Проектирование переходов через водотоки

 

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Сибирский федеральный университет»

Инженерно-строительный институт

Кафедра автомобильных дорог и городских сооружений

Курсовая работа

Изыскание и проектирование автомобильных дорог

Проектирование переходов через водотоки

Пояснительная записка

Студент, ДС 07-12 Владимиров М.C

Руководитель Низамова Е.М.

Красноярск, 2010

1. Природные условия

.1 Климат

Дорожно-климатическая зона - 3

Климатическая характеристика района приводится по данным метеорологической станции поселка Балахта. Климат района континентальный. Для климата характерны резкие колебания годовых и суточных температур.

Таблица 1. Ведомость климатических показателей.

№ п/пНаименования показателей.Ед. изм.Величи- на12341Абсолютная температура воздуха -минимальное -максимальное. 0С -53342Средняя температура наружного воздуха холодной пятидневки. 0,98 0,92 0С -43-393Преобладающее направление ветра: декабрь-февраль июнь-август ЮЗЮЗ4Максимальное из средних скоростей ветра по румбам за январь.м/с5,75Минимальное из средних скоростей ветра по румбам за июль.м/с3,26Средне месячная относительная влажность воздуха: -наиболее холодного месяца -наиболее жаркого месяца % 77737Количество осадков за : -ноябрь-март -апрель-октябрь мм 1063808Расчётная толщина снежного покрова обеспеченностью 5%.м0,59Глубина промерзания.м2,10Рис. 1. Дорожно-климатический график

Таблица 2. Средне месячная температура воздуха.

МесяцIIiIiiIvVViViiViiiIxXXiXiiТемп. 0с-18,2-16,8-7,82,69,416,619,115,79,41,5-8,8-16,3

Таблица 3. Повторяемость и скорость ветра за январь.

НаправлениеССВВЮВЮЮЗЗСЗПовторяемость. %11211564151Скорость м/с.0,60,40,80,56,25,33,60,9

Таблица 4. Повторяемость и скорость ветра за июль.

НаправлениеССВВЮВЮЮЗЗСЗПовторяемость. %4910311411628Скорость м/с. 22,22,21,42,832,42,3

График распределения скоростей и интенсивности ветра представлен на рис

Розы ветров.

1.2 Рельеф

На основе тщательного изучения топографической карты можно сделать следующий вывод по рельефу района проектирования автомобильной дороги. Рельеф в районе проектирования трассы относится к холмистому с колебаниями отметок от 151,8 до 200м

Район проектирования представляет собой возвышенное полотно с уклонами на севера - запад и юга - запад прорезанное долиной речки Рудовка .На востоке река Черная течет в западном направлении.Весь рельеф изрезан горными пиками. На карте расположены г. Дальняя находящаяся на севере. На юге и югоз-западе участка простираются болота вплоть до села Шустики. Участок, расположенный на севера - востоке характеризуется глубокими склонами и оврагами. Южнее встречаются характеризующиеся более пологими склонами и глубиной. Тем не менее, уклоны местности обеспечивают естественный водоотвод.

1.3 Растительность и почвы

В районе строительства дороги имеются довольно крупные скопления кустарников. Так же в этом районе наблюдаются участки хвойного (ель, сосна) и вырубленного леса.

На юго-востоке встречаются болота местами сплошные кустарники, а так же узкие полосы леса.

На севере производится вырубка кустарников, а так же находится сосновый лес. На северо-востоке расположен смешанный лес. На севере расположены кустарники и болота. На северо-западе расположены леса с просеками.

1.4 Гидрологические условия

В районе проектирования протекает две реки Рудовка и Черная, мост проектируем через первую. Питание этой реки в основном дождевое и снеговое, расчетный уровень воды в апреле достигает 5 метров.

1.5 Инженерно-геологические условия

Территория поселка Балхта находится на древнейшей докембрийской платформе. У неё фундамент не только сложен самыми «cтарыми» породами, которым более 570-600 млн. лет, но и был смят в складки раньше, чем возникли напластования последующих эр (даже древнейшие из них лежат на складчатом фундаменте горизонтально).

1.6 Заключение

Район проектирования трассы относится к IIIей-дорожно-климатической зоне. Характеризуется избыточным увлажнением грунта вследствие значительного количества выпадающих осадков. В качестве строительных материалов будут использоваться суглинок лёгкий, пылеватый. В целом данный район пригоден для строительства автомобильной дороги.

2. План и продольный профиль

.1 Основные технические нормативы проектируемой дороги

Таблица 5.

№Наименование показателяЕд. изм.1Категория дороги-IV2Расчетная интенсивность движенияПрив. авт/сут3Расчетная скорость движениякм/ч804Число полос движенияшт25Ширина полосы движениям3,06Ширина проезжей частим6,07Ширина обочинм2,08Ширина краевой полосы у обочиным0,59Ширина укрепленной части обочиным1,010Ширина земляного полотна без ограждений м10,011Наименьшие радиусы кривых в планем30012Расчетные расстояния видимости: для остановки для встречного автомобилям 150 25013Наибольший продольный уклон‰6014Допускаемый наибольший продольный уклон на трудных участках‰7015Предельная длина участка с затяжным уклоном (равнинный и слабохолмистый рельеф): 40 ‰ 50 ‰ 60 ‰м 600 400 30016Предельная длина участка с затяжным уклоном (равнинный и слабохолмистый рельеф): 40 ‰ 50 ‰ 60 ‰ 70 ‰м 1500 1200 700 500

2.2 Трасса дороги

Расположение оси дороги на местности называют трассой. Она представляет собой пространственную линию, так как имеет на только повороты в плане, но и спуски и подъемы. Дорогу проектируем по возможности по кратчайшему направлению начало в точке А, конец в точке В.

Проектируем два варианта трассы для того, чтобы выбрать лучшую.

2.2.1 Описание I варианта трассы

На карте I вариант обозначен красным цветом. Трасса проложена методом тангенсов. При проложение данной трассы были использован один угол поворота. На ПК 4+44,трасса пересекает реку Рудовка под прямым углом. На пикете 5+30 запроектировано начало круговой кривой радиусом R=1100м с переходными кривыми по 50 м.

Трасса пересекает на участках с ПК 21+10 по ПК 24+70 - лес;

Длина I варианта трассы составляет 4272метра.

2.2.2 Описание II варианта трассы

На карте II вариант обозначен, синим цветом, трасса проложена методом тангенсов, имеет два угла поворота. Угол поворота на ПК 9+00 принят с целью пересечения реки Рудовка под прямым углом. Второй угол поворота принят На ПК 27+50 с целью проектирования трассы в назначенный пункт

Трасса на всём своём протяжении пересекает:

на ПК 6+90 -на ПК 10+60 -еловый лес.

на участках с ПК 23+30 по ПК 25+40 - смешанный лес;

Длина II варианта трассы составляет 4300 метров.

2.2.3 Сравнение вариантов трассы

Все преимущества и недостатки, технические размеры двух вариантов трасс сводим в таблицу 6 и делаем сравнение.

Таблица 6. Сравнение вариантов трассы

№ПоказателиЕд. изм.I-й вариантII -й вариант 2 угла поворотаПреимуществоI-й вариантII -й вариантДлина трассым42724300+-Коэффициент удлинения трассы-1.111.12+-Средняя величина угла поворотаград6065; 61-+Средняя величина радиусам1100800;1300-+Суммарная протяженность пересекаемых трассой участков: Лесов Болот Сельхозугодий Населенных пунктов м м м м 360 0 0 0 640 0 0 0 + = = = - = = =Протяженность участков местности с уклоном до 30 ‰м3350 3200 + - Протяженность участков местности с уклоном, превышающим максимально допустимое значение уклона проектной линии iдопм Протяженность участков по косогору с уклоном более 100‰м--==Число искусственных сооружений на водотоках: Больших и средних мостов Малых мостов и труб шт. шт. 1 3 1 4 = + = -Число пересечений с автомобильными дорогамишт.--==Число пересечений с железными дорогамишт.--==

Просуммировав, преимущества каждого из вариантов получилось, что лучшим является I вариант. Следовательно, принимаем его для дальнейшей разработки. Этот вариант имеет ряд преимуществ: он проходит по наиболее спокойному рельефу, так же он более удобен при построении продольного профиля.

2.3 Продольный профиль

Продольный профиль является основным документом, по которому сооружается дорога. На продольном профиле изображается линия поверхности местности по оси дороги и линия бровки земляного полотна (проектная линия).

Таблица 7. Ведомость отметок земли.

МестоположениеОтметка, м.ПК+000173,33100171,66200169,44300168,50400166,60500160,25600163,10700166,20800166,87900167,51000167,71100168,331200168,571300171,11400172,11500172,771600172,781700174,801800177,701900178,002000178,252100181,252200180,702300182,202400184,662500187,502600188,752700190,302800191,102900190,103000188,303100186,603200183,933300185,833400188,053500185,623600181,003700176,103800173,753900173,504000173,004100173,334200172,664272172,50

ТочкаПоложение вершины углаВеличина угла поворотаРадиус, мЭлементы кривой, мПоложение переходных кривыхРасстояние между вершинами, мДлина прямой, мначалоконецконец началокмПК+влевовправотангенстангенспереходные кривыекруговая криваябиссектрисаПК+ПК+ПК+ПК+I ВАРИАНТ ТРАССЫ НТ00000--611 2390.7ВУ111200601100634,7634,750501151,3169.951056018151865КТ44272--II ВАРИАНТ ТРАССЫНТ000 00--ВУ1090065800509.7509.7120120907.11148.5429141213401460ВУ222400611300765.7765.750501383.3208,771550160031253175КТ44273--

Проверка:

I ВариантII Вариант1. (2*634,7-1151.33)=118.07 118.07=118.07(2*509,7+2*765.7-907.11-1383.3)=260,39 260,39=260,392. Азн-Азк = ??пр-??лев(115-175)=60 60=60(228-224)=4 4=43. ?Пр+?К = ?РВУ-?Д(3001.7+1151.3)=(4271.37-118.07) 4153.3=4153.3(3454+1199) =(4746,6-126,58) 4623=4620

2.3.1 Обоснование руководящих и контрольных отметок проектной линии

Нанесение проектной линии начинается с обоснования руководящих и контрольных отметок. Руководящие отметки устанавливаются в зависимости от типа местности по увлажнению, от климатической зоны и типа грунтов.Тип - Сухие места без избыточных увлажнений участки с обеспеченно стью поверхности водоотводом без признаков заболачивания.

=hсн+?h=0,5+0,8=1,3

- высота снежного покрова;

- возвышение бровки насыпи.

Тип - Сырые места, при необеспеченном стоке кратковременно стоящей воды.

hнорм=1,8( из снипа 3 дорожно-климатическая зона)Тип - Мокрые места с постоянным избыточным увлажнением, при необеспеченном стоке поверхностных вод;

норм=1,8ГВ=0,4м

Контрольные точки

К контрольным точкам проектной линии относятся: начало и конец трассы, отметки проезжей части мостов и путепроводов, минимальные отметки насыпи над трубами

где: hтр - диаметр водопропускной трубы, отметки головки ресурса железной дороги и отметки проезжей части существующих автомобильных.

Дорог на пересечениях в одном уровне с проектируемой дорогой, отметки поверхности дороги.

Отметки контрольных точек начала и конца трассы, а так же в местах пересечения при реальном проектировании устанавливают по нивелирному журналу. При проектирований они принимаются в соответствии с руководящими отметками, а отметку головки рельса задают условно.

Минимальные, доступные отметки над трубами и мостами являются контрольными точками, ограничивающими положение проектной линии снизу.

Отметки контрольных точек записываются в специальную ведомость:

Таблица 8.

Местоположение точкиСооружениеОтметка.мПК+000НТ174,79444мост170,452200труба184,323200труба187,613800труба178,164272КТ173,96

2.3.2 Описание проектной линии

При нанесение проектной линии руководствуются правилами:

.уклоны проектной линии (%о) не должны превышать, допустимых для данной категории дороги.

.необходимо обеспечивать минимальное расстояние между точками перелома проектной линии, назначаемое из условия размещения элементов вертикальных кривых.

.недопустим пилообразный профиль.

.обьем земляных работ должен быть минимальным.

.необходимо обеспечить беспрепятственный отвод поверхностной воды.

Проектную линию на профиль наносят двумя способами:

а) по обертывающей - его применяют при равнинном рельефе местности на участках свободной проектировки (уклоны местности менее 3 %о) и на дорогах низкой категории;

б) по секущей - при прокладки трассы на местности с пересеченным и горным рельефом и на дорогах высокой категории. Для нанесения проектной линии применяют два метода: метод тангенсов и метод А.Антонова.

Первый метод используется при нанесении проектной линии на профиле на равнинном рельефе, при затяжных подъемах и спусках дороги, второй - на профиле горных дорог и в пересеченном рельефе. В нашем случае применяем метод А. А. Антонова.

Проектная линия на продольном профиле состоит из прямых и вписанных в переломы прямых круговых вертикальных кривых, поэтому подсчет проектных отметок для прямых и кривых участков профиля будет производиться отдельно.

2.4 Поперечные профили автомобильной дороги

Для обеспечения эффективности работы автомобильного транспорта необходимо, чтобы проезжая часть дорог имела высокую степень ровности и прочности. Ровность и прочность дороги в значительной мере определяются устойчивостью земляного полотна. Земляное полотно должно быть устойчивым, не давать в различные периоды года при максимальной интенсивности движения опасных осадок, при которых нарушается прочность, и ровность проезжей части.

Конструкции земляного полотна назначаются на основе технико-экономических расчетов в зависимости от географического места пролегания дороги и ее категории, климатических условий, режима грунтовых вод, застоя воды у поверхности полотна (в боковых канавах), физико-механических свойств грунта.

Для разработки рациональной технологии возведения земляного полотна, правильного выбора средств механизации и способов производства работ необходимо знать, из каких материалов возводят земляное полотно, в каких условиях оно работает, какими мероприятиями обеспечивается устойчивость полотна и как рассчитать объемы земляных работ.

3. Проектирование переходов через малые водотоки на ПК 17+70

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. Основными искусственными сооружениями, возводимыми на автомобильных дорогах в местах пересечения с водотоками, являются трубы и мосты длинной до 25м.

3.1 Расчет ливневого стока

Значение расхода ливневых вод вычисляется по формуле:

где aч - интенсивность ливня часовой продолжительности, мм/мин, той же вероятности превышения, что и расчетный расход равная 0,89, определяемая в зависимости от номера ливневого расхода; Кt - коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности равный 5,2; ?- коэффициент потерь стока равный 0,75; ?- коэффициент редукции определяется по формуле:

Площадь бассейна на ПК 17+70 равна F=N*0,01=51*0,01=0,51км2

л=16,7*0,89*5.2*0,75*0,77*0,28=2,17м3/с

Расчет стока талых вод

Максимальный расход талых вод находиться по формуле:

;

где к0- коэффициент дружности половодья равный 0,01; hp- расчетный слой суммарного стока той же вероятности превышения, что и расчетный расход, мм; ?1- коэффициент заозеренности равный 1; ?2- коэффициент заселенности и заболоченности-1; n-показатель степени-0,17.

Расчетный слой суммарного стока вычисляется по формуле:

=h*Kp=300*2.5=750; где

-средний многолетний слой стока, определяемый по карте средних слоев талых вод равный 300; Kp- модульный коэффициент, зависящий от ВП и характеристик закона распределения половодья 2.5.

Сv=Cv, карт* кпопр= 0,4*1,25=0,5 по графику определим, что Kp=2,5

3.2 Назначение расчетного максимального расхода воды

Вероятность превышения (ВП=2%), или обеспеченность паводка, устанавливается в соответствии с VI категорией дороги и типа сооружения.

Сначала на карте с планом трассы намечаем границы водосборного бассейна для проектируемого малого сооружения. Границами является водоразделы, существующей и проектируемой дороги, после определяем параметры: площади водосборного бассейна-0,28км2; длины бассейна-675м; среднего уклона бассейна:

=(H1-H2)/L= (195-175)/675=0,029

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. =2,17 м3/с.

3.3 Выбор конструкции трубы

Для лога подбираем одноочковую трубу круглого сечения диаметром 1.5 м, с Qр=2,17 м3/с.

3.4 Расчет размеров трубы

Суть расчета в определение глубины и скорости потока на выходе из трубы для назначения мероприятий по укреплению выходного русла. Для этого необходимо провести следующий расчет. Будем проектировать трубу с двумя оголовками, диаметром 2,0м на безнапорный режим течения. по Qpmax и по таблице назначаем предварительный размер трубы d=1,5м определяем критическую глубину hкр по выражению:

, где

? - площадь живого сечения

? - коэффициент Кориолиса (1-1,1)ширина потока по свободной поверхности=9,8м/сдиаметр трубы

Расчет для трубы круглого диаметра:

Все значения рассчитаем в виде таблицы:

Таблица 9.

h,мb,м?,м?,м2?3/b0,20,220,510,130,010,40,621,110,3070,0460,61,141,790,5840,1740,81,7522,540,990,558

Построим график функции h=f(?3/b) и определим исходя из графикакр=0,77м

Рис.2

Делаем проверку, чтобы напорный или полунапорный режим.

?1,2hтр, hтр=d

H-напор перед трубой

где ?- коэффициент формы оголовка (0,85)

сж=0,9*hкр=0,9*0,77=0,693

проверка: 1,11< 2,4

Определяем критический уклон:

где Rкр=?/? =0,92/2,42=0, 38 - гидравлический радиус;кр=R1/3/n= 0,380,333/0,012=60,36 - коэффициент Шези;бет=0,012-0,014 - коэффициент шероховатости.

Задаем уклон трубы равный уклону бассейна перед сооружением iтр =0,029

Так как iтр > iкр (0,029>0,01), то скорость на выходе и глубина потока на выходе определяется по формуле:

3.5 Определение минимальной отметки насыпи над трубой

Значение минимальной отметки бровки насыпи Hmin зависит от глубины воды перед трубой H, высоты отверстия трубы hmр (для круглой трубы-d), толщины стенки круглой трубы- ?=0,1.

При безнапорном режиме протекание потока вычисляется по формуле:

где ? - минимальная высота засыпки трубы у входного оголовка (??0,5)дн - отметка дна бассейна у трубы

3.6 Определение длины трубы

При высоте насыпи Hн ? 6,0м длина трубы без оголовков равна:

где В- ширина земляного полотна; m- коэффициент заложения откоса насыпи; iтр- уклон трубы, принимаемый равным уклону бассейна перед сооружением (0,029); m0- толщина стенки оголовка, равная 0,35м; ?- угол между осями дороги и трубы

Полная длина трубы вычисляется:

тр= l+2lогол=19,12+2*2,74=24,6м

3.7 Проектирование укреплений за трубой

При растекании воды за малыми искусственными 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 подбирают по расчетной скорости потока.

Длина укрепления равна (3-4)в, в- диаметр круглой трубы; lукр=6. Глубина размыва определяется по формуле, но сначала определим параметр: , где ?- угол растекания воды, 450; в- ширина водопропускного отверстия.

Укрепление за мостом

Рис. 6. Укрепление за мостом: а - план; б - продольный разрез; 1 - укрепление; 2 - каменная наброска в ковше размыва; 3 - предохранительный откос

Выбираем параметр ?h=0,53

разм=?h*H=0,53*1,11=0,59м

Глубина заложения предохранительного откоса: hотк=4/3* hразм=0,79м

4. Проектирование мостового перехода через реку

4.1 Определение расчетного расхода и расчетного уровня воды в реке

Расчетный расход Qp и соответствующий ему расчетный уровень высоких вод РУВВ определяется графоаналитическим способом

Вычерчиваем морфоствор реки и считаем следующие значения:

Ширину зеркала воды по верху В, площадь живого сечения воды ?, среднюю глубину воды hср=?/В, скорость протекания воды ?=mp*hср2/3*, расход воды Q=?*?.

Вычисляем среднеарифметическое значение максимальных глубин :

автомобильный дорога переход водоток река

где hj- данные водомерного поста.

Вычисляем суммарный расход воды в сечении водотока:

=Qлп+Qгр+Qпп

где Qлп, Qгр, Qпп - расходы, проходящие по частям морфоствора.

Используя полученные значения 4-х характерных глубин и соответствующих им расходов, в правом верхнем углу схемы строим график зависимости Q=f(h). С его помощью далее определяем расходы воды в реке для оставшихся 16-ти глубин.

Вычисляем среднее значение расхода , модульный коэффициент , эмпирические значения вероятности , где Qj- расход воды, соответствующий глубине hj; j- порядковый номер члена ранжированного ряда; n=20 лет. Результаты вычислений заносим в таблицу ниже графика зависимости‚ Q=f(h).

Определяем коэффициент вариации:

Для вычисленного значения С? из таблицы прил.2 выбираем З теоретических кривых трехпараметрического закона распределения при соотношениях Сs/С?, где Сs- коэффициент асимметрии.

На клетчатке вероятностей строим графики выбранных теоретических кривых распределения. Туда же наносим значения модульных коэффициентов Кj и соответствующие им вероятности Рэj (строим эмпирическую кривую).

Анализируя построенные графики, устанавливаем ближайшую к эмпирической теоретическую кривую Сs/С?=2 и принимаем ее в качестве расчетной.

Определяем вероятность превышения Р, соответствующую данной категории дороги и типу искусственного сооружения.

С помощью графика h=f(Q) по значению Qp находим расчетную максимальную глубину воды в русле hрбmax , и расчетный уровень высоких вод

РУВВ= Hдн+ hрбmax=160,25+5,1=165,35м,

где Hдн - отметка дна водотока по оси мостового перехода.

Определяют для него В, ?, ?, Q 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 сечение, что вызывает размывы. Они приводят к понижению дна реки и тем самым угрожают устойчивости моста и подходных насыпей. Величина размыва зависит от степени стеснения потока подходными насыпями ?.

? =Qр/Qрм=1458,2/869,4=1,68

где Qр- расчетный расход воды в реке; Qрм- часть расчетного расхода воды в реке, приходящаяся на отверстие моста

Максимальная глубина воды в створе мостового перехода после возникновения общего размыва определяется по уравнению балансов наносов:

подмостового русла; ?- относительная часть длины мостового отверстия, занятая опорами и равна 0,05.

Скорость потока в подмостовом русле:

где ?гр- скорость воды в главном русле при РУВВ.

Далее вычисляем коэффициент размыва: ?=hрм max / hрб max= 8,4/5,1 = 1,65< 1,75; так как 1,65 меньше предельно допустимого значения, то принимаем схему моста наименьшей длины (отверстие моста перекрывает только главное русло реки).

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 на ходится по формуле:

м min=PУBB+ГH+hконстp=160,25+5.1+1+2.1=168,45 м

где Гн - под мостовой габарит, обычно равный при наличии на реке ледохо да- 1м, hконстp - конструктивная высота пролетного строения, равна 2,1 м.

4.4 Конструктивная схема моста

Длина мостового отверстия с учетом подходных насыпей составляет

где m - заложение откосов конусов (m = 1,5), hn = РУВВ - УМВ.

где h=Hmin -РУВВ

Принимаем схему моста (48+32+48) , что в сумме составляет 117 метров.

Расположена на чертеже

4.5 Расчет глубины заложения фундамента опор

Отметка заложения фундамента опор вычисляется по формуле:

где - глубина воронки местного размыва у опоры, - гарантийный запас.

Отметка воронки размыва вычисляется по формуле: H=РУВВ-hpmmax=165,35-8,4=156,95

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, g - ускорение свободного падения, , von - скорость набегания потока на опору, м/с. Скорость набегания потока на опору принимается равной vpм=2,3 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*(8,4+0,7)=1,37 м. Для фундамента мелкого заложения должна быть не менее 1м. 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:

. Определяется количество дамб.

Мостовой переход проектируем с одной дамбой (правой, смотря в сторону течения реки), т.к. пойменный расход Qпп превышает значение 15% от Qр.

Qлп =133.1 < 218.73( Qр*0.15=1458.2*0.15)< Qпп=455.7

. По степени стеснения потока находится суммарная длина верховых дамб:

- длина мостового отверстия; kd- коэффициент, принимаемый по таблице

. Вычисляется минимальный радиус:

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

,

где kx, ky, ks- коэффициенты, принимаемые по таблице 23 в методическом изложении

Для верховой дамбы

X1=32.84 Y1=20.3 S1=0 X2=32.54Y2=17.5S2=2.83X3=31.70Y3=14.66S3=5.66X4=30.42Y4=12.31S4=8.49X5=28.58Y5=10.04S5=11.32X6=26.68Y6=8.06S6=14.15X7=24.5Y7=6.367S7=16.98X8=22.01Y8=4.92S8=19.81X9=19.45Y9=3.6S9=22.64X10=16.78Y10=2.73S10=25.47X11=14.15Y11=1.9S11=28.3X12=11.40Y12=1.23S12=31.13X13=8.63Y13=0.7S13=33.96X14=5.80Y14=0.32S14=36.79X15=2.97Y15=0.085S15=39.62X16=0Y16=0S16=42.45

Для низовой дамбы

X1=-2,71Y1=0,07X2=-5,56Y2=0,28X3=-8,37Y3=0,56X4=-11,2Y4=0,88X5=-13,86Y5=1,17X6=-16,7Y6=1,46

. Рассчитывается глубина воронки размыва у головы дамбы. В несвязных грунтах она составит:

если подходные насыпи к мосту - высокие, то проектирование струенаправляющий дамбы не ведется. В расчетах получается:

дамба перекрывает подходную насыпь

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 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:

где - коэффициент размыва.

Высота подъема набегающей волны hнaб вычисляется по зависимости:

где kw - коэффициент, характеризующий шероховатость откоса, , m - коэффициент заложения откосов пойменной насыпи на подтопляемых участках, m = 1,5 hn - средняя глубина потока пойме при РУВВ.

4.8 Укрепление откосов подходных насыпей и струенаправляющих дамб

Выбираем тип укрепления откосов дамбы. Для защиты откосов в голове струенаправляющей дамбы рекомендуется каменная наброска или бетонные тюфяки

Длина бетонного тюфяка рассчитывается по формуле:

,

где mв - крутизна откосов воронки размыва, mв = 0,8 - 1,0.

Заключение

В результате проведенных расчетов и изысканий была исследована трасса дороги протяженностью 4,272 км, в районе поселка Балахта. 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 4+44 через средний водоток Lмоста=117м.

Рассмотрено вариантное проложение трассы на карте и, выбрав самый респектабельный вариант с точки зрения проектирования, сделан его расчет, вычерчен продольный профиль автомобильной дороги методом Антонова. Проработаны 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.

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет» Инже

Больше работ по теме: