами подходных
насыпей.
В практике проектирования мостового перехода наиболее часто могут
встретиться следующие расчетные схемы отверстий мостов.
мост наименьшей длины (отверстие моста перекрывает только главное
русло реки):
мост с уширением русла (искусственно расширяют русло, срезая часть
поймы),
- мост с сохранением пойменного участка
(отверстие моста перекрывает не только главное русло, но и часть поймы)
Сначала расчеты мостового отверстия
выполняются по первой схеме, т.к. в этом случае ожидаются максимальные размывы.
Расчетная схема моста
наименьшей длины.
Ширина русла под мостом принимается равной
ширине главного русла. Врм=Вгр. Тогда часть расхода,
приходящаяся на под мостовое отверстие в бытовом состоянии реки, Qрм равна Qгр.
Вычисляю коэффициент размыва
Это значение превышает предельно допустимое равное 1,75, значит
ведем расчет для моста с уширенным руслом.
Мост с уширенным руслом.
Искусственное уширение русла производится
за счет срезки грунта на уровне меженных вод в пойменной части отверстия моста.
Срезку грунта допускается предусматривать только на равнинных реках, в случае
частого заполнения пойм (т.е. затопления пойм паводками с max расходами воды ВП не
менее 50-70%) и степени стеснения потока мостовым переходом при РУВВ не менее 1,7.
Для того чтобы определить частоту затопления пойм, необходимо с
помощью клетчатки вероятностей определить расход воды ВП 50%.Затем по графику h =f(Q) найти соответствующий ему уровень воды и сравнить его с отметкой дна пойм. Если
отметки дна пойм ниже отметки , то рассматривается схема моста с уширенным руслом.
Алгоритм расчета следующий:
. Для РУВВ вычисляются удельные русловой и пойменный расходы воды по формулам
. Задается длина срезки так, чтобы длина уширенного русла удовлетворяла условию
При этом
. Вычисляется коэффициент пропорциональности
ξ=
. Назначаются длины срезок пропорционально пойменным расходам воды
по формулам
ξ)*=(1-0,047)*20=19,06
. Вычисляется часть расчетного расхода воды, приходящаяся на
отверстие моста, по формуле
. Определяют степень стеснения потока по формуле
Значение β должно
быть в пределах 1,7< β <2.
1,7<1,73<2 Условие выполняется
. Вычисляем глубину потока после размыва:
Скорость в подмостовом русле:
. Длина мостового отверстия с учетом подходных насыпей
составляет
где m - заложение откосов конусов (m = 1,5),
hn = РУВВ - УМВ=5,1-0,6=4,50 м.
4.3 Определение
минимальной отметки проезда для моста через не судоходную реку
Назначение минимальной отметки проезда по
мосту связано с определением необходимого возвышения низа пролетных строений
моста над уровнем воды. Для мостов через несудоходные реки минимальная отметка
проезда находится по формуле
Hм min=PУBB+ГH+hконстp=159,1+1,0+2,1=162,2 м
где Гн - под мостовой габарит,
обычно равный при наличии на реке карчехода - 1,0 м, hконстp - конструктивная высота
пролетного строения при длине пролета 42 метров равна 2,1 м.
4.4 Конструктивная схема
моста
Компоновка моста включает в себя:
1. Разбивку на пролёты
2. Выбор типа опор и фундамента
. Назначение основных размеров
моста
Окончательная длина моста с учётом
проектной линии определяется по формуле:
где Lм - длина мостового отверстия, m - заложение откосов конусов, - конструктивная высота пролётного строения, Гн - под
мостовой габарит, обычно равный при наличии на реке карчехода 1,0 м
Значит, принимаем схему моста 42+42, что в сумме составляет 84
метра.
Промежуточную опору принимаю смешанную. Фундамент принимаю мелкого
заложения.
.5 Расчет глубины
заложения фундамента опор
Отметка заложения фундамента опор
вычисляется по формуле
где - глубина воронки местного размыва у
опоры, - гарантийный запас.
Глубина воронки размыва вычисляется по
формуле И.А. Ярославцева. В случае несвязных грунтов -
где k - коэффициент, зависящий от относительной
глубины потока, Кф - коэффициент, учитывающий форму опоры, воп
- средняя ширина опоры, м, vнep - не размывающая средняя скорость для
связных грунтов, м/с, g - ускорение
свободного падения, von - скорость набегания потока на опору,
м/с. Скорость набегания потока на опору принимается равной vpм в главном русле.
Гарантийный запас - складывается из погрешности определения элементов размытого
русла - конструктивной глубины заделки
фундамента в грунт.
. Считается, что =0,15*(hpм max +)=0,15*(6,44 +4,54)=1,647 м. Для
фундамента мелкого заложения должна быть не менее 1 м. В соответствии со СНиП 2 02 01-83*,
фундаменты должны быть заглублены не менее чем на 2,5 м от низшей отметки дна
водотока в месте расположения опоры (после его общего и местного размыва
расчетным паводком). Данные требования могут быть выражены условием
.
.6 Проектирование регуляционных сооружений
Порядок проектирования струенаправляющей дамбы - следующий.
. Определяется количество дамб.
Одна дамба т.к. правый пойменный расход превышает значение 15%.
. По степени стеснения потока =1,73 находится суммарная длина верховых дамб:
Lм - длина
мостового отверстия.
. Вычисляется минимальный радиус:
4. Определяются координаты точек,
описывающих ось дамбы, и относительная длина верховой части дамбы и низовой
части дамбы от головы до точки с координатами X, Y:
,
где kx, ky, ks - коэффициенты, принимаемые по таблице.
№ точки
|
S
|
X
|
Y
|
Верховая дамба
|
1
|
0
|
25,3
|
15,64
|
2
|
2,18
|
25,07
|
13,5
|
3
|
4,36
|
24,45
|
11,3
|
4
|
6,54
|
23,45
|
9,5
|
5
|
8,72
|
22,10
|
7,74
|
6
|
10,9
|
20,56
|
6,2
|
7
|
13,08
|
18,9
|
4,94
|
8
|
15,26
|
16,96
|
3,79
|
9
|
17,44
|
14,99
|
2,77
|
10
|
19,62
|
12,93
|
2,1
|
11
|
21,8
|
10,9
|
1,46
|
12
|
23,98
|
8,8
|
0,95
|
13
|
26,16
|
6,65
|
0,545
|
14
|
28,34
|
4,47
|
0,25
|
15
|
30,52
|
2,3
|
0,065
|
16
|
32,7
|
0
|
0
|
Низовая дамба
|
17
|
34,88
|
-2,1
|
0,05
|
18
|
37,06
|
-4,3
|
0,22
|
19
|
39,24
|
-6,45
|
0,44
|
20
|
41,42
|
-8,62
|
0,67
|
21
|
43,6
|
-10,7
|
0,9
|
22
|
45,78
|
-12,86
|
1,12
|
. Длина верховой части дамбы Sв составляет Sв=3,032R0=33,05; низовой части - Sн=0,18R0=1,962.
. Рассчитывается глубина воронки размыва у
головы дамбы В связных и связанных грунтах она составит:
.7 Определение минимальных отметок подходных насыпей
Бровка подходных насыпей должна возвышаться над уровнем воды так,
чтобы он не достигал отметки низа дорожной одежды. В силу этого минимальная
отметка бровки насыпи на подходах к мосту определяется по формуле:
где Zн - подпор воды у насыпи; hна6 - высота подъема
набегающей волны, =0,5 м
Сужение живого сечения потока, вызванное строительством мостового
перехода, приводит к образованию подпора воды перед ним. Подпор воды у подходной
насыпи можно определить по эмпирической формуле:
где Вр - ширина разлива реки при РУВВ, LM - ширина мостового отверстия, i - бытовой уклон реки, - степень стеснения потока мостом, - относительная длина верховых струенаправляющих дамб; - длина верховых струенаправляющих дамб; - количество пойм, k и kp -
поправочные коэффициенты, определяемые по формулам
k
kp
где - коэффициент размыва. (1,26)
Высота подъема набегающей волны hнaб вычисляется по
зависимости:
где kw - коэффициент, характеризующий
шероховатость откоса, m - коэффициент
заложения откосов пойменной насыпи на подтопляемых участках, m = 2, hn -
средняя глубина потока на пойме при РУВВ. Тип покрытия откоса: сборные бетонные
плиты kw
Если подходные насыпи к мосту высокие, то проектирование
струенаправляющих дамб не ведется. Должно выполнится условие:
RK>Xг
RK - радиус подошвы конуса подходной насыпи
Xг-координата
головы дамбы
4.8 Укрепление откосов подходных насыпей и струенаправляющих дамб
Для защиты головы дамбы укреплением выбираем бетонный тюфяк.
Длина бетонного тюфяка:
,
где -крутизна откосов воронки размыва, =0,81,0
Заключение
В результате проведенных расчетов и изысканий была исследована
трасса дороги протяженностью 5,650 м. На основании исходных данных были
установлены на основе расчетов малые водопропускные сооружения - трубы. Кроме
этого в соответствии со СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы. Был запроектирован
мостовой переход на ПК 38+00.
Рассмотрела вариантное проложение трассы на карте и выбрав самый
респектабельный вариант с точки зрения проектирования сделала его расчет,
вычертила продольный профиль автомобильной дороги. Проработала вопросы
строительства водопропускных и водоотводных сооружений.
Запроектированный комплекс инженерно-технических сооружений
(труба, мостовой переход, автодорога) отвечает требованиям СНиП и нормам
безопасности движения автомобилей, и обеспечивает своевременную доставку грузов
и пассажиров в комфортных условиях.
Библиографический список
1. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы /Минстрой России. - М.:
ГПЦПП, 2000
. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги /Госстрой СССР. - М.;
ЦИТП Госстроя СССР, 1986.
. СНиП 2 01.14-83. Определение расчетных гидрологических
характеристик / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1985.
. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений /Минстрой
России. -
. СНиП 23-01-99. Строительная климатология /Минстрой России.
- М. ГПЦПП, 2000.
. Бабков В.Ф., Андреев О.В. Проектирование автомобильных
дорог. В 2 ч - М.: Транспорт, 1987
. Проектирование автомобильных дорог: Справочник
инженера-дорожника /Под ред. Г.А. Федотова. М.: Транспорт, 1989.
. Андреев О.В. Проектирование мостовых переходов. - М.:
Транспорт, 1980.
. Автомобильные дороги (примеры проектирования). Учеб.
пособие для вузов / Под ред. B.C. Порожнякова. - М.: Транспорт, 1983.
. Лавриненко Л.Л. Изыскания и проектирование автомобильных
дорог Учебник для техникумов. - М.: Транспорт, 1991.
. Красильщиков И.М., Елизаров Л.В. Проектирование
автомобильных дорог: Учеб. пособие. - М.: Транспорт, 1986.
. Бойчук B.C. Проектирование сельскохозяйственных дорог и площадок. 2-е изд,
перераб. и доп. - М.: Колос, 1996.