Проектирование мостовых переходов через водотоки

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=2кривую и принимают ее в качестве расчетной.

12 По  таблице определяют вероятность  превышения Р, соответствующую данной категории дороги и типу искусственного сооружения. С помощью расчетной кривой или таблицы для Р находят значение модульного коэффициента Кри вычисляют расчетный расход воды .

13. С помощью  графика h=f(Q) по значению Q_p находят расчетную максимальную глубину воды в русле h_рбmax =6,0 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.

За расчетный расход принять расход из морфометрических расчетов.

=521,01 м³/с

 

 

 

 

 

 

 

 

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_рмmax 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, которое измеряется на отметке РУВВ между конусами подходных насыпей.

Расчет производим по расчетной  схеме моста наименьшей длины, т.е. когда отверстие моста перекрывает  только главное русло реки. Ширина русла под мостом принимается  равной ширине главного русла В_рм= В_гр. Тогда часть расхода, приходящаяся на подмостовое отверстие в бытовом состоянии реки, Q_рм= Q_гр. Подставив данные значения в формулы получим:

Вычисляем коэффициент  размыва:

ρ= h_рМмах/ h_рбмах = 14,28/5,7=2,51>1,75

Принимаем мост с искусственно уширенным  руслом.

Искусственное уширение русла производится за счет срезки грунта на уровне  меженных  вод  в пойменной  части отверстия  моста, см. рис.9. Срезку грунта допускается предусматривать только на равнинных реках, в случае частого  затопления пойм (т.е. затопления пойм паводками с максимальными 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=¦(Q) найти соответствующий ему уровень воды Н_50% и сравнить его с отметкой дна пойм. Если отметки дна пойм ниже отметки Н_50%, то рассматривается схема моста с уширенным руслом.

Алгоритм  расчета – следующий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Задаем  суммарную длину срезки в_с (10 м) и вычисляем ширину подмостового отверстия

В_рм= В_гр+в_с=13+11,81=24,81м.

3. Далее  следует перераспределить эту  суммарную длину срезки между  поймами. Для этого вычисляем  коэффициент пропорциональности  . Если его значение близко к 1, то необходимо устраивать срезку грунта на обеих поймах. В противном случае она выполняется на пойме, пропускающей  больший расход воды.

3. Назначаю  длину срезок.Впп=в_с*=10,13; Bлп= Вс-Впп=1,68

 

2. По  формулам вычисляем  глубину  потока  после  размыва

 

.

 

h_рмmax>h_рбmax,, баланс наносов не нарушается.

5. Вычисляем коэффициент размыва по формуле .

8. Вычисляем  скорость воды в подмостовом русле по формуле м/с.

 

9. Длина мостового  отверстия составит

В_м = В_рм + 2h_п×m=24,81+2*5,26×1,5=40,59м.                                                 

При редком затоплении пойм в отверстие  моста включают пойменный участок  без срезки грунта.

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+Гм+h_констp=158,70+0,5+1,71=160,91 м

гдеГм– под мостовой габарит, h_констp - конструктивная высота пролетного строения при длине пролета 33 метров равна 0,5 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 , Δh^/- разность между проектной отметкой и РУВВ.

Длину моста принимаю 66м с двумя пролётами по 33 м

Промежуточную опору принимаю смешанную . Фундамент принимаю свайный.

 

 

 

 

 

4.5.Расчет  глубины заложения фундамента  опор

Отметку заложения  подошвы фундамента опор определяем по формуле

м,  где

 h_рм.мах – глубина потока с учётом общего размыва,

Δh_м – глубина воронки местного размыва,

,

Δε – гарантийный  запас на неточность определения    элементов размытого русла,

Δh_к – конструктивная глубина заделки фундамента в грунт.

Расчёт  глубины воронки местного размыва

Глубина воронки размыва вычисляется  по формуле И.А. Ярославцева.

В случае не связных грунтов  ( гравелистый песок) –  м                             

где

 k – коэффициент, зависящий от относительной глубины потока;

 k_ф – коэффициент, учитывающий форму опоры;

 в_оп – средняя ширина опоры, м;

g – ускорение свободного падения;

d – диаметр частиц несвязных грунтов, м;

v_оп – скорость набегания потока на опору, м/с.

Скорость  набегания потока на опору принимается равной v_рм в главном русле,  v_лпм или v_ппм   – в пойменных частях отверстия.

Гарантийный запас D складывается из погрешности определения элементов размытого русла D_e и конструктивной глубины заделки фундамента в грунт Dh_к. Считается, что D_e =0,15(h_{рм max} + Dh_м)=0,15(5,7+0,18)=0,88. Для фундамента мелкого заложения Dh_к должна быть не менее 1м. В соответствии со СНиП 2.02.01–83* «Основания зданий и сооружений», фундаменты должны быть заглублены не менее чем на 2,5 м от наинизшей отметки дна водотока в месте расположения опоры после его общего и местного размыва расчетным паводком. Данные требования могут быть выражены условием

D=max(2,5; D_e+Dh_к)=0,88+1=1,88.

 

4.6. Проектирование  регуляционных сооружений

Порядок проектирования струенаправляющей дамбы - следующий.

1. Определяется  количество дамб.

Две  дамба т.к. левый и правый пойменные расходы превышают  значение 15% от Q_р._max.

2. По степени  стеснения потока  находится суммарная длина верховых дамб:

l_в = k_д × В_м=0,75×24,81=25,56 м.

где  k_д – коэффициент; В_м – длина мостового отверстия.

1 дамбы,      

2 дамбы,          

Где

 

3. Вычисляется минимальный радиус R₀:   R₀ = l_в/3=25,56/3=8,52

         Для 1 дамбы:

         Для 2 дамбы:

 

4. Определяются координаты точек,  описывающих ось дамбы, и относительная  длина верховой части дамбы  от головы до точки с координатами X,Y :

X=k_x×R₀;   Y= k_y×R₀;   S= k_s×R₀ ,

где k_x, k_y, k_s – коэффициенты, принимаемые по таблице

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№	s	x	y	№	s	x	y
Дамба правая верховая				Дамба правая низовая
1	0,00	3,76	2,32	17	5,18	-0,31	0,01
2	0,32	3,73	2,00	18	5,51	-0,64	0,03
3	0,65	3,63	1,68	19	5,83	-0,96	0,06
4	0,97	3,48	1,41	20	6,16	-1,28	0,10
5	1,30	3,28	1,15	21	6,48	-1,59	0,13
6	1,62	3,06	0,92	22	6,80	-1,91	0,17
7	1,94	2,81	0,73
8	2,27	2,52	0,56
9	2,59	2,23	0,41
10	2,92	1,92	0,31
11	3,24	1,62	0,22
12	3,56	1,30	0,14
13	3,89	0,99	0,08
14	4,21	0,66	0,04
15	4,54	0,34	0,01
16	4,86	0,00	0,00

 

Дамба левая верховая				Дамба левая низовая
1	0,00	16,01	9,90	17	22,08	-1,32	0,03
2	1,38	15,87	8,54	18	23,46	-2,71	0,14
3	2,76	15,48	7,15	19	24,84	-4,08	0,28
4	4,14	14,84	6,00	20	26,22	-5,46	0,43
5	5,52	13,99	4,90	21	27,60	-6,76	0,57
6	6,90	13,01	3,93	22	28,98	-8,14	0,71
7	8,28	11,95	3,13
8	9,66	10,74	2,40
9	11,04	9,49	1,75
10	12,42	8,18	1,33
11	13,80	6,90	0,92
12	15,18	5,55	0,60
13	16,56	4,21	0,35
14	17,94	2,83	0,16
15	19,32	1,45	0,04
16	20,70	0,00	0,00