Проектирование мостовых переходов через водотоки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.1 Обоснование  руководящих отметок  и контрольных точек

Руководящие отметки необходимы для того, что бы установить оптимальную высоту насыпи, которая обеспечит нормальные условия эксплуатации земляного полотна. По условия увлажнения разделяют три типа местности:

1. Сухие участки
2. Сырые участки с избыточным увлажнением в отдельные периоды года.
3. Мокрые участки, с постоянно избыточным увлажнениям.

                 Руководящая отметка для первого  типа местности

Руководящая отметка  для первого типа местности по увлажнению назначается из условия снегонезаносимости дороги. Схема к ее определению показана на рис.4.

 

 

 

 

 

 

 

Условие снегонезаносимости заключается в том, что отметка  бровки насыпи должна быть не менее  величины h_р, определяется по формуле

h_р = h_сн + Dh= 0,35+0,6=0,95 м ,

где h_сн – расчетная толщина снегового покрова 5%-ой обеспеченности; Dh - возвышение бровки насыпи над уровнем снежного покрова, зависящее от категории дороги.

Величина Dh выбирается из табл. 7.

Таблица 7 - возвышение бровки насыпи в зависимости от категории дороги

Параметры	Возвышение бровки насыпи над уровнем снежного покрова, м
Категория	I	II	III	IV	V
Dh	1,2	0,7	0,6	0,5	0,4

 

Полученную отметку  необходимо перевести в руководящую  отметку для линии проектируемой поверхности дорожного покрытия по оси дороги или кромке проезжей части.

В первом случае (по оси  дороги) руководящая отметка вычисляется по формуле

 

 где b₂ – ширина обочины с учётом вычета краевых полос; b₁ – ширина проезжей части с учётом краевых полос; i_об – уклон обочины; i_пр – поперечный уклон проезжей части.

Руководящая отметка  для второго типа местности

Руководящую отметку для второго типа местности по увлажнению определяют от верха покрытия дорожной одежды до поверхности земли или до уровня поверхностных вод. При этом считают, что поверхностный сток воды не обеспечен и вода стоит не более 30 суток. Схема определения отметки показана на рис.5.

При необеспеченном стоке  воды от поверхности земли руководящая  отметка для построения проектной линии продольного профиля по оси

дороги определится  по формуле

где h₁^норм – возвышение поверхности покрытия дорожной одежды над поверхностью земли; i_пр – поперечный уклон проезжей части; b₁ – ширина проезжей части с учётом краевых полос.

                                                                          

 

 

 

 

 

 

 

 

Значения h₁^норм и h₂^норм принимаются по табл. в зависимости от дорожно-климатической зоны и грунта рабочего слоя (данные взяты из таблицы 21  СНиП 2.05.02-85).      

Руководящая отметка  для третьего типа местности

Руководящую отметку  для третьего типа местности по увлажнению определяют от верха покрытия дорожной одежды до уровня грунтовых или поверхностных вод, стоящих более 30 суток (рис. 7).

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                          

 

 

 

 

При необеспеченном стоке  поверхностных вод, стоящих более 30 суток, руководящая отметка для построения проектной линии продольного профиля по оси дороги определяется по формуле

где h₃^норм – возвышение поверхности покрытия дорожной одежды над уровнем поверхностных  вод; h_пв – толщина слоя воды над поверхностью земли; i_пр – уклон проезжей части;  b_пр – ширина проезжей части.

В случае высокого стояния  грунтовых вод руководящая отметка  вычисляется следующим образом:

 где h₄^норм – возвышение поверхности покрытия дорожной одежды над уровнем грунтовых  вод; h_гв – расстояние от поверхности земли до уровня грунтовых вод; i_пр – уклон проезжей части;  b_пр – ширина проезжей части.

Значения h₃^норм и h₄^норм принимаются по табл.

 

 

2.3.2 Описание  проектной линии

Проектная линия нанесена по методу Антонова Н.М. , в основном по обертывающей. Отклонения  от рекомендуемых руководящих отметок имеются на участках пересечения пониженных мест и водотоков. Радиусы выпуклых кривых 13333-135000 м, вогнутых кривых 13333-140000 м. Продольные уклоны на большей части профиля не превышают 46 ‰.  Проектная линия нанесена так, чтобы обеспечить минимальные объёмы земляных работ. На всём протяжении проектной линии видимость в продольном профиле обеспечена.

 

2.4 Поперечные профили земляного полотна автомобильной дороги

Поперечные профили  назначают на основе решений по  продольному профилю с учетом высоты насыпей, глубины выемок, рельефа  местности, почвенно-грунтовых и гидрологических условий.

Для проектируемой дороги III технической категории характерны следующие типы поперечных профилей:

тип 1а - насыпь до 2,0 м с кюветами, глубиной не менее 0,5 м. Заложение откосов данного типа поперечного профиля принимаем m=1:4;

тип  1б – насыпь от 2,0 м до 3,0 м без кюветов. Заложение откосов данного типа поперечного профиля принимаем m=1:4;

тип 2 - насыпь до 3 м без кюветов. Заложения откосов данного типа поперечного профиля принимаем m=1:4;

тип 3 - насыпь от 3 до 6 м. Заложение откосов данного типа профиля принимаем m=1:1,5

тип 4 - выемка глубиной до 1 м в целях предохранения от снежных заносов необходимо запроектировать раскрытой с крутизной откосов от 1:8.

тип 5 - Выемка глубиной до 5 м с крутизной откосов 1:1,5 без полок.

 

 

 

 

 

 

 

3 Проектирование переходов через малые водотоки

 

3.1 Расчет ливневого стока

 

Сначала на карте с  планом трассы карандашом намечаем границы  водосборного бассейна для проектирования малого сооружения. Затем определяем следующие параметры:

1. Площадь водосборного бассейна F=1,31км²
2. Длина бассейна L=1375 м
3. Средний уклон бассейна -

‰,   (5)

где H_з, Н_о - отметки дна в вершине бассейна и створе сооружения соответственно;

4. Уклон бассейна в створе сооружения -     ‰,   (6)

где H_в, Н_н - отметки дна бассейна на расстоянии 50м от оси дороги вверх и низ по течению соответственно;

    5.   Значение расхода ливневых вод вычисляется по формуле

 м³/с,  (7)                            

где а_ч - интенсивность ливня часовой продолжительности, мм/мин,

 а_ч =0,89;

       К_t - коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности,

К_t =1,93

       α - коэффициент потерь стока, α =0,15

       φ - коэффициент редукции, при F≥ 0,1 км²  φ =

 

3.2 Расчет стока талых вод

 

Максимальный расчет талых вод находится по формуле:

 м³/с                                 (8)

где к₀ - коэффициент дружности половодья, к₀ =0,001                                                                           

h_р - расчетный слой суммарного слоя той же вероятности превышения, что и расчетный расход, мм, h_р =160

δ₁ - коэффициент заозерности; δ₁ =1

δ₂ - коэффициент залесенности и заболоченности, δ₂ =1

n - показатель степени, n =0,17

Расчетный слой суммарного стока вычисляется по формуле:

h_p=h'× K_p=160×2=320 мм                                                          (9)

K_р - модульный коэффициент, зависящий от ВП и характеристик закона распределения половодья (коэффициента вариации Cn и коэффициента асимметрии Cs), K_р =2.

 

Для того чтобы вычислить K_р , необходимо:

1. По карте коэффициентов вариации слоев стока талых вод, определить значение коэффициента вариации Cn_,карт, Cn_,карт=0,2
2. Умножить его на поправочный коэффициент к_попр, так как карта составлена для бассейнов площадью более 200 км², и тем самым получить расчетный коэффициент вариации Cn= Cn_,картּ к_попр= 0,2ּ1,25=0,25   (10)
3. Выбрать коэффициент асимметрии Cs=0,25(по таблицам)
4. По графикам для расчетных величин Р (вероятность превышения), Cs и Cn найти значение модульного коэффициента слоя стока K_р=2

Для водосборов малой площади коэффициенты δ₁ и δ₂ можно принимать равными 1, т.к. озера встречаются там так редко, а лес часто вырубается во время строительства автомобильной дороги.

 

3.3 Назначение расчетного максимального расхода воды

 

Расчетным считают расход воды, на пропуск которого проектируется малое искусственное сооружение. За расчетный принимается максимальный расход ливневых вод Q_р = Q_m=3,63 м³/с.

 

3.4 Расчет размеров отверстия малого искусственного сооружения

 

Так как в курсовом проекте режим протекания воды в трубе безнапорный, 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 .

 

 Гидравлический расчёт трубы

            1. По таблицам пропускной способности  для безнапорного режима подбираем  размеры трубы по значению  расчетного расхода воды  Диаметр  трубы принимаем равным 1,5 м.

2. Определяем критическую глубину  (расчет ведем графо-аналитическим способом).

                                                                      ₍₁₁₎                                                

Ширина потока по верху:                                         ₍₁₂₎

Смоченный периметр:                                            ₍₁₃₎

Площадь затопленного сечения:                   ₍₁₄₎

Полученные значения заносим в  таблицу 8.

Таблица 8 – Полученные данные

H, м	b	l	w
0,2	1,20	1,29	0,16	0,00
0,4	1,60	1,85	0,44	0,05
0,6	1,83	2,30	0,78	0,26
0,8	1,96	2,69	1,15	0,78
1	2,00	3,06	1,53	1,78
1,125	1,98	3,27	1,76	2,74

 

_{Рисунок 3 - График для определения критической глубины}

.

    Делаем проверку, чтобы не получился полунапорный или напорный режим.

Глубина потока в сжатом сечении.       м  (15)