Дипломный проект - Проект мостового перехода через реку Селенга

Подождите немного. Документ загружается.

2. Технические нормативы проектируемого участка дороги

В соответствии с требованиями СHиП 2.05.02-85 автомобильная дорога II технической

категории имеет следующие нормативы, представленные в таблице 5.

Технические характеристики автомобильной дороги II категории

Таблица 5.

№

п.п.

Наименование Ед. изм. Значение

Расчётная скорость движения

Число полос движения

Ширина полосы движения

Ширина проезжей части

Ширина обочин

Ширина земляного полотна

Наибольший продольный уклон

Наименьший радиус кривой в

плане

Наименьшие радиусы

вертикальных кривых:

а) выпуклых

б) вогнутых

км/ч

шт.

120

3,75

7,5

3,75

15,0

0,4

800

15000

5000

Подмостовые габариты для V класса реки согласно /4/:

− глубина судового хода 1,1-1,5 м;

− ширина под мостового габарита: для пролёта низового направления движения- 100 м; для

пролёта взводного направления движения - 60 м;

− высота подмостового габарита - 10,5 м.

3. Гидрологические расчёты

3.1. Определение расчётного расхода водотока

и соответствующего ему уровня высоких вод

Расчётная вероятность превышения устанавливается в зависимости от технической

категории автомобильной дороги по таблице 4.1 /6/. Для дороги II технической категории

расчётная вероятность превышения соответствует 1%.

Расчётный расход водотока заданной вероятности превышения определяется с

помощью клетчатки вероятности нормального распределения (рисунок 3). Для этого,

используя данные задания проекта, составляется ряд максимальных расходов воды и

соответствующих им уровней воды в порядке убывания (таблица 6).

К определению расчётного расхода воды в месте перехода

Таблица 6.

В убывающем

порядке

(К-1)

№ п.п

Годы

наблюдений

Уровни

воды УВВ

Zi, м

Расходы

Qi, м

/с

Модульный

коэффициен

т К

(К-1)

P, %

1 1940 493,68 3410 1,96 0,96 - 0,922 4,54

2 1936 493,50 3210 1,84 0,84 - 0,705 11,04

3 1952 493,21 2600 1,49 0,49 - 0,240 17,53

4 1938 493,02 2240 1,29 0,29 - 0,084 24,02

5 1941 492,71 1860 1,07 0,07 - 0,005 30,52

6 1950 492,62 1760 1,01 0,01 - 0,000 37,01

7 1924 492,58 1650 0,95 - 0,05 0,003 43,50

8 1947 492,48 1460 0,84 - 0,16 0,025 50,00

9 1943 492,44 1400 0,80 - 0,20 0,040 56,49

10 1942 492,32 1380 0,79 - 0,21 0,044 62,99

11 1949 492,38 1360 0,78 - 0,22 0,048 69,48

12 1945 492,16 1080 0,62 - 0,38 0,144 75,97

13 1948 492,19 1040 0,60 - 0,40 0,160 82,47

14 1939 492,16 1020 0,58 - 0,42 0,176 88,96

15 1944 491,48 630 0,36 - 0,64 0,409 95,45

- -

26100 14,98 2,66 2,68 3,005

Последовательность расчёта.

1. Среднеарифметическое значение ряда по формуле

= =

∑

26100 / 15 = 1740 м

/с

2. Модульные коэффициенты для каждого ряда наблюдений

; K

= 3410 / 1740= 1,96; K

= 630 / 1740= 0,36

3. Коэффициент вариации ряда определяется по формуле

()

463,02146,0

005,3

===

−

∑

. Примем C

=0,5.

Эмпирическая вероятность превышения считается по формуле

P =

%100

4,0

3,0

−

;

=((1-0,3)/(15+0,4)) 100%= 4,54%

=((15-0,3)/(15+0,4)) 100%= 95,45%

По данным таблицы 7 на клетчатке вероятностей строится интегральная кривая

распределения для данного ряда наблюдений (рисунок 3). На эту клетчатку вероятностей

три теоретические интегральные кривые распределения С.Н. Крицкого и М.Ф. Менкеля

для C

= 0,5 и отношений C

= 1,5; 2,0; 3,0.

Рисунок 3. Клетчатка вероятностей

Из построенных теоретических интегральных кривых на клетчатке вероятности за

расчётную принимаем кривую с отношением C

= 3,0; по которой определялся расчётный

модульный коэффициент для 1%-ой вероятности превышения К

= 2,66.

Расчётный расход воды по формуле:

QK ⋅ = 2,66 1740⋅ = 4628,4 м

/с

3.2. Определение расчётного уровня высоких вод

Расчётный уровень высоких вод (РУВВ) определяется по кривой зависимости Q = f (z)

(рисунок 4) , построенной по исходным данным проекта и соответствует значению

расчётного уровня высоких вод – РУВВ = 494,30м.

Рисунок 4. График определения расчётного уровня высоких вод.

3.3. Определение расчётного судоходного уровня

Расчётный судоходный уровень (РСУ) (рисунок 5) определяется на основании

статистической обработки данных водомерного поста, расположенного поблизости от створа

проектируемого мостового перехода в следующей последовательности:

Для V класса реки приняли расчётную вероятность превышений максимального уровня

P= 5% и К= 3%.

Определим порядковый номер расчётного паводка в убывающем ряду годовых

максимальных уровней реки:

()

100

= 5/100·(15+1)= 0,8; т.е. m= 1, что соответствует 1940 году с уровнем воды

в реке Z

= 493,68 м и Q

= 3410 м

/с.

с) Для расчётного года (1940) строится уровенный график {продолжительность подъёма

паводка- 7 сут., спада- 10 сут.}

Для V класса реки допустимая продолжительность Т{в cут.}стояния в расчётном (1940)

году уровней более высоких, чем РСУ:

сут

100

2003

100













⋅

Рисунок 5. График определения расчётного судоходного уровня.

e) Далее была проведена срезка пика паводка на уровенном графике расчётного (1940) года

(рисунок 5) до уровня, выше которого уровни воды в реке были только в течении Т= 6 сут. За

расчётный судоходный уровень принят РСУ= 492,35 м.

4. Проектирование плана трассы мостового перехода

План трассы проектируется в двух вариантах, согласно заданному направлению дороги.

После нанесения на карту (рисунок 6) вариантов трассы мостового перехода выполнялась

работа по расчёту кривых в плане и разбивке пикетажа. Пример разбивки круговой кривой в

плане показан на рисунке 7. Углы поворота, прямые и кривые на оба варианта трассы

мостового перехода представлена в таблице 7.

Углы поворота, прямые и кривые в плане мостового перехода

Таблица 7.

Величина угла ПК

ПК

ВУ

право лево

R.,

Т.,

К.,

Б.,

Д.,

НК КК

Румб

линии

I вариант

84+12,5

---

60°30′

2500

1457,95

2639,80

394,08

276,10

69+54,6

95+94,5

219+62,5

70°29′

---

3000

2119,53

3690,51

673,20

548,55

198+43

235+33,5

II вариант

30+00,0

---

60°30′

2500

1457,95

2639,80

394,08

276,10

15+42,0

41+81,9

175+37,5

70°29′

---

1500

1059,77

1845,26

336,60

274,28

164+77,7

183+22,9

10248,60

30' 88 СВ

1466,50

30' 12 СВ

1542,00

00' 24 СВ

12255,80

00' 88 СВ

7677,10

30' 12 СВ

7677,10

30' 12 СВ

I вариант. Длина трассы составляет 2500 м. На протяжении всей трассы

предусмотрено два угла поворота (данные их местоположения представлены в таблице 7).

Минимальный радиус кривых в плане принят 2500 м (наименьший допустимый радиус

кривой в плане - 800 м). Трасса пересекает коренное русло под углом 90

, при этом ширина

самого русла - 200 м. Ширина разлива реки при РУВВ - 5385 м. Ширина пойменных участков

по левой стороне составляет 435м, по правой - 4750 м. Коэффициент развития трассы,

подсчитанный по формуле

= равен 1,17;

где

−

l длина трассы по варианту, м;

−

l длина воздушной линии, м.

II вариант: Длина трассы по составляет 26050 м. По всей протяжённости трассы

предусмотрено два угла поворота. Минимальный радиус кривых в плане - 1500 м. Трасса

пересекает коренное русло под углом 90

, ширина коренного русла – 200 м. Ширина

пойменных участков: по левой стороне – 440 м, по правой – 4780 м. Ширина разлива реки

при РУВВ составляет 5420 м. Коэффициент развития трассы – 1,22.

Данные по вариантам трасс сведены в таблицу 8 для детального сравнения и выбора

оптимального варианта.

Сравнение вариантов трасс

Таблица 8.

Количество

№

п.п

Наименование показателей

Ед.

измен

Вариант I Вариант II

1 Длина трассы км 25 26,050

Коэффициент развития

трассы

--- 1,17 1,22

3 Количество углов поворота шт. 2 2

Минимальный радиус

кривой в плане

м 2500 1500

5 Ширина коренного русла м 200 200

6 Ширина разлива реки м 5380 5420

Ширина пойм

л.п

п.п

430

4750

440

4780

8 Угол пересечения реки град. 90 90

Анализируя таблицу 9, пришли к выводу, что I вариант трассы мостового перехода

имеет преимущество по сравнению со вторым в отношении длины трассы, коэффициента

развития трассы.

В период эксплуатации мостового перехода за счёт меньшей длины трассы I варианта и

большой интенсивности движения на ней автотранспорта (2313 авт/сут) будет наращиваться

ежегодная экономия средств по транспортным расходам и эксплутационным затратам и со

временем не только окупит строительство мостового перехода, но и будет приносить

ежегодную прибыль. К тому же трасса мостового перехода проходит в близи населённого

пункта, что немаловажно.

Поэтому наиболее рациональным вариантом строительства является I вариант, который

при проектировании мостового перехода принимается за расчётный.

Рисунок 7. Пример разбивки кривой в плане

Дано:

;30 60 м, 2500 R

°==

вершина угла поворота трассы на пк 30 + 00 м.

Определить пикетаж основных точек (НК, СК, КК) заданной горизонтальной круговой

кривой.

Из таблицы 1 / / находим Т, К, Д и Б при R = 1

Т = 0,58318 м; К = 1,05592 м; Д = 0,11044 м; Б = 0,15763 м.

При R = 2500 м получим:

Т = 1457,95 м; К = 2639,80 м; Д = 276,10 м; Б = 394,075 м.

Пикетаж начала кривой будет:

пк НК = пк ВУ – Т = (30 + 00,00) – (14 + 57,95) = 15 + 42,05 м.

Пикетаж середины кривой будет:

пк СК = пк НК + К/2 = (15 + 42,05) + (13 + 20,00) = 28 + 62,05 м.

Пикетаж конца кривой будет:

пк КК = пк НК + К = (15 + 42,05) + (26 + 39,80) = 41 + 81,85 м.

Контроль пк КК = пк ВУ + Т – Д = (30 + 00,00) + (14 + 57,95) – (2 + 76,10) = 41 + 81,90м

R = 2500м

В ы г о н

5. Назначение и расчёт отверстия моста

5.1. Распределение расхода воды между частями живого сечения реки.

Последовательность расчёта:

 По отметкам каждого пикета и плюсовым точкам в масштабе М

1:10000 и М

1:1000

строится поперечный профиль живого сечения реки (сечение дано на чертеже), на который

наносятся отметки РУВВ=494,30м и УМВ=487,70м.

 На поперечном профиле вырисовываются левая пойма L

лп

= 430 м, коренное русло В

кр

200 м и прилегающая к ней правая пойма L

пп

= 4750 м.

Средние глубины:

левая пойма - h

лп

= 1,8 м;

коренное русло - h

кр

= 6,0 м;

правая пойма - h

пп

= 2,7 м.

 Определяются площади пойменных участков и коренного русла.

;

. iiср

Lh ⋅

где L

- длина соответствующего участка живого сечения русла.

лп

= 774 м

; ω

кр

= 1200 м

; ω

пп

= 12825,0 м

;

 Расчётный расход в реке Q

=4628,4 м

/с выражается суммарными расходами,

проходящими через пойменные участки и коренное русло

лп

кр

пп

;

 Для определения неизвестных расчитаем отношение расчётных характеристик

;

5,0

пп

кр

пп

кр

пп

кр

лп

кр

лп

кр

лп

кр

лп

××=

где n

лп

=0,10; y=0,333;

кр

=0,05; y=0,25; - согласно приложению 1/3/

пп

=0,10; y=0,333.

Значение показателя степени y взято по приложению 1/6/ для соответствующего

коэффициента шероховатости n

11,05,0

448,4

554,1

645,0

10,0

05,0

0,6

80,1

1200

774

5,0333,0

5,025,0

=⋅⋅=××=

кр

лп

;

;55,25,0

448,4

12,2

69,10

10,0

05,0

0,6

73,2

1200

0,12825

5,0333,0

5,025,0

=⋅⋅=××=

кр

пп

 Расход воды, проходящей через коренное русло

кр

пп

кр

лп

++1

кр

= см /59,1264

66,3

4,4628

55,211,01

4,4628

 Расход воды, проходящий через каждую пойму

кр

лп

крлп

QQ ⋅= ; Q

лп

= с/м 10,13911,059,1264

=⋅

;

кр

пп

крпп

QQ ⋅=

пп

= с/м 70,322455,259,1264

=⋅

 Определяем удельный расход на пойменных участках и в коренном русле

;

q =

;с/м 68,0

4750

70,3224

;с/м 32,6

200

59,1264

;с/м 32,0

430

10,139

пп

кр

лп

По полученным результатом строят осреднённую эпюру удельных расходов (на ватмане).

 Определяем среднюю скорость течения воды в каждой части живого сечения реки

;

смV

пп

кр

лп

/25,0

0,12825

70,3224

/05,1

1200

59,1264

/18,0

774

10,139

Все характеристики водотока при отметке РУВВ, полученные на основании расчётов,

сведены в таблицу 9.

Сводная таблица характеристик живого сечения реки.

Таблица 9.

Части живого

сечения

м/с

---

/с

Левая пойма 430 139,10 774 1,8 0,18 0,10 0,32

Коренное русло 200 1264,59 1200 6,0 1,05 0,05 6,32

Правая пойма 4750 3224,70 12825,0 2,7 0,25 0,10 0,68

Так как расход воды на правой пойме (Q

= 3224,70 м

/с) превышает 15% от расчётного

расхода воды в реке (Q

= 4628,40 м

/с), то на правом берегу следует проектировать

струенаправляющую дамбу.

5.2 Расчёт отверстия моста

Последовательность расчёта.

 По удельному расходу воды в коренном русле смq

кр

/ 32,6

= (округлив в большую

сторону, примем

смq

кр

/10

) определяется допустимый коэффициент общего размыва

35,1

допhp

по глубине коренного русла (согласно таблице 12 методического указания по

проектированию мостовых переходов, 1991 г.).

 Задаётся минимальное отверстие моста, равное ширине коренного русла реки

мBl

кр

200

min