Курсовой проект: „Проект мостового перехода в Новосибирской области” по дисциплине „Изыскания и проектирование автомобильных дорог”, посвящен решению вопросов проектирования мостовых переходов с учетом, предъявляемых к ним высоких современных требований по обеспечению безопасности и комфортности движения.
Наиболее трудоемкая и дорогая часть перехода — мост, и длина его должна быть минимальной. Однако все элементы перехода через водоток тесно связаны между собой. Поэтому расчет оптимального отверстия моста следует осуществлять в увязке с учетом назначения глубины фундирования опор и возможных природных деформаций русла. Глубина фундирования опор определяется на основе общего и местного размывов с учетом возможных глубинных деформаций. Глубинные природные деформации могут вызвать смещение максимальной глубины воды в районе мостового перехода как в поперечном, так и в продольном направлениях. Плановые природные деформации часто вызывают смещение русла в пределах отверстия моста с приближением к устоям, излучины реки могут угрожать насыпи подходов.
Устранить отрицательное влияние природных деформаций можно путем их учета при назначении генеральных размеров перехода и соответствующим регулированием руслового потока.
В процессе разработки курсового проекта решаются следующие задачи:
- анализируются природно-климатические и экономические условия работы мостового перехода;
- производится расчет паводковых расходов, путем вычерчивания морфоствора и интерполяции;
- определяется расчетный расход методами теории вероятности;
- назначается отверстие моста с учетом экономической выгоды;
- производится расчет регуляционных сооружений, а именно, струенаправляющей дамбы;
- производится расчет общего размыва, как фактора нарушения баланса твердого стока в подмостовом сечении;
- наряду с общим производится расчет местного размыва;
- обосновывается расчетом минимальная отметка пойменных насыпей;
- производится расчет судоходного горизонта и проектирование продольного профиля перехода.
1.
Описание района строительства
1.1 Природно-климатические условия района строительства
Новосибирская область — субъект Российской Федерации. Входит в состав Сибирского федерального округа.
МЕХАНИЗМЫ ПОДЪЕМА И ТЕЛЕЖКИ МОСТОВОГО КРАНА
... путем замены крюковой подвески, каната, барабана, редуктора, электродвигателя и тормоза. Стоимость такой модернизации крана существенно меньше. С учетом сложившейся экономической ситуации произведем модернизацию мостового крана по ... расчетах принимается как Gq =g·Q,, (4) где Q — номинальная грузоподъемность крана; g – коэффициент надёжности по весу груза. На кранах, как правило с режимом работы ...
Административный центр — город Новосибирск.
Новосибирская область расположена на юго-востоке Западно-Сибирской равнины. Площадь территории области 178,2 тыс. кмІ. Протяжённость области с запада на восток — 642 км, с севера на юг — 444 км.
Рис. 1
Климат континентальный, средняя температура января от ?16 на юге, до ?20 °C в северных районах. Средняя температура июля +18…+20 °C. Средняя годовая температура воздуха — 0,2 °C. Абсолютный максимум — +37 °C, минимум — ?51 °C.
Годовое количество осадков ? 425 мм, из них 20 % приходится на май-июнь, в частности, в период с апреля по октябрь выпадает (в среднем) 330 мм осадков, в период с ноября по март — 95 мм.
Роза ветров
Январь
|
с |
св |
в |
юв |
ю |
юз |
з |
сз |
штиль |
|
|
3 |
5 |
9 |
16 |
27 |
31 |
6 |
3 |
||
Рис. 2
Июль
|
с |
св |
в |
юв |
ю |
юз |
з |
сз |
штиль |
|
|
12 |
18 |
11 |
10 |
11 |
15 |
12 |
11 |
||
Рис. 3
Заморозки на почве начинаются во второй половине сентября и заканчиваются в конце мая. Продолжительность холодного периода — 178, тёплого — 188, безморозного — 120 дней.
86 безоблачных дней в году, 67 — со сплошной облачностью.
Основные особенности климата Новосибирской области определяются ее положением в средней части обширного Евроазиатского континента. Удаленность от Атлантики и Тихого океана определяет четко выраженную континентальность климата, проявляющуюся в значительной разнице температур между зимой и летом — 38 °С. В Прибалтике или на Камчатке, на тех же широтах, разница между зимой и летом составляет 22-23°С.
Гидрогеология. Журавский водный горизонт Новосибирской области представлен тонко-мелкозернистыми песками, алевритами и вскрывается на глубине 150-170 м на Приобском плато и 60-150 м в Барабинской низменности. Мощность водоносного горизонта соответственно 15-25 и 30-50 м. Воды напорные. Уровень устанавливается на плато па глубине до 56 м, а в Барабинской низменности на 5-8 м от поверхности. Вскрытые подземные воды в ряде случаев самоизливаются по долинам мелких рек. Минерализация возрастает с востока на запад от 0,5 до 3,0-5,0 г/л в Чистоозерном и Чаповском районах и до 9,2 г/л в Татарском. Соответственно изменяется тип вод от гидрокарбонатного к хлоридному натриевому;
— Рельеф. Преобладающая часть территории области расположена на Западно-Сибирской низменности, поэтому ее поверхность в основном равнинная. Долина реки Обь делит территорию области на две неравные части. Большая, левобережная, часть расположена на обширной равнине Обь-Иртышского междуречья, средняя высота которой 120 м над уровнем моря. Характерная особенность Барабинско-Кулундинской низменности — лентообразное повышение рельефа — гривы. Правобережная часть области более возвышенная, холмистая.
Почвенный покров области весьма сложен. В специальной литературе почвенный покров Новосибирской области рассматривается по шести районам, отличающимся по комплексу природных условий:
- заболоченный южно-таежный район;
- засоленная заболоченная лесостепь (Центральная Бараба);
- солонцовая лесостепь (Южная Бараба);
- солонцеватая степь;
- дренированная лесостепь;
- лесостепь Присалаирья.
Растительность. В основном, по видовому составу флора Новосибирской области ненамного отличается от флоры Средней Европы, хотя встречаются и некоторые чисто сибирские виды. Всего на территории области отмечено около 1200 видов высших дикорастущих растений.
2. Расчет паводковых расходов
Для расчета паводковых расходов вычерчивается морфоствор мостового перехода по данным расстояниям и превышениям дна русла. За пределами снятого морфоствора принимается постоянный уклон бортов долины, равный 50 ‰. Наносятся уровни паводков. Строится график зависимости скорости течения от глубины воды на поймах и в русле рис 1.
Рис. 4 — График зависимости скорости течения от глубины воды на поймах и в русле
Расходы, соответствующие заданным уровням паводков подсчитываются в табличной форме. Для каждого уровня расход определяется суммой расходов по элементам морфоствора, т.е. трапецеидальным или треугольным (крайним) элементам живого сечения. Средняя скорость течения, соответствующая средней глубине элемента, снимается с графика (рис.1).
В очертаниях морфоствора обычно ясно выделяются поймы и русло водотока, поэтому считаем, что первые три элемента составляют левую пойму, следующие три русло и последние четыре — правую пойму. Произведение средней скорости течения на площадь элемента дает элементарный расход, а сумма расходов по элементам — расход, соответствующий уровню паводка.
Таблица 1 — Подсчёт расходов
|
Левая пойма |
Русло |
Правая пойма |
Год уровень |
||||||||||
|
Номера элементов |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
|||
|
Ширина элементов, м |
20 |
40 |
10 |
60 |
80 |
50 |
210 |
250 |
180 |
переменная |
|||
|
Отметка по низу, м |
109,00 |
106,30 |
105,30 |
103,70 |
100,00 |
100,70 |
103,00 |
104,50 |
105,05 |
106,20 |
переменная |
||
|
Глубина по краям Н, м |
— |
1,56 |
2,56 |
4,16 |
7,86 |
7,16 |
4,86 |
3,36 |
2,81 |
1,66 |
— |
||
|
Средняя глубина, Нср,м |
0,78 |
2,06 |
3,36 |
6,01 |
7,51 |
6,01 |
4,11 |
3,09 |
2,24 |
0,83 |
1924 107,86 ?=3065 |
||
|
Площадь w,м2 |
9 |
82 |
34 |
361 |
601 |
301 |
863 |
773 |
403 |
28 |
|||
|
Скорость течения, V м/с |
0,27 |
0,38 |
0,55 |
1,58 |
1,78 |
1,58 |
0,51 |
0,41 |
0,33 |
0,24 |
|||
|
Расход Q, м3/с |
2 |
31 |
19 |
570 |
1070 |
476 |
440 |
317 |
133 |
7 |
|||
|
Глубина по краям Н, м |
— |
— |
— |
— |
3,24 |
2,54 |
0,24 |
— |
— |
— |
— |
||
|
Средняя глубина, Нср,м |
— |
— |
— |
1,62 |
2,89 |
1,39 |
0,12 |
— |
— |
— |
1964 103.24 ?=424 |
||
|
Площадь w,м2 |
— |
— |
— |
85 |
231 |
70 |
4 |
— |
— |
— |
|||
|
Скорость течения, V м/с |
— |
— |
— |
1,00 |
1,17 |
0,97 |
0,23 |
— |
— |
— |
|||
|
Расход Q, м3/с |
— |
— |
— |
85 |
270 |
68 |
1 |
— |
— |
— |
|||
|
Глубина по краям Н, м |
— |
— |
— |
— |
3,46 |
2,76 |
0,46 |
— |
— |
— |
— |
||
|
Средняя глубина, Нср,м |
— |
— |
— |
1,73 |
3,11 |
1,61 |
0,23 |
— |
— |
— |
1965 103,46 ?=484 |
||
|
Площадь w,м2 |
— |
— |
— |
97 |
249 |
81 |
15 |
— |
— |
— |
|||
|
Скорость течения, V м/с |
— |
— |
— |
1,02 |
1,21 |
1,00 |
0,22 |
— |
— |
— |
|||
|
Расход Q, м3/с |
— |
— |
— |
99 |
301 |
81 |
3 |
— |
— |
— |
|||
|
Глубина по краям Н, м |
— |
— |
— |
— |
2,26 |
1,56 |
— |
— |
— |
— |
— |
||
|
Средняя глубина, Нср,м |
— |
— |
— |
1,13 |
1,91 |
0,78 |
— |
— |
— |
— |
1966 102,26 ?=221 |
||
|
Площадь w,м2 |
— |
— |
— |
41 |
153 |
26 |
— |
— |
— |
— |
|||
|
Скорость течения, V м/с |
— |
— |
— |
0,94 |
1,04 |
0,89 |
— |
— |
— |
— |
|||
|
Расход Q, м3/с |
— |
— |
— |
39 |
159 |
23 |
— |
— |
— |
— |
|||
|
Глубина по краям Н, м |
— |
— |
— |
— |
2,75 |
2,05 |
— |
— |
— |
— |
— |
||
|
Средняя глубина, Нср, м |
— |
— |
— |
1,38 |
2,40 |
1,03 |
— |
— |
— |
— |
1967 102,75 ?=314 |
||
|
Площадь w,м2 |
— |
— |
— |
61 |
192 |
46 |
— |
— |
— |
— |
|||
|
Скорость течения, V м/с |
— |
— |
— |
0,97 |
1,11 |
0,91 |
— |
— |
— |
— |
|||
|
Расход Q, м3/с |
— |
— |
— |
59 |
213 |
42 |
— |
— |
— |
— |
|||
|
Глубина по краям Н, м |
— |
— |
— |
— |
3,04 |
2,34 |
— |
— |
— |
— |
— |
||
|
Средняя глубина, Нср,м |
— |
— |
— |
1,52 |
2,69 |
1,19 |
— |
— |
— |
— |
1968 103,04 ?=377 |
||
|
Площадь w,м2 |
— |
— |
— |
75 |
215 |
60 |
— |
— |
— |
— |
|||
|
Скорость течения, V м/с |
— |
— |
— |
0,98 |
1,15 |
0,94 |
— |
— |
— |
— |
|||
|
Расход Q, м3/с |
— |
— |
— |
74 |
247 |
56 |
— |
— |
— |
— |
|||
|
Глубина по краям Н, м |
— |
— |
— |
— |
2,87 |
2,17 |
— |
— |
— |
— |
— |
||
|
Средняя глубина, Нср,м |
— |
— |
— |
1,44 |
2,52 |
1,09 |
— |
— |
— |
— |
1969 102,87 ?=339 |
||
|
Площадь w,м2 |
— |
— |
— |
67 |
202 |
51 |
— |
— |
— |
— |
|||
|
Скорость течения, V м/с |
— |
— |
— |
0,98 |
1,12 |
0,92 |
— |
— |
— |
— |
|||
|
Расход Q, м3/с |
— |
— |
— |
66 |
226 |
47 |
— |
— |
— |
— |
|||
|
Глубина по краям Н, м |
— |
— |
— |
— |
2,52 |
1,82 |
— |
— |
— |
— |
— |
||
|
Средняя глубина, Нср,м |
— |
— |
— |
1,26 |
2,17 |
0,91 |
— |
— |
— |
— |
1970 102,52 ?=266 |
||
|
Площадь w,м2 |
— |
— |
— |
51 |
174 |
36 |
— |
— |
— |
— |
|||
|
Скорость течения, V м/с |
— |
— |
— |
0,95 |
1,07 |
0,90 |
— |
— |
— |
— |
|||
|
Расход Q, м3/с |
— |
— |
— |
48 |
186 |
32 |
— |
— |
— |
— |
|||
|
Глубина по краям Н, м |
— |
— |
— |
— |
3,18 |
2,48 |
0,18 |
— |
— |
— |
— |
||
|
Средняя глубина, Нср,м |
— |
— |
— |
1,59 |
2,83 |
1,33 |
0,09 |
— |
— |
— |
1971 103,18 ?=410 |
||
|
Площадь w,м2 |
— |
— |
— |
82 |
226 |
67 |
2 |
— |
— |
— |
|||
|
Скорость течения, V м/с |
— |
— |
— |
0,99 |
1,17 |
0,96 |
0,23 |
— |
— |
— |
|||
|
Расход Q, м3/с |
— |
— |
— |
81 |
264 |
64 |
1 |
— |
— |
— |
|||
|
Глубина по краям Н, м |
— |
— |
— |
0,54 |
4,24 |
3,54 |
1,24 |
— |
— |
— |
— |
||
|
Средняя глубина, Нср, м |
— |
— |
0,27 |
2,39 |
3,89 |
2,39 |
0,62 |
— |
— |
— |
1972 104,24 ?=724 |
||
|
Площадь w,м2 |
— |
— |
1 |
143 |
311 |
120 |
108 |
— |
— |
— |
|||
|
Скорость течения, V м/с |
— |
— |
0,25 |
1,10 |
1,31 |
1,11 |
0,24 |
— |
— |
— |
|||
|
Расход Q, м3/с |
— |
— |
1 |
157 |
407 |
133 |
26 |
— |
— |
— |
|||
|
Глубина по краям Н, м |
— |
0,03 |
1,03 |
2,63 |
6,33 |
5,63 |
3,33 |
1,83 |
1,28 |
0,13 |
— |
||
|
Средняя глубина, Нср,м |
0,02 |
0.53 |
1,83 |
4,48 |
5,98 |
4,48 |
2,58 |
1,55 |
0,7 |
0.07 |
1973 106,33 ?=1779 |
||
|
Площадь w,м2 |
0 |
21 |
18 |
269 |
478 |
224 |
542 |
388 |
126 |
0 |
|||
|
Скорость течения, V м/с |
0,20 |
0,25 |
0,36 |
1,38 |
1,58 |
1,38 |
0,36 |
0,28 |
0,22 |
0,15 |
|||
|
Расход Q, м3/с |
0 |
5 |
7 |
371 |
755 |
309 |
195 |
109 |
28 |
0 |
|||
|
Глубина по краям Н, м |
— |
— |
— |
0,18 |
3,88 |
3,18 |
0,88 |
— |
— |
— |
— |
||
|
Средняя глубина, Нср,м |
— |
— |
0,09 |
2,03 |
3,53 |
2,03 |
0,44 |
— |
— |
— |
1974 103,88 ?=604 |
||
|
Площадь w,м2 |
— |
— |
0 |
122 |
282 |
102 |
54 |
— |
— |
— |
|||
|
Скорость течения, V м/с |
— |
— |
0,23 |
1,06 |
1,26 |
1,06 |
0,23 |
— |
— |
— |
|||
|
Расход Q, м3/с |
— |
— |
0 |
129 |
355 |
108 |
12 |
— |
— |
— |
|||
|
Глубина по краям Н, м |
— |
0,94 |
1,94 |
3,54 |
7,24 |
6,54 |
3,54 |
2,74 |
2,19 |
1,04 |
— |
||
|
Средняя глубина, Нср,м |
0,47 |
1,44 |
2,74 |
5,39 |
6,89 |
5,04 |
3,14 |
2,47 |
1,62 |
0,52 |
1975 107,24 ?=2404 |
||
|
Площадь w,м2 |
3 |
58 |
27 |
323 |
551 |
252 |
659 |
618 |
292 |
11 |
|||
|
Скорость течения, V м/с |
0,23 |
0,33 |
0,45 |
1,50 |
1,71 |
1,46 |
0,42 |
0,35 |
0,28 |
0,20 |
|||
|
Расход Q, м3/с |
1 |
19 |
12 |
485 |
942 |
368 |
277 |
216 |
82 |
2 |
|||
|
Глубина по краям Н, м |
— |
— |
— |
1,34 |
5,04 |
4,34 |
2,04 |
0,54 |
— |
— |
— |
||
|
Средняя глубина, Нср,м |
— |
— |
0,67 |
3,19 |
4,69 |
3,19 |
1,29 |
0,27 |
— |
— |
1976 105,04 ?=1039 |
||
|
Площадь w,м2 |
— |
— |
6 |
191 |
375 |
160 |
271 |
66 |
— |
— |
|||
|
Скорость течения, V м/с |
— |
— |
0,26 |
1,21 |
1,41 |
1,21 |
0,26 |
0,19 |
— |
— |
|||
|
Расход Q, м3/с |
— |
— |
2 |
231 |
529 |
194 |
70 |
13 |
— |
— |
|||
|
Глубина по краям Н, м |
— |
— |
— |
— |
3,17 |
2,47 |
0,17 |
— |
— |
— |
— |
||
|
Средняя глубина, Нср, м |
— |
— |
— |
1,59 |
2,82 |
1,32 |
0,09 |
— |
— |
— |
1977 103,17 ?=408 |
||
|
Площадь w,м2 |
— |
— |
— |
81 |
226 |
66 |
2 |
— |
— |
— |
|||
|
Скорость течения, V м/с |
— |
— |
— |
0,99 |
1,17 |
0,96 |
0,16 |
— |
— |
— |
|||
|
Расход Q, м3/с |
— |
— |
— |
80 |
264 |
63 |
1 |
— |
— |
— |
|||
Зависимость расхода от уровня сводится в график.
Рис. 5 — График зависимости расхода от уровня
3. Определение расчетного расхода
Статистическая обработка полученного ряда наибольших годовых расходов ведется также в табличной форме (табл.2).Выписанный в хронологическом порядке ряд расходов упорядочивается (ранжируется) по величине от максимального к минимальному (графа 5).
Обрабатываемый ряд должен быть непрерывным, поэтому отдельного стоящий большой расход 1924 г. в табл.5 не включается. Подсчитываем сумму расходов, средний расход, эмпирическая вероятность превышения каждого из наблюдаемых расходов:
- где m-номер расхода в ранжированном ряду;
- n=14-количество членов ряда.
Мерой изменчивости ряда в гидрологических расчётах служит коэффициент вариации:
где Кi= — модульный коэффициент.
Cv=
При включении в обрабатываемый ряд редкого расхода, надежность расхода существенно повышается. Объем удлиненного ряда:
N=1977-1924+1=54
Таблица 2 — Обработка результатов наблюдений
|
Год |
Q,Мі/сек |
№ члена ряда |
Ранжированный ряд |
Pэ,% |
Ki |
Кi-1 |
(Ki -1)І |
|||
|
год |
Qi |
+ |
— |
|||||||
|
1964 |
424 |
1 |
1975 |
2404 |
4,9 |
3,437 |
2,437 |
5,939 |
||
|
1965 |
484 |
2 |
1973 |
1779 |
11,8 |
2,543 |
1,543 |
2,381 |
||
|
1966 |
221 |
3 |
1976 |
1039 |
18,8 |
1,485 |
0,485 |
0,235 |
||
|
1967 |
314 |
4 |
1972 |
724 |
25,7 |
1,035 |
0,035 |
0,001 |
||
|
1968 |
377 |
5 |
1974 |
604 |
32,6 |
0,863 |
0,137 |
0,019 |
||
|
1969 |
339 |
6 |
1964 |
484 |
39,6 |
0,767 |
0,233 |
0,054 |
||
|
1970 |
266 |
7 |
1964 |
424 |
46,6 |
0,606 |
0,394 |
0,155 |
||
|
1971 |
410 |
8 |
1971 |
410 |
53,6 |
0,586 |
0,414 |
0,171 |
||
|
1972 |
724 |
9 |
1977 |
408 |
60,4 |
0,583 |
0,417 |
0,174 |
||
|
1973 |
1779 |
10 |
1968 |
377 |
67,3 |
0,538 |
0,462 |
0,213 |
||
|
1974 |
604 |
11 |
1969 |
339 |
74,4 |
0,485 |
0,515 |
0,265 |
||
|
1975 |
2404 |
12 |
1967 |
314 |
81,3 |
0,449 |
0,551 |
0,303 |
||
|
1976 |
1039 |
13 |
1970 |
266 |
88,2 |
0,380 |
0,620 |
0,384 |
||
|
1977 |
408 |
14 |
1966 |
221 |
95,2 |
0,316 |
0,684 |
0,468 |
||
|
УQi=9793 |
14,073?14 |
10,762 |
||||||||
|
Qср=699,5 |
||||||||||
Средний расход:
Qср=)
==743 м3/с
Коэффициент вариации:
=
==0,953
Удлинение ряда расходов меняет порядковые номера членов ряда. На первое место ставится максимальный расход (паводок 1924 года), следовательно, остальные номера увеличиваются на единицу. Кроме того, ряд как бы растягивается с 14 до 54 лет и порядковые номера его членов увеличиваются пропорционально этому удлинению:
;
Соответственно меняется эмпирическая вероятность превышения:
;
- Значение модульных коэффициентов при удлинений ряда несколько уменьшается (табл.3).
Таблица 3 — Значения коэффициентов
|
М1 |
1,0 |
7,2 |
10,8 |
14,4 |
18,0 |
21,6 |
25,2 |
28,8 |
|
|
Р! э |
1,29 |
13,23 |
19,85 |
26,47 |
33,09 |
39,70 |
46,32 |
52,94 |
|
|
К!I |
4,12 |
3,23 |
2,39 |
1,40 |
0,97 |
0,81 |
0,65 |
0,57 |
|
Зависимость модульных коэффициентов от их вероятности строят клетчатки вероятностей. Используя теоретические кривые, строящиеся по таблицам С.Н. Крицкого и М.Ф. Менкаля, составляем табл. 4 и затем наносим на клетчатку вероятностей.
Таблица 4 — Данные для клетчатки вероятностей
|
Р,% |
0,10 |
0,33 |
0,50 |
1,0 |
2,0 |
5,0 |
10,0 |
20,0 |
25,0 |
30,0 |
40,0 |
50,0 |
||||
|
Сн= 0,953 |
Кi |
CsСv |
1 |
4,29 |
3,97 |
3,85 |
3,62 |
3,34 |
2,91 |
2,45 |
1,83 |
1,60 |
1,39 |
1,02 |
— |
|
|
1,5 |
5,53 |
4,80 |
4,57 |
4,12 |
3,60 |
2,93 |
2,35 |
1,64 |
1,47 |
1,29 |
0,98 |
0,73 |
||||
|
2 |
6,52 |
5,39 |
5,03 |
4,32 |
3,70 |
2,90 |
2,25 |
1,60 |
1,38 |
1,21 |
0,94 |
0,72 |
||||
|
3 |
7,91 |
6,08 |
5,50 |
4,65 |
3,83 |
2,80 |
2,12 |
1,48 |
1,28 |
1,13 |
0,89 |
0,72 |
||||
|
КрВП-65 |
5,79 |
5,18 |
4,84 |
4,39 |
3,73 |
2,90 |
2,25 |
1,59 |
— |
— |
— |
0,72 |
||||
Рис. 6 — Клетчатка вероятностей
Кривая = 3 наиболее подходящая закономерность распределения расходов, при вероятности Р=1% имеет модульный коэффициент К1(%)=4,65
Отсюда расход расчетного паводка QРАСЧ.=QСР
QРАСЧ.=743*4,65=3455 м3/с
Уровень воды при расчетном расходе определяется экстраполяцией зависимости уровня от расхода, рис 2.
Следует иметь в виду, что экстраполяция эмпирических зависимостей может дать существенную погрешность. Поэтому полученный уровень — расчетный горизонт воды (РГВ) нуждается в проверке (табл. 5).
Таблица 5 — Данные для клетчатки вероятностей
|
Н |
— |
1,90 |
2,90 |
4,50 |
8,20 |
7,50 |
5,20 |
3,70 |
3,15 |
2,00 |
— |
Расчетный паводок 108,20 Qрасч=3433 |
|
|
НСР |
0,95 |
2,40 |
3,70 |
6,35 |
7,85 |
6,35 |
4,45 |
3,43 |
2,58 |
1,00 |
|||
|
W |
13 |
96 |
37 |
381 |
628 |
318 |
934 |
858 |
464 |
40 |
|||
|
VСР |
0,28 |
0,43 |
0,59 |
1,63 |
1,83 |
1,63 |
0,56 |
0,44 |
0,36 |
0,25 |
|||
|
Q |
4 |
41 |
22 |
621 |
1149 |
518 |
523 |
378 |
167 |
10 |
|||
|
Qлп=67 |
Qрусла=2288 |
Qпп=1078 |
|||||||||||
4. Назначение отверстия моста
Минимально необходимое отверстие моста по условию баланса наносов определяется как:
- Р=3,04;
- q =;
L=;
- где ВР — ширина русла реки, м;
- µ — коэффициент сжатия потока промежуточными опорами;
- QP — расход, проходящий в русловой части потока;
- Р — коэффициент общего размыва;
- q — удельный расход на единицу длины отверстия моста, м3/ч.
L- отверстие моста, м.
L==346;
- Р=3,04;
q ==14,3
Для расчета отверстия моста нужно знать допустимую величину коэффициента размыва, которая определяется удельным расходом, в свою очередь, зависящий от искомого отверстия моста. Эту задачу решаем подбором:
Таблица 6 — Подбор отверстия моста
|
Исходное отверстие L,м |
190 |
220 |
230 |
241 |
|
|
Удельный расход q,м2/с |
18,2 |
15,7 |
15,0 |
14,3 |
|
|
Коэффициент размыва Р |
1,26 |
1,29 |
1,30 |
1,31 |
|
|
Конечное отверстие |
254 |
246 |
244 |
241 |
|
Полученное отверстие моста необходимо правильно разместить в пределах морфоствора.
5. Расчёт регуляционных сооружений
Для устройства струенаправляющих дамб необходимо, чтобы не менее 15? расчетного расхода воды пропускалось через поймы или имеется значительная косина перехода.
После устройства мостового перехода часть потока, проходившая в бытовых условиях по поймам, перекрывается подходами к мосту (насыпями) и должна будет свернуть к отверстию моста. Для плавного ввода под мост этой части потока, устраиваются верховые струенаправляющие дамбы, а для организации плавного растекания потока после выхода его из под моста — низовые. Очертания верховой дамбы принимаются эллиптическими, а размеры её рассчитываются исходя из степени стеснения потока насыпи подходов к мосту.
Коэффициент стеснения подходами для односторонней поймы:
- д =;
где,
QПер. — часть бытового расхода, перекрытая подходами на левой или правой пойме;
- QРасч. — расчетный расход.
Расход на правой пойме — 1078м3/с
Пойменная часть отверстия — 48м
Средняя глубина — 5,03м
Площадь живого сечения — 241мІ
Средняя скорость — 0,64м/с
Не перекрытый расход — 154мі/с
Перекрытый расход на п.п. — 924мі/с
д ==924/3455=0,267
Соотношение полуосей эллипса, по которому очерчиваются оси струенаправляющих дамб, назначается по величине коэффициента стеснения: Кп=1,83
Размеры верховой дамбы определяются по величине ее проекции на ось мостового перехода Вв (малая полуось эллипса):
Ввп=Ап*Вр=0,291*190=55м
Параметр Ап принимается в зависимости от того же коэффициента стеснения.
Координаты криволинейной оси струенаправляющей дамбы даются в относительной форме в таблице 7. Абсолютные значения координат получаются умножением относительных на величину проекции Вв.
Таблица 7 — Координаты верховой дамбы
|
Правая дамба |
||||
|
Относительные координаты |
Абсолютные координаты |
|||
|
К=1,83 Вв=55м |
||||
|
X/Вв |
Y/Вв |
X |
Y |
|
|
0,00 |
0,000 |
0,00 |
0,00 |
|
|
0,20 |
0,006 |
11,00 |
0,33 |
|
|
0,40 |
0,028 |
22,00 |
1,54 |
|
|
0,60 |
0,058 |
33,00 |
3,19 |
|
|
0,80 |
0,100 |
44,00 |
5,50 |
|
|
1,00 |
0,163 |
55,00 |
8,97 |
|
|
1,20 |
0,244 |
66,00 |
13,42 |
|
|
1,40 |
0,356 |
77,00 |
19,58 |
|
|
1,60 |
0,514 |
88,00 |
28,27 |
|
|
1,70 |
0,629 |
93,50 |
34,60 |
|
|
1,75 |
0,710 |
96,25 |
39,05 |
|
|
1,80 |
0,819 |
99,00 |
45,05 |
|
|
1,81 |
0,852 |
99,55 |
46,86 |
|
|
1,83 |
1,000 |
100,65 |
55,00 |
|
В голове верховой дамбы устраивается приставка, очерчиваемая по окружности радиуса r=0,2Вв=11м с углом разворота 90-120°.
Большая полуось эллипса ав=к·Вв, т.е. авп=100,65м.
Ось низовой дамбы проектируется также из двух сопряженных элементов — круговой кривой с радиусом R=2ав =2·100,65=201,3м и углом разворота, в=8-8° и касательной к ней прямой. В проекции на нормаль к створу перехода низовая дамба вдвое меньше верховой.
Координаты рассчитываются (табл. 8) с шагом абсциссы 10м по упрощенным формулам.
Таблица 8 — Координаты низовой дамбы
|
X |
tgв=X/2ав |
Y=X2/4ав |
||
|
Криволинейная часть дамбы |
-10 |
-0,050 |
0,25 |
|
|
-20 |
-0,099 |
0,99 |
||
|
-30 |
-0,149 |
2,23 |
||
|
Прямолинейная часть дамбы |
-40 |
-0,149 |
3,72 |
|
|
-50 |
-0,149 |
5,21 |
||
|
-50,325 |
-0,149 |
5,26 |
||
6. Расчёт общего размыва
Размывы под мостом при проходе паводка рассчитывается поэтапным прослеживанием процесса, который заключается в построении треугольного гидрографа паводка с продолжительностью подъема уровня воды 6 суток и спада его 9 суток. Треугольный гидрограф заменяется ступенчатым с расходом на каждой ступени, увеличивающимся на одну треть расчетного рис. 4. Продолжительность ступеней 2; 2; 2,5; 3; и 3 суток. Далее задается некоторая толщина слоя смыва и рассчитывается время за которое этот размыв произойдет. Расчет ведется в форме таблицы 9.
Рис. 7 — Гидрограф стока
Таблица 9 — Расчет общего размыва
|
ступени |
Бытовые условия |
В створе моста |
|||||||||||||
|
расход |
Отметка поверхности воды Нy, м |
Средняя отметка дна Нд. ср,м |
Средняя глубина Нм, м. |
Разм. скорость Vом, м/сек |
Площадь живого сечения Wм, мІ |
Средняя скорость Vм.ср, м/сек |
Vм.ср/Vом, м |
A |
(d/Hм)? |
Мутность воды с, кг/мі |
Твердый расход Gм, кг/сек |
||||
|
Общий Q, мі/сек |
Русла Q, місек |
||||||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
|
1 |
1 |
1152 |
1028 |
105,25 |
101,64 |
3,61 |
0,50 |
870 |
1,32 |
2,67 |
143 |
0,00092 |
0,1305 |
150 |
|
|
2 |
101,59 |
3,66 |
0,50 |
882 |
1,31 |
2,62 |
134 |
0,00091 |
0,1215 |
140 |
|||||
|
3 |
101,557 |
3,69 |
0,50 |
890 |
1,29 |
2,59 |
129 |
0,00090 |
0,1159 |
134 |
|||||
|
4 |
2 |
2303 |
1737 |
107,10 |
101,557 |
5,54 |
0,55 |
1336 |
1,72 |
3,12 |
248 |
0,00069 |
0,1705 |
393 |
|
|
5 |
101,36 |
5,74 |
0,56 |
1384 |
1,66 |
2,99 |
212 |
0,00067 |
0,1426 |
329 |
|||||
|
6 |
101,27 |
5,83 |
0,56 |
1406 |
1,64 |
2,93 |
198 |
0,00066 |
0,1320 |
304 |
|||||
|
7 |
3 |
3455 |
2288 |
108,20 |
101,27 |
6,93 |
0,58 |
1670 |
2,07 |
3,54 |
382 |
0,00059 |
0,2267 |
783 |
|
|
8 |
100,77 |
7,43 |
0,59 |
1791 |
1,93 |
3,25 |
284 |
0,00057 |
0,1607 |
555 |
|||||
|
9 |
100,58 |
7,62 |
0,60 |
1836 |
1,88 |
3,15 |
255 |
0,00056 |
0,1420 |
490 |
|||||
|
10 |
4 |
2303 |
1737 |
107,10 |
100,58 |
6,52 |
0,58 |
1571 |
1,47 |
2,55 |
121 |
0,00062 |
0,0745 |
171 |
|
Таблица 10 — Расчет общего размыва
|
V2м |
Подпор Z, м |
В зоне подпора |
|||||||||||||
|
Отметка поверхности воды Нy+Z,м |
Средняя отметка дна в русле Hдр, м |
Глубина в русле Нр, м |
Площадь живого сечения Wр, мІ |
Скорость в русле Vр, м/сек |
Разм. Скорость в русле Vор, м/сек |
Vр/Vор |
А |
(d/Нм)2/3 |
Мутность воды с, кг/мі |
Твердый расход Gр, кг/сек |
Дефицит наносов Gм-Gр кг/сек |
||||
|
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
||
|
1 |
1,75 |
0,08 |
105,33 |
101,22 |
4,11 |
781 |
1,32 |
0,51 |
2,57 |
124 |
0,0008 |
0,1042 |
107 |
43 |
|
|
2 |
1,71 |
0,08 |
105,33 |
101,22 |
4,11 |
781 |
1,32 |
0,51 |
2,57 |
124 |
0,0008 |
0,1044 |
107 |
33 |
|
|
3 |
1,67 |
0,08 |
105,33 |
101,22 |
4,11 |
780 |
1,32 |
0,51 |
2,57 |
125 |
0,0008 |
0,1046 |
108 |
26 |
|
|
4 |
2,97 |
0,14 |
107,24 |
101,22 |
6,02 |
1118 |
1,55 |
0,56 |
2,76 |
160 |
0,0007 |
0,1042 |
181 |
212 |
|
|
5 |
2,77 |
0,13 |
107,23 |
101,22 |
6,01 |
1141 |
1,52 |
0,56 |
2,70 |
149 |
0,0007 |
0,0970 |
169 |
160 |
|
|
6 |
2,68 |
0,12 |
107,22 |
101,22 |
6,00 |
1141 |
1,52 |
0,56 |
2,70 |
149 |
0,0007 |
0,0973 |
169 |
135 |
|
|
7 |
4,28 |
0,19 |
108,39 |
101,22 |
7,18 |
1363 |
1,68 |
0,59 |
2,85 |
180 |
0,0006 |
0,1042 |
238 |
545 |
|
|
8 |
3,72 |
0,17 |
108,37 |
101,22 |
7,15 |
1359 |
1,68 |
0,59 |
2,86 |
183 |
0,0006 |
0,1061 |
243 |
312 |
|
|
9 |
3,54 |
0,16 |
108,36 |
101,22 |
7,14 |
1357 |
1,69 |
0,59 |
2,87 |
184 |
0,0006 |
0,1067 |
244 |
246 |
|
|
10 |
2,15 |
0,10 |
107,20 |
101,22 |
5,98 |
1136 |
1,53 |
0,56 |
2,72 |
152 |
0,0007 |
0,0994 |
173 |
-1 |
|
|
Размыв |
|||||||||||||||
|
Средний дефицит наносов ?Gср |
Слой смыва под мостом ?h, м |
Бытовой уклон iб |
Er/iб |
Q/QбМ |
a |
LР, м |
Объём смыва ?W, мі |
Время смыва, ?t, сутки |
t cтупени, сутки |
h ступени |
Продолжительность ступени, сутки |
Размыв за ступень |
Общий размыв |
||
|
30 |
31 |
32 |
33 |
34 |
35 |
36 |
37 |
38 |
39 |
40 |
41 |
42 |
43 |
||
|
38 |
0,05 |
0,00010 |
>0.5 |
<1,25 |
0,73 |
436,218 |
2,07204 |
1,1 |
1,1 |
0,05 |
2 |
0,0835 |
0,0835 |
||
|
29,3 |
0,033 |
0,00010 |
>0.5 |
<1,25 |
0,73 |
436,065 |
1,38777 |
0,9 |
2,0 |
0,083 |
|||||
|
185,8 |
0,2 |
0,00009 |
>0.5 |
<1,25 |
0,73 |
643,162 |
12,2201 |
1,3 |
1,3 |
0,2 |
2 |
0,2870 |
0,3705 |
||
|
147,4 |
0,087 |
0,00008 |
>0.5 |
<1,25 |
0,73 |
642,502 |
5,31028 |
0,7 |
2,0 |
0,287 |
|||||
|
428,6 |
0,5 |
0,00008 |
>0.5 |
=1,5 |
0,74 |
723,352 |
34,3592 |
1,6 |
1,6 |
0,5 |
2,5 |
0,6890 |
1,0595 |
||
|
279,3 |
0,189 |
0,00008 |
>0.5 |
=1,5 |
0,74 |
721,650 |
12,9572 |
0,9 |
2,5 |
0,689 |
|||||
Таблица 10 — Коэффициент общего размыва
|
Средняя отметка до размыва |
101,64 |
|
|
Отметка при максимальном размыве |
100,58 |
|
|
Коэффициент общего размыва |
1,16 |
|
|
Соотношение максимальной и средней глубин |
1,25 |
|
|
Максимальная глубина. |
8,20 |
|
|
Максимальная отметка дна |
97,55 |
|
7. Расчет местного размыва
Кроме общего размыва, происходящего относительно равномерно по всей длине отверстия моста, у промежуточных опор моста наблюдается местный размыв, добавляющийся к общему. Опоры моста обычно размещают так, чтобы они не попадали на вертикаль с наибольшей глубиной. Однако со временем эта максимальная глубина может сместиться к опоре, поэтому глубина заложения фундамента должна соответствовать максимально возможной глубине размытого сечения. Величина местного размыва также зависит от гидрографа паводка, но в курсовой работе допустимо считать максимум местного размыва соответствующим наивысшей (третьей) ступени паводка.
Наибольшая глубина местного размыва.
Н=(h0+0.014B)·м·k
h0=6,2·в·H/()в;
где
Н — глубина воды у опоры;
- в — параметр, принимаемый по приложениям;
- W — гидравлическая крупность частиц грунта;
- V0 — максимальная размываемая скорость;
- V — средняя скорость;
- В — ширина опоры, принимаемая 3,0 м;
- м=0,85 — коэффициент формы поперечного сечения;
- К — коэффициент косины, принимаемый =1,0;
- При соотношении В/Н=3,0/10,25=0,2927 по приложению в=0,06156.
С учетом местного размыва максимальная глубина достигает 20,41м и минимальная отметка дна после размыва расчетным паводком 87,79.
Таблица 11 — Глубина местного размыва
|
Н |
10,25 |
|
|
В |
3,00 |
|
|
В/Н |
0,29 |
|
|
в |
0,06 |
|
|
Vo |
0,64 |
|
|
V |
2,13 |
|
|
W |
0,00692 м/сек |
|
|
(Vo/W)в |
1,31 |
|
|
h= |
10,16 |
|
8. Расчет минимальной отметки пойменных насыпей
Бровка земляного полотна на подходах к мосту должна быть выше расчетного горизонта высокой воды (с учётом подпора) на высоту наката волны по откосу и величину технического запаса (0,5м).
Величина подпора приближенно найдена при расчете общего размыва (0,19).
Высота наката волны определяется по:
hн=
где
Кm — коэффициент, учитывающий тип укрепления откоса насыпи;
- m — коэффициент заложения откоса; (1,5-3,0)
л — длина волны;
- h- высота волны;
- Расчетная скорость ветра — 20м/сек.
Длина разгона волны — 7км.
Откос укреплен наброской из рваного камня.
По приложению Кm/m=0,27.
Средняя глубина от расчетного горизонта высокой воды (для не размытого створа выше моста) 108,20-101,64=6,56м.
При длине разгона волны 7км и скорости ветра 20м/сек по приложению
Высота наката волны
Минимальная отметка бровки земляного полотна на подходах к мосту:
9. Расчёт судоходного горизонта, проектирования продольного профиля перехода
Минимальная отметка проектной линий в продольном профиле мостового перехода складывается из отметки расчётного судоходного горизонта, высоты подмостового габарита и строительной высоты пролётного строения (включая конструкцию проезжей части).
Расчет максимального горизонта воды, при котором судоходство по реке не испытывает затруднений, ведется по паводку, порядковый номер которого в ранжированном ряду наблюдений
Высота подмостового габарита для рек III класса и средней части пролёта — 10 м. Строительную высоту можно условно принять 2м. Тогда минимальная отметка проезжей части моста 106,55+10+2=118,55 м
При проектировании продольного профиля перехода радиусы кривых и уклоны принять по нормативам дороги первой технической категории.
Таблица 12 — Расчет судоходного горизонта
|
Класс реки |
III |
|
|
Порядковый номер m |
0,6 |
|
|
а-коэффициент, принимаемый по таблице приложения, в зависимости от класса реки. |
4 |
|
|
k-коэффициент допускаемого снижения продолжительности физической навигации Зависящий от класса водного пути. |
6 |
|
|
Т-фактическая продолжительность навигации, суток |
150 |
|
|
t-перерыв в судоходстве для наиболее крупных судов продолжительностью в сутках. |
9 |
|
|
9 суток |
1730 |
|
|
Расчетный судоходный горизонт |
106,55 |
|
|
Подмостовой габарит, м |
10 |
|
|
Строительная высота, м |
2 |
|
|
Минимальная отметка проезжей части моста |
118,55 |
|
насыпь мост профиль строительство
При проектировании продольного профиля перехода радиусы кривых и уклоны принять по нормативам дороги первой технической категории.
Заключение
В курсовом проекте рассмотрен вариант расчёта по изысканиям и проектированию мостового перехода через реку в Новосибирской области.
В результате изысканий мостового перехода получены следующие результаты:
- Рассчитаны расходы, соответствующие заданным уровням паводков;
- Определен расчетный расход заданной обеспеченности;
- Назначено отверстие моста;
- Рассчитаны регуляционные сооружения;
- Определен общий размыв;
- Рассчитан местный размыв;
- Назначена минимальная отметка пойменной насыпи;
- Определен судоходный горизонт, запроектирован продольный профиль перехода.
Принимая во внимание вышеизложенное, тема курсового проекта достигла цели проектирования.
За окончательный вариант проектом принят постоянный низководный мостовой переход с затопляемыми высокими водами мостом и подходами.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/po-mostam-novosibirska/
1. Самбаров Н.Н. Проектирование мостовых переходов. Учебное пособие/ — Иркутск: ИрГТУ — ИрДУЦ, 2001. — 71с.
2. Андреев О. В. Проектирование мостовых переходов. — М., Транспорт, 1980. 215 с.
3. Андреев О.В., Глаголева Т.Н., Федотов Г.А., Абрамов Ю.В. Основы расчета мостовых переходов. Л., Изд-во «Высшая школа», 1971.
4. ГОСТ 26775-97 Габариты подмостовые судоходных пролетов мостов на внутренних водных путях. Нормы и технические требования.
