Проектирование мостовых переходов через большие и средние водотоки

Введение

Современная автомобильная дорога представляет собой сложное инженерное сооружение. Она должна обеспечивать возможность движения автомобилей с высокими скоростями.

Целью данного курсового проекта является:

Обоснование требований к элементам трассы дороги и их взаимному сочетанию.

Проектирование искусственных сооружений на малых водотоках.

Проложение трассы в плане.

Проектирование водоотводных сооружений.

Проектирование мостовых переходов через большие и средние водотоки.

Курсовой проект поможет получить навыки проектирования автомобильной дороги, удовлетворяющей современным требованиям.

1. Природные условия

1.1 Климат

Климатическая характеристика района проектирования проводится по данным метеорологической станции города Абакана. Дорожно-климатическая зона III. Климат в городе Абакане в Красноярском крае резко континентальный с холодной и в котловинах малоснежной зимой. Средние температуры января от -15 до -21 +С, июля 17-20 +С. Осадков 300-700 мм в год.

Необходимые для расчета данные приводим в таблицу «Ведомость климатических показателей».

Таблица 1. Ведомость климатических показателей

№ п/п	Наименование показателя	Единицы измерения	Величина
1.	Абсолютная температура воздуха: минимальная	[0С]	-47
	максимальная		38
2.	Средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченности: 0,98	[0С]	-41
	0,92		-40
3.	Средняя годовая скорость ветра	[м/с]	2,9
4.	Преобладающее направление ветра	[-]	-
5.	Наибольшая скорость ветра	[м/с]	С, ЮЗ
6.	Сумма атмосферных осадков за год	[мм]	295
7.	Максимальное суточное количество осадков	[мм]	51
8.	Расчетная толщина снежного покрова обеспеченностью 5%	[м]	0,5
9.	Глубина промерзания	[м]	1,9

Повторяемость, направление и средняя скорость ветра; по данным таблицы 2 строим график розы ветров холодного и жаркого месяцев (данные берутся по метеостанции)

Таблица 2.

Направление ветра	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Январь	Повторяемость, [%]	19	1	1	7	15	36	11	10
	Скорость, [м/с]	3,2	1,1	1,3	1,9	3,6	6,5	4	2,2
Июль	Повторяемость, [%]	29	8	6	8	15	17	10	7
	Скорость, [м/с]	3,6	2,8	2,5	2,8	2,8	4,3	3,8	3,3

Таблица 3. Среднемесячная температура воздуха (⁰С)

I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
-19,6	-17,6	-7,8	3,2	10,9	17,2	19,6	16,6	9,8	1,8	-9,2	-16,8

Таблица 4. Среднемесячное количество атмосферных осадков

I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
26	19	30	45	57	62	67	64	55	48	35	25

1.2 Рельеф

трасса дорога водоотводный мостовой

Расположена на юго-востоке Сибири, в западной части Минусинской котловины, по левобережью Енисея, на восточных склонах Кузнецкого Алатау и северных склонах Зап. Саянам.

По характеру рельефа выделяют горную (восточные склоны Кузнецкого Алатау и Абаканского хребта, северные склоны Западного Саяна - высота до 2930 м) и равнинную (Минусинская, Чулымо-Енисейская котловины) части.

Рельеф преимущественно слабохолмистый. Высота от 200-300 до 700 м. Крупная река - Енисей.

1.3 Растительность и почвы

В котловинах и от части в предгорьях развиты различного типа черноземы, среди которых пятнами встречаются солонцы и солончаки.

В горах - горно-таежные подзолистые и горно-тундровые почвы.

Степная растительность котловин сменяется лесостепями предгорий. Более 40% территорий покрыто лесом.

В горах, на восточных склонах - светло-хвойные лиственничные и лиственнично-кедровые леса, на западных склонах - горно-таежные темнохвойные леса.

1.4 Гидрологические условия

В районе проектирования протекает река Наумка (ПК 38+00), являющаяся притоком р. Абакан. Характер питания реки снеговое. За период весеннее-летнего половодья река приносит основную часть годового стока. Половодье с начала апреля, заканчивается в июле. В сентябре-октябре дождевой паводок.

1.5 Инженерно-геологические условия

Сформировалось Средне-сибирское плоскогорье в пределах Сибирской платформы - древнейшего участка земной коры. В нижнепалеозойское время эта платформа неоднократно покрывалась морями, на дне которых накапливались осадочные отложения-известняки, песчаники, доломиты.

1.6 Заключение по природным условиям

В целом, оценив общую картину района проектирования можно сделать вывод, что проектирование дороги в данном регионе вполне целесообразно. Данному региону свойственны в основном южные ветра это нужно учесть при проектирование трассы, что бы по возможности направление ветра совпадало с трассой.

2. План и продольный профиль

2.1 Основные технические нормативы автодороги

Таблица 5.

№ п/п	Наименование показателя	Единицы измерения	Величина
1.	Категория дороги	[-]	4
2.	Расчетная интенсивность движения	[]	200-2000
3.	Расчетная скорость движения	[]	80
4.	Расчетная скорость движения, допускаемая на трудных участках автодороги	[]	60 40
5.	Число полос движения	[шт.]	2
6.	Ширина полосы движения	[м]	3
7.	Ширина проезжей части	[м]	6
8.	Ширина обочин	[м]	2
9.	Ширина земляного полотна	[м]	10
10.	Наименьшие радиусы кривых в плане	[м]	300
11.	Расчетные расстояния видимости: а) для остановки б) для встречного автомобиля	[м] [м]	150 250
12.	Наибольший продольный уклон	[0/00]	60
13.	Допускаемый наибольший уклон на трудных участках автодороги	[0/00]	70 90
14.	Наименьшие радиусы выпуклых прямых в продольном профиле	[м]	5000
15.	Наименьшие радиусы выпуклых прямых допускаемые на трудных участках автодороги	[м]	2500
16.	Наименьшие радиусы вогнутых прямых в продольном профиле	[м]	2000
17.	Поперечный уклон проезжей части	[0/00]	25
18.	Поперечный уклон обочины	[0/00]	30
19.	Размеры элементов поперечного профиля мостов: а) число полос движения б) ширина проезжей части моста в) ширина полосы безопасности г) габарит моста	[шт.] [м] [м] [-]	2 6 1,5 Г10

Таблица 5. Основные технические показатели

№ п/п	Наименование показателя	Единицы измерения	Величина
16.	Категория дороги	[-]	4
17.	Расчетная интенсивность движения	[]	100-1000
18.	Расчетная скорость движения	[]	80
19.	Расчетная скорость движения, допускаемая на трудных участках автодороги	[]	60 40
20.	Число полос движения	[шт.]	2
21.	Ширина полосы движения	[м]	3
22.	Ширина проезжей части	[м]	6
23.	Ширина обочин	[м]	2
24.	Ширина земляного полотна	[м]	10
25.	Наименьшие радиусы кривых в плане	[м]	300
26.	Расчетные расстояния видимости: а) для остановки б) для встречного автомобиля	[м] [м]	150 250
27.	Наибольший продольный уклон	[0/00]	60
28.	Допускаемый наибольший уклон на трудных участках автодороги	[0/00]	70 90
29.	Наименьшие радиусы выпуклых прямых в продольном профиле	[м]	5000
30.	Наименьшие радиусы выпуклых прямых допускаемые на трудных участках автодороги	[м]	2500
16.	Наименьшие радиусы вогнутых прямых в продольном профиле	[м]	2000
17.	Поперечный уклон проезжей части	[0/00]	25
18.	Поперечный уклон обочины	[0/00]	30
19.	Размеры элементов поперечного профиля мостов: а) число полос движения б) ширина проезжей части моста в) ширина полосы безопасности г) габарит моста	[шт.] [м] [м] [-]	2 6 1,5 Г10

2.2 Трасса дороги

Трасса дороги - положение оси автомобильной дороги в пространстве, отвечающее ее проектному положению на местности и определяемое двумя проекциями горизонтальной (планом) и вертикальной (продольным профилем). Направление трассы определяют начальный и конечный пункты, которые она должна обслуживать.

Описание I-го варианта трассы

Трасса проходит в 100-200 метрах севернее воздушной линии. Длина трассы 5650 метров, проложена на холмистой местности. Угол поворота находится на ПК 18+00. Величина угла поворота 13 градусов. На ПК 38+00 трасса пересекает реку Наумку, протекающей с севера на юг. Пойма реки заболочена, левая на протяжении 700 метров, правая на 100 м. Ку=1,01.

Описание II-го варианта трассы

Второй вариант проходит в 200-500 метрах южнее воздушной линии. Длина трассы 5900 метров, проложена на холмистой местности. Угол поворота находится на ПК 16+50. Величина угла поворота 33 градуса. На ПК 40+70 трасса пересекает реку Наумку. А также с ПК 30+00 до ПК 32+00 трасса проходит через заболоченный участок. Ку=1,05.

Сравнение вариантов трассы

Строительства автомобильной дороги по воздушной линии будет несколько сложнее, стоимость работ будет более высокой, по сравнению с 1 вариантом, так как трасса дороги проходит по самым высоким участкам местности с отметкой 200-205 метров на ПК 7-9 и отметкой 180 м на ПК 32-34. Кроме того, пересечение лога на ПК 20-21 будет осуществляться под весьма острым углом, примерно 20-25 градусов, что приводит к удорожанию строительства её и проекта в целом.

Далее предоставляется сравнение двух вариантов трассы.

Таблица 6.

Наименование показателя	Ед. измерения	I вариант трассы	II вариант трассы	Преимущество
				I вариант	II вариант
Длина трассы	[м]	5650	5900	+	-
Коэффициент удлинения трассы	[-]	1,01	1,05	+	-
Количество углов поворота	[шт.]	1	1	+	+
Средняя величина радиуса	[м]	2000	2000	+	+
Суммарная протяженность пересекаемых трассой участков: Лесов Болот С/х угодий Нас. Пунктов	[м]	750	625	+	-
Протяженность участков трассы с уклоном до 30 0/00	[м]	1190	2200	+	-
Протяженность участков метности с уклоном прев. Максимальное допустимое значение уклона проектной линии >iдоп = 50 0/00	[м]	-	-	+	+
Протяженность участков по косогору с уклоном 100 0/00	[м]	-	-	+	+
Число исскуственных сооружений на водотоках: Больших и ср. мостов Малых мостов и труб	[шт.]	1	1	+	+
Число пересечений: С авто дор. С ж/д	[шт.]	-	-	+	+

Вывод: Лучшим является вариант №I так как он удобнее с точки зрения проектирования.

2.3 Продольный профиль

Обоснование руководящих и контрольных отметок проектной линии

Руководящие отметки назначают в соответствии со СНиП 2.05.02-85 с учетом снегозаносимости, типа увлажнения, климатической зоны и типа грунта.

Для первого типа местности руководящая отметка:

h_p1 = h_cн + h = 0,5 + 0,5 = 1,0 [м]

h - минимальное возвышение бровки h = 0,5 [м]

h_cн - толщина снежного покрова в районе проектирования:

Для второго типа местности hр назначают с учетом климатической зоны, типа грунта используют таблицу 21 СНиП 2.05.02-85

где -возвышение поверхности покрытия дорожной одежды над уровнем поверхностных вод.

Отметки земли по оси дороги

Наименование отметки земли	Место расположения к.т.	Отметка [м]
	ПК	+
НТ	0	00	196,10
	1	00	197,50
	2	00	198,30
	3	00	199,10
	4	00	200,00
	5	00	197,50
	6	00	195,00
	7	00	197,50
	8	00	194,50
	9	00	192,50
	10	00	190,00
	11	00	187,50
	12	00	185,00
	13	00	182,50
	14	00	180,00
	15	00	178,00
	16	00	177,00
	17	00	176,00
	18	00	180,00
	19	00	179,00
	20	00	179,40
	21	00	179,60
	22	00	180,00
	23	00	178,75
	24	00	177,50
	25	00	176,25
	26	00	175,00
	27	00	172,50
	28	00	169,00
	29	00	167,50
	30	00	167,50
	31	00	167,30
	32	00	167,00
	33	00	166,25
	34	00	165,00
	35	00	167,50
	36	00	165,00
	37	00	162,00
	38	00	159,67
	39	00	160,00
	40	00	160,80
	41	00	161,60
	42	00	162,40
	43	00	163,20
	44	00	169,00
	45	00	165,00
	46	00	167,00
	47	00	170,00
	48	00	173,00
	49	00	177,50
	50	00	180,00
	51	00	180,00
	52	00	178,75
	53	00	177,5
	54	00	173,75
	55	00	171,00
	56	00	164,00
КТ	56	50	165,00

Ведомость контрольных точек

ПК	H, м	Ситуация
0+00	197,24	НТ
6+00	197,66	труба
17+00	178,66	труба
29+00	170,16	труба
34+00	167.66	труба
38+00		мост
56+50		КТ

Описание положения проектной линии

Местность района проектирования автомобильной дороги - не ровная, с перепадами высот, поэтому проектную линию наносим так чтобы объемы землян ых работ были минимальными.

Проектная линия наносится методом Антонова (графоаналитическим) через руководящие отметки. Его применение особенно эффективно в условиях сильно пересечённой местности. Суть метода в том, что проектную линию сначала эскизно наносят, затем её аппроксимируют (приближают вертикальными кривыми). Значения радиусов и кривых подбирают таким образом, чтобы линия была наиболее плавной, и её положение не приводило к увеличению земляных работ, т.е. выемки не более 400 м в длину и не высокие насыпи.

Значение уклонов и радиусов должно соответствовать нормативным. В этом методе должно соблюдаться условие: в точках сопряжения элементов уклоны должны обязательно совпадать.

Были вписаны следующие радиусы: выпуклых кривых 5000-100000 м, вогнутых кривых 5000-20000 м. Продольные уклоны на большей части профиля не превышают 30 ‰. На всём протяжении проектной линии видимость в продольном профиле обеспечена. Максимальная высота насыпи составила

3. Проектирование переходов через малые водотоки (проектирование трубы) на ПК 29+00

К малым водотокам относятся ручьи, реки с площадью водосборного бассейна менее 100 км², а также овраги и суходолы, по которым после дождей или снеготаяния стекает вода. Для них расчетный расход воды вычисляют по нормам стока. Основными искусственными сооружениями, возводимыми на автодорогах в местах пересечения таких водотоков, являются трубы и малые мосты длиной до 25 м.

Трубы - это самые распространенные водопропускные искусственные сооружения. Они имеют преимущества перед мостами, т.к. не нарушают условий движения автомобилей. Трубы разрешается располагать при любых сочетаниях плана и продольного профиля дороги. Стоимость их строительства и содержания, как правило, ниже, чем у мостов.

В зависимости от категории дороги и типа сооружения вероятность принимаем равную трем.

3.1 Расчет расхода ливневых вод

Значение расхода ливневых вод вычисляют по формуле:

где - интенсивность ливня часовой продолжительности, мм/мин, берем из таблицы; - коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности, по таблице; - коэффициент потерь стока, из таблицы; - коэффициент редукции,

Номер ливневого района-4

3.2 Расчет стока талых вод

Максимальный расход талых вод находится по формуле:

где - коэффициент дружности половодья, из таблицы; - расчетный слой суммарного стока той же вероятности превышения, что и расчетный расход, мм; - коэффициент заозеренности; - коэффициент залесенности и заболоченности; n - показатель степени.

- определяется по кривым модульных коэффициентов слоев стока

, где h` - средний многолетний слой стока, определяемый по карте средних слоев талых вод; - коэффициент асимметрии; - коэффициент вариации; - определяется по карте коэффициентов вариации слоев стока талых вод; - поправочный коэффициент.

3.3 Назначение расчетного максимального расхода воды

Сначала на карте карандашом намечают границы водосборного бассейна для проектируемого малого сооружения. Границами являются водоразделы. Затем определяют следующие параметры:

площадь водосборного бассейна

длину бассейна

средний уклон бассейна

уклон бассейна в створе сооружения

средние уклоны откосов бассейна

- коэффициенты заложения откосов

6) глубину бассейна у сооружения

7) коэффициент формы лога

Расчетным считают расход воды, на пропуск которого проектируется сооружение. Т.к. и образование пруда перед сооружением невозможно, то за расчетный принимают максимальный расход ливневых вод, т.е.

3.4 Расчет размера отверстия малого искусственного сооружения

Т.к. в курсовом проекте режим протекания воды в трубе без напорный, при котором входное отверстие не затоплено и на всем протяжении трубы поток имеет свободную поверхность; глубина воды перед трубой , где - высота входного отверстия.

Отверстие проектируемой трубы зависит от расчетного расхода воды , а также от глубины водосборного бассейна у сооружения.

Для значения расчетного расхода размер отверстия трубы подбирают по таблицам гидравлических характеристик типовых труб. При этом необходимо, чтобы табличное значение расхода воды было равным или немного больше расчетного, а соответствующее ему табличное значение глубины воды перед трубой не превосходило глубину бассейна у сооружения . В противном случае принимают двух- или трех очковые трубы. Для того, чтобы получить значение расхода воды, проходящее через одно отверстие трубы, необходимо величину расчетного расхода разделить на количество очков.

3.5 Выбор конструкции искусственного сооружения

Для лога подбираем двухочковую трубу диаметром 2,00 м. с Q=12,5м³/с, Н=2,78., V=4,8 м/c. Оголовки принимаю раструбные длиной 3,66. =0,16

3.6 Определение минимальной отметки насыпи над трубой

Значение минимальной отметки бровки насыпи зависит от глубины воды перед трубой Н, от диаметра трубы d, толщины стенки круглой трубы .

При безнапорном протекании потока:

где - минимальная высота засыпки трубы у входного оголовка, .

Гидравлический расчёт трубы

Определим ширину потока на свободной поверхности для круглой трубы d=2 м.

Находим смоченный периметр или длину дуги.

Вычисляем площадь живого сечения.

Результаты расчёта записываем в таблицу:

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	3,2	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

3.7 Определение длины искусственного сооружения

При высоте насыпи Н_н ? 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 l_укр. За трубой длина укрепления должна быть в пределах (3 - 4) в, где в-диаметр круглой трубы.

Толщина укрепления: м,

где h_вых - 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



1 - короткое укрепление;

2 - предохранительный откос;

3 - каменная наброска.

4. Проектирование мостовых переход чрез большие и средние водотоки

4.1 Определение расчетного расхода и расчетного уровня воды

Расчетный расход Q_p и соответствующий ему расчетный уровень высоких вод РУВВ определяю графоаналитическим способом в следующем порядке:

1. 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.

2. 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

3. На чертеж морфоствора наношу уровни свободной поверхности воды, соответствующие характерным глубинам воды максимальной h_max, минимальной h_mn 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

9. Для вычисленного значения Сv из таблицы закона трехпараметрического распределения выбираю 3 теоретических кривых трехпараметрического закона распределения при соотношениях Cs/C_V=2, Сs/Cv=3, Cs/C_V=4, где C_s - коэффициент асимметрии.

10. На клетчатке вероятностей строю графики выбранных теоретических кривых распределения. Туда же наношу значения модульных коэффициентов К_j и соответствующие им вероятности Р_Эj (строю эмпирическую кривую).

11. Анализируя построенные графики, устанавливаю ближайшую к эмпирической теоретическую Cs/Cv=2 кривую и принимают ее в качестве расчетной.

12 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

.

13. С помощью графика h=f(Q) по значению Q_p находят расчетную максимальную глубину воды в русле h_{рб max} =5,1 м. и расчетный уровень высоких вод

где Н_дн - отметка дна водотока по оси мостового перехода.

14. Определяют для него в частях морфоствора. Полученные данные заносят в таблицу под чертежом сечения реки.

4.2 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 Q_p - расчетный расход воды в реке; Q_pм - часть расчетного расхода воды в реке, приходящаяся на отверстие моста.

Максимальная глубина воды в створе мостового перехода после возникновения общего размыва h_{рм max} определяю по уравнению баланса наносов

где h_рбmax - расчетная максимальная глубина воды в створе до возведения моста (при бытовом состоянии реки); В_гр и В_рм - 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 v_pм -

где v_гp - 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. В_рм=В_гр. Тогда часть расхода, приходящаяся на под мостовое отверстие в бытовом состоянии реки, Q_рм равна Q_гр.

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:

1. Для РУВВ вычисляются удельные русловой и пойменный расходы воды по формулам

2. Задается длина срезки так, чтобы длина уширенного русла удовлетворяла условию

При этом



59

3. Вычисляется коэффициент пропорциональности

о=

4. Назначаются длины срезок пропорционально пойменным расходам воды по формулам

о)*=(1-0,047)*20=19,06

5. Вычисляется часть расчетного расхода воды, приходящаяся на отверстие моста, по формуле

6. Определяют степень стеснения потока по формуле

Значение в должно быть в пределах 1,7< в <2.

1,7<1,73<2 Условие выполняется

7. Вычисляем глубину потока после размыва:



Скорость в подмостовом русле:

8. Длина мостового отверстия с учетом подходных насыпей составляет

где m - заложение откосов конусов (m = 1,5),

h_n = 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

H_{м min}=PУBB+Г_H+h_констp=159,1+1,0+2,1=162,2 м

где Г_н - под мостовой габарит, обычно равный при наличии на реке карчехода - 1,0 м, h_констp - 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

3. Назначение основных размеров моста

Окончательная длина моста с учётом проектной линии определяется по формуле:

где L_м - длина мостового отверстия, m - заложение откосов конусов, - конструктивная высота пролётного строения, Г_н - 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.

4.5 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, К_ф - коэффициент, учитывающий форму опоры, в_оп - средняя ширина опоры, м, v_нep - не размывающая средняя скорость для связных грунтов, м/с, g - ускорение свободного падения, v_on - скорость набегания потока на опору, м/с. Скорость набегания потока на опору принимается равной v_pм в главном русле.

Гарантийный запас - складывается из погрешности определения элементов размытого русла - конструктивной глубины заделки фундамента в грунт.

. Считается, что =0,15*(h_{pм 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

.

4.6 Проектирование регуляционных сооружений

Порядок проектирования струенаправляющей дамбы - следующий.

1. Определяется количество дамб.

Одна дамба т.к. правый пойменный расход превышает значение 15%.

2. По степени стеснения потока =1,73 находится суммарная длина верховых дамб:

L_м - длина мостового отверстия.

3. 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 k_x, k_y, k_s - 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

5. Длина верховой части дамбы S_в составляет S_в=3,032R₀=33,05; низовой части - S_н=0,18R₀=1,962.

7. Рассчитывается глубина воронки размыва у головы дамбы В связных и связанных грунтах она составит:

4.7 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 Z_н - подпор воды у насыпи; h_на6 - 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 В_р - ширина разлива реки при РУВВ, L_M - ширина мостового отверстия, i - бытовой уклон реки, - степень стеснения потока мостом, - относительная длина верховых струенаправляющих дамб; - длина верховых струенаправляющих дамб; - количество пойм, k и k_p - поправочные коэффициенты, определяемые по формулам

k

k_p

где - коэффициент размыва. (1,26)

Высота подъема набегающей волны h_нaб вычисляется по зависимости:

где k_w - коэффициент, характеризующий шероховатость откоса, m - коэффициент заложения откосов пойменной насыпи на подтопляемых участках, m = 2, h_n - средняя глубина потока на пойме при РУВВ. Тип покрытия откоса: сборные бетонные плиты k_w

Если подходные насыпи к мосту высокие, то проектирование струенаправляющих дамб не ведется. Должно выполнится условие:

R_K>X_г

R_K - радиус подошвы конуса подходной насыпи

X_г-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

2. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги /Госстрой СССР. - М.; ЦИТП Госстроя СССР, 1986.

3. СНиП 2 01.14-83. Определение расчетных гидрологических характеристик / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1985.

4. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений /Минстрой России. -

5. СНиП 23-01-99. Строительная климатология /Минстрой России. - М. ГПЦПП, 2000.

6. Бабков В.Ф., Андреев О.В. Проектирование автомобильных дорог. В 2 ч - М.: Транспорт, 1987

7. Проектирование автомобильных дорог: Справочник инженера-дорожника /Под ред. Г.А. Федотова. М.: Транспорт, 1989.

8. Андреев О.В. Проектирование мостовых переходов. - М.: Транспорт, 1980.

9. Автомобильные дороги (примеры проектирования). Учеб. пособие для вузов / Под ред. B.C. Порожнякова. - М.: Транспорт, 1983.

10. Лавриненко Л.Л. Изыскания и проектирование автомобильных дорог Учебник для техникумов. - М.: Транспорт, 1991.

11. Красильщиков И.М., Елизаров Л.В. Проектирование автомобильных дорог: Учеб. пособие. - М.: Транспорт, 1986.

12. Бойчук B.C. Проектирование сельскохозяйственных дорог и площадок. 2-е изд, перераб. и доп. - М.: Колос, 1996.

Размещено на Allbest.ru