Проект строительства автомобильной дороги в Орловской области

Содержание Введение Раздел 1. Общая часть

1. Характеристика района изыскания

1.1 Административное и хозяйственное значение

1.2 Рельеф

1.3 Полезные ископаемые

1.4 Климатические характеристики

1.5 Расчет перспективной интенсивности движения и обоснование технической категории

1.6 Таблица норм на проектирование участка дороги

2. План, продольный и поперечные профили дороги

2.1 План трассы

2.1.1 Назначение вариантов трассы на карте

2.1.2 Ведомость углов поворота, прямых и кривых

2.2 Продольный профиль

2.3 Проектирование поперечного профиля земляного полотна

2.4 Расчет объемов земляных работ

2.5 Проектирование малых водопропускных сооружений

2.5.1 Общие данные

2.5.2 Характеристика водных потоков

2.5.3 Расчет размеров отверстий труб

2.5.4 Расчет отверстия моста

2.5.5 Технико-экономическое сравнение вариантов водопропускных сооружений

Введение

Автомобильная дорога — комплекс инженерных сооружений, предназначенный для обеспечения круглогодичного, круглосуточного, непрерывного, безопасного и удобного движения легковых автомобилей и грузовых автомобилей с расчетными скоростями и интенсивностью, а также с заданными нагрузками и габаритами.

При проектировании автомобильных дорог необходимо учитывать факторы, влияющие на непрерывность, безопасность и удобство движения. К таким факторам в первую очередь относятся природные условия (климат, рельеф, растительность, геология, гидрография).

Дороги должны обеспечивать безопасность автомобильного движения. Проложенные с учётом психофизиологических особенностей восприятия водителями дорожных условий, они должны предоставлять водителям всю необходимую информацию, как бы подсказывая им правильные режимы движения, обеспечивая высокую пропускную способность и исключая возможность серьёзных дорожно-транспортных происшествий.

Современные автомобильные дороги обслуживают массовые пассажирские и грузовые перевозки. Они стали местом повседневной работы миллионов водителей, ими пользуются пассажиры автобусов и многочисленные туристы. Всё это делает необходимым предъявлять к автомобильным дорогам столь же обязательные высокие архитектурно-эстетические требования, как и к любому инженерному сооружению массового использования. Постройка дорог должна обеспечивать создание широкой сети предприятий, предназначенных для обслуживания как водителей и пассажиров, так и автомобилей. Все эти комплексы сооружений должны вводиться в действие одновременно со сдачей дороги в эксплуатацию.

1 Характеристика района изысканий

1.1 Административное и хозяйственное значение Орловская область— субъект Российской федерации. Входит в состав Центрального федерального округа и Центрального экономического района. Площадь территории составляет 24,7 тыс. кмІ. Административный центр — город Орёл. Область разделена на 24 муниципальных районов. Граничит с областями: на севере с Тульской, на востоке с Липецкой, на юге с Курской, на западе с Брянской, на северо-западе с Калужской.

1.2 Рельеф Орловская область расположена в центральной части Среднерусской возвышенности в лесостепной зоне.

Поверхность — холмистая равнина рассечённая узкими обрывистыми берегами рек и оврагами. Высшая отметка высоты — 285,9 метров у д. Дементьевка Новодеревеньковского района, самая низкая — 120 метра на берегу реки Сосна по границе с Липецкой областью.

1.3 Гидрография Реки области принадлежат бассейнам трёх рек: Волга, Дон и Днепр.

Основная река — Ока с её притоками: Зуша (с притоком Неручь), Вытебеть, Нугрь, Цон, Орлик, Оптуха, Рыбница, Крома. В восточной части области протекает Сосна со своими притоками: Труды, Тим, Любовша, Кшень и Олым. На западе области берут начало реки Нерусса, Навля и Свапа.

В области множество водохозяйственных и рыборазводных прудов и водохранилищ, крупнейшие из них на реке Лубна и Свапа в западной части области.

1.4 Климат Климат города умеренно-континентальный. Зима умеренная. Первая половина зимы мягче второй, с частыми оттепелями, и, как следствие, неустойчивым снежным покровом. Лето со сменяющимися периодами сильной жары и более прохладной погоды. Самая низкая температура за все время наблюдений была зафиксирована 7 декабря 1959 года, а также повторилась 6 февраля 1976 года: ?35 С. Самая высокая — в 2010 году, когда абсолютный рекорд был побит не один раз всего за несколько дней. 5 августа 2010 года воздух прогрелся до максимальных 39,5 С.

1.5 Расчет перспективной интенсивности движения и обоснование технической категории автомобильная дорога строительство Согласно СНиП 2.05.02−85 среднесуточную интенсивность движения принимают при проектировании элементов плана, продольного и поперечного профилей с учетом перспективы развития на 20 лет. Расчет перспективной интенсивности движения производится на основе исходных данных полученных при экономических изысканиях. Исходные данные включают значения перспективной грузонапряженности перегона млн. т/км•год и перспективной пассажиронапряженности перегона млн.пасс./км•год. Расчет выполняется по следующим формулам

No = ?Ni = Nг + Nл +Nа (1.1)

No = 1666+1409+560=3635 авт/сут.

где Noсреднегодовая, суточная интенсивность движения в первый год эксплуатации, авт/сут.; i — тип автомобилей, i = г — грузовые, i = л — легковые, i = а — автобусы.

Ni = Qi • K1 • K2 /(Д • Пi) (1.2)

Nг = 0,5•106 • 1,15 • 1,5•2,5 /(365 •3,7)=1666 авт/сут.

Nл = 0,6•106 • 1,15 • 1,5 /(365 •2,1)=1409 авт/сут.

Nа = 1,0•106 • 1,15 • 1,5•2,5 /(365 •22)=560 авт/сут.

Где Qiгрузонапряженность перегона в первый год эксплуатации, млн. т/км•год (для грузовых автомобилей) или пассажиронапряженность перегона млн.пасс./км•год (для легковых автомобилей и автобусов); Пi — перспективная производительность автомобилей на 1 км пробега (Пг = 3,7 т/км•авт, Пл = 2,1 пасс/ км•авт, Па = 22 пасс/ км•авт); Д — количество суток в году (Д = 365 сут); К1 — коэффициент учитывающий количество специальных автомобилей не перевозящих грузы и пассажиров (ремонтные, медицинские и др.) (К1 = 1,15…1,25); К2 — коэффициент учитывающий неравномерность характеристик транспортного потока (К2 = 1,5…1,6).

Перспективная (на конец срока службы Тсл =20 лет) общая среднесуточная интенсивность движенияNП определяется по формуле

NП = No (1+q)Tcл (1.3)

NП = 3635(1+0,03)20 =6566 авт/сут. Таблица1.1

Общая перспективная среднегодовая суточная интенсивность движения (авт/сут)

Обозначения для Таблицы 1.1:

Qг — грузонапряженность перегона млн. т/км•год; Qл — пассажиронапряженность перегона для легковых авт. млн.пасс./км•год; Qа — пассажиронапряженность перегона для автобусов млн.пасс./км•год; Пi — производительность автомобилей: грузовых -3,7 т/км•авт; легковых -2,1 пасс/км•авт; автобусов 22- пасс/км•авт.

1.6 Таблица норм на проектирование участка дороги Согласно установленной категории дороги по СНиП 2.05.02−85 определяются рекомендуемые и предельнодопустимые значения технические показателей проектируемой дороги. Проектирование плана и продольного профиля дорог надлежит производить из условия наименьшего ограничения и изменения скорости, обеспечения безопасности и удобства движения, возможной реконструкции дороги за пределами перспективного периода согласно.

При назначении элементов плана и продольного профиля в качестве основных параметров следует принимать: продольные уклоны — не более 30 ‰; расстояние видимости для остановки автомобиля — не менее 450 м; радиусы кривых в плане — не менее 3000 м; радиусы кривых в продольном профиле: выпуклых — не менее 70 000 м; вогнутых — не менее 8000 м; длины кривых в продольном профиле: выпуклых — не менее 300 м; вогнутых — не менее 100 м.

Если по условиям местности не представляется возможным выполнить указанные рекомендации или их выполнение связано со значительными объемами работ и стоимостью строительства дороги, при проектировании допускается снижать нормы на основе технико-экономического сопоставления. При этом предельно допустимые нормы надлежит принимать по СНиП 2.05.02−85 (табл.10) исходя из расчетных скоростей движения по категориям дорог, приведенных в СНиП 2.05.02−85 (табл.3).

Технические показатели проектируемой дороги

2 Продольный и поперечные профили дороги

2.1 План трассы

1 Назначение варианта трассы на карте (описание воздушной линии варианта трассы) Выбирается направления трассы между населенными пунктами по карте в масштабе 1: 10 000 с сечением рельефа горизонталями через 2,5 м.

Воздушная линия между заданными пунктами пересекает сосновый лес и пашню и проходит вблизи реки Андога.

Трасса берет свое начало в населенном пункте А, проходит через р. Андога на ПК 16. Трасса имеет три угла поворота. Радиусы закруглений 1500 м, 1200 м и 1000 м, что соответствует безопасному проходу транспорта.

Общая длина трассы по основному ходу — 4259,22 м. Коэффициент удлинения, равный отношению фактической длины трассы между заданными пунктами к длине по воздушной линии К1= L1/Lвозд = 4259,22/4020 = 1,06

2.1.2 Ведомость углов поворота, прямых и кривых

Используя принятые радиусы, вычисляются элементы каждого закругления с круговыми кривыми (рис. 2.1):

Т — тангенс — расстояние от вершины угла до начала кривой

(2.1)

К — кривую — длину круговой кривой (расстояние от начала кривой до ее конца) .

(2.2)

Б — биссектрису — расстояние от вершины угла поворота до середины кривой

(2.3)

Д — домер — величина, на которую сократиться расстояние, измеренное по круговой кривой и прямыми от вершины угла до точек касания кривой с этими прямыми.

Д = 2 Т — К. (2.4)

Д = 2*652,22 -1230,46=73,98 м

На рис. 2.1 обозначено: НКК — начало круговой кривой, ККК — конец круговой кривой, СК — средина кривой.

Результаты расчетов заносят в ведомость (прил.2). После заполнения всех граф таблицы определяют: сумму углов поворота лево УбЛЕВ; сумму углов поворотов право УбПРАВ; сумму длин полных кривых УКП; сумму длин полных домеров УДП; сумму длин прямых УS1; сумму длин прямых вставок УS2.

Производится проверку расчетов:

LТР = УS1 — УДП; (2.5)

LТР =4390,00−130,78=4259,22 м

LТР = УКП + УS2.; (2.6)

LТР =1660,42+2598,80=4259,22

УбПРАВ — УбЛЕВ =АК — АН. (2.7)

48−74=47−73

— 26 = -26

Здесь АК и АН азимуты соответственно начального и конечного направления трассы.

Расхождения результатов не должны превышать 1 см и 0,1 градуса.

2.2 Продольный профиль Определение величины рекомендуемой рабочей отметки При проектировании продольного профиля на спокойных участках рельефа по огибающей необходимое возвышение бровки земляного полотна определяется из двух условий. Первое условие — минимальное возвышение поверхности покрытия над уровнем грунтовых и поверхностных вод. Второе условие возвышению бровки насыпи над расчетным уровнем снегового покрова.

Исходя из указанных требований величина рекомендуемой рабочей отметки зависит от типа местности по характеру увлажнения, дорожно-климатической зоны, вида грунта земляного полотна.

Возвышение поверхности покрытия над расчетным уровнем грунтовых вод, верховодки или длительно (более 30 суток) стоящих поверхностных вод (3-й тип местности) (h1 =2,2), а также над поверхностью земли на участках с необеспеченным поверхностным стоком или над уровнем кратковременно (менее 30 суток) стоящих поверхностных вод (2-й тип местности) (h2 = 1,6) должно соответствовать требованиям приведенных в СНиП 2.05.02−85 (табл.21).

Высоту насыпи на участках дорог, проходящих по открытой местности, по условию снегонезаносимости во время метелей определяется расчетом по формуле

hс = hs + h1 + h2, (2.8)

где h — высота незаносимой насыпи, м;

hs — расчетная высота снегового покрова в месте, где возводится насыпь, с вероятностью превышения 5%, м. При отсутствии указанных данных допускается упрощенное определение hs с использованием метеорологических справочников, hs=0,3 м ;

h1 — возвышение бровки насыпи над расчетным уровнем снегового покрова, необходимое для ее независимости, м;

h2 — превышение оси проезжей части над бровкой земляного полотна.

h2 =bПЧ iПЧ + bоб iоб (2.9)

h2 =3,75•0,02 + 3,75•0,04=0,14

где bПЧ — ширина полосы движения;

bоб — ширина обочины;

iПЧпоперечный уклон проезжей части;

iоб — поперечный уклон обочины.

Возвышение бровки насыпи над расчетным уровнем снегового покрова для IV категории назначаем 0,6 м.

hс=0,3+0,6+0,23=1,13 м Назначаем высоту насыпи не менее 1,13 м из условия снегонезаносимости.

2.2.1 Расчет прямых участков проектной линии При последовательном проектировании проектной линии отметка точки начала прямой известна из расчета предыдущего элемента проектной линии, например начало трассы. Уклон линии установлен при ее нанесении.

От точки начала прямой определяют превышения между соседними пикетными и плюсовыми точками на прямой по формуле

h = il (2.11)

где iуклон прямой, дол.ед., l — расстояние между точками, м.

Проектные отметки точек на прямой определяют по формуле

HП= HП-1 ± hП = HП-1 ± il, (2.12)

Знак + при подъеме, относительно предшествующей точки, знак — при спуске.

Пример. Определить проектные отметки на прямом участке подъема проектной линии, имеющей уклон i =30 ‰ и отметку в начальной точке Н23 = 133,10 м Последовательность расчета:

1) устанавливаем расстояние между точками на прямой:

L23+100 = 100 м; l1 = 100 м ;

2) определяют превышения между точками:

H23+100= il23+100;

h 23+100 = il1 = 0, 030•100 = 3,0 м;

3) определяют проектные отметки точек; так как прямая находится на подъеме проектной линии, превышения между точками имеют знак плюс:

H24 = H23 + h23+100 = 133,10+3,0 = 136,10 м;

H25 = H24 + h24+100 = 136,10+3,0= 139,10 м;

Полученные проектные отметки записывают в графу «Отметки оси дороги, м» сетки профиля и определяют расчетное значение рабочих отметок, которые сравнивают с графическим значением рабочих отметок (расстояние между проектной линией и линией земли с учетом вертикального масштаба).

2.2.2 Нанесения проектной линии с вписыванием вертикальной кривой (метод тангенсов) Нанесения проектной линии с вписыванием вертикальной кривой (метод тангенсов) Рассмотрим пример нанесения проектной линии на участке от ПК 29 до ПК 37 с вписыванием вертикальной кривой радиусом R=15 094 м по касательным (тангенсам) и по таблицам, опубликованным Н. М. Антоновым.

Для вычисления элементов вертикальной кривой по касательным принимаем в начальном участке уклон 30 ‰ и с ПК 33 продольный уклон — 23 ‰. Заведомо большие рабочие отметки проектируем с учетом последующего их уменьшения при вписывании вертикальной кривой.

Дано: прямолинейные отрезки запроектированы. Отметки вычислены по принятым уклонам методом, приведенным выше.

Рис. 2.4. Данные для вычисления кривой в точке пересечения уклонов Приступаем к проектированию вертикальной выпуклой кривой на переломной точке «М» ПК 33+00. Радиус кривой R = 15 094 м. Алгебраическая разность уклонов

i1 — i2 = 0,030—(—0,023) =0,053.

При данном радиусе и алгебраической разности уклонов Т = 0,5R (i1 — i2) = 0,5•15 094•0,053 = 400 м, Б= 0,5T2/R =0,5 •4002/ 15 094 = 5,33 м.

Рабочая отметка на ПК 33+00 по кривой будет равна

hмк = hмтБ=163,10−5,33=157,77 м Рабочие отметки изменятся на пикетных и плюсовых точках, расположенных в пределах проектируемой вертикальной кривой. В нашем примере такими точками являются ПК 29 … ПК 37. Для определения измененных отметок установим месторасположение начала кривой (НК) и конца кривой (КК) НК = lM — Т = 3300 — 400 = 2900 м = ПК29 + 00.

КК = lM + Т = 3300 +400 = 3700 м = ПК37 + 00.

Определение превышений и исправленных рабочих отметок можно выполнить по схеме № 1 (относительно НК) по формуле (3.8)

?h = l2/(2R);

где ?h — превышение над НК точки находящейся на произвольном расстоянии l от НК.

ПК 30 расположен на расстоянии

lПК30 = ПК30 — НК = 3000 — 2900 = 100 м от НК, и изменение его рабочей отметки составляет

?h ПК30 = 1002/(2•15 094) = 0,33 м,

h ПК30к = h ПК30 — ?h ПК30 = 154,10 — 0,33 = 153,77 м.

ПК 31 расположен на расстоянии

lПК31 = ПК31 — НК = 3100 — 2900 = 200 м от НК, и изменение его рабочей отметки составляет

?h ПК31 = 2002/(2•15 094) = 1,33 м,

h ПК31 = h ПК31 — ?h ПК31 = 157,10- 1,33 = 155,77 м.

ПК 32 расположен на расстоянии

lПК32 = ПК32 — НК = 3200 — 2900 = 300 м от НК, и изменение его рабочей отметки составляет

?h ПК32 = 3002/(2•15 094) = 3,0 м,

h ПК32 = h ПК32 — ?h ПК32 = 160,10- 3,0 = 157,10 м.

ПК 36 удален от КК на расстояние

lПК36 = КК — ПК36 = 3700 — 3600 = 100 м, превышение ПК36 над КК составит

?h ПК36 = 1002 / (2•15 094) = 0,33 м .

Исправленная рабочая отметка будет равна

h ПК36 к = h ПК36 т — ?h ПК36 = 156,20 — 0,33 = 155,87 м .

ПК 35 удален от КК на расстояние

lПК35 = КК — ПК35 = 3700 — 3500 = 200 м, превышение ПК35 над КК составит

?h ПК35 = 2002 / (2•15 094) = 1,33 м .

Исправленная рабочая отметка будет равна

h ПК35 к = h ПК35 т — ?h ПК35 = 158,50 — 1,33 = 157,17 м .

ПК 34 удален от КК на расстояние

lПК34 = КК — ПК34 = 3700 — 3400 = 300 м, превышение ПК34 над КК составит

?h ПК34 = 3002 / (2•15 094) = 3,0 м .

Исправленная рабочая отметка будет равна

h ПК34 к = h ПК34 т — ?h ПК34 = 160,80 — 3,0 = 157,80 м .

Аналогичным путем определяем проектные и рабочие отметки на остальных кривых.

2.3 Проектирование поперечного профиля земляного полотна Выполнив проектирование продольного профиля, по рабочим отметкам земляного полотна проектируют поперечные профили. При этом используют типовые поперечным профилям земляного полотна автомобильных дорог общего пользования с учетом рельефа местности, почвенно-грунтовых, геологических, гидрологических и климатических условий.

Поперечные профили конструкции земляного полотна выполняются без боковика.

На поперечном профиле конструкции земляного полотна показывают (согласно ГОСТ Р.21−1701−97 (Приложение 4):

— ось проектируемой автомобильной дороги;

— линию фактической поверхности земли (условно);

— контур проектируемого земляного полотна с указанием крутизны откосов, а при реконструкции, кроме того, контур существующего земляного полотна;

— ширину земляного полотна и его элементов;

— ширину проезжей части, разделительной полосы, обочин и укрепленных полос;

— направление и величину уклонов верха земляного полотна и поверхности дорожной одежды;

— конструкцию дорожной одежды (схематично);

— элементы укрепления обочин, откосов и водоотводных сооружений (схематично)с указанием обозначения документации, необходимой для его выполнения;

— контур и величину срезки плодородного слоя, удаления торфа или замены непригодного грунта;

— границу полосы отвода земель.

Поперечные профили конструкций земляного полотна, различающиеся конфигурацией, высотой насыпи или глубиной выемки, крутизной откосов или другими показателями, обозначают тип 1, тип 2 и т. д.

Номер типа поперечного профиля конструкции земляного полотна указывают в таблице — сетке под продольным профилем автомобильной дороги в графе «Тип поперечного профиля. Справа. Слева». Поскольку в курсовой работе проектируется участок дороги без пересечений и примыканий, то поперечные профили слева и справа будут однотипными, т. е. в верхней и нижней графе будут стоять одинаковые цифры, показывающие тип поперечного профиля.

Количество поперечных профилей земляного полотна должно полностью характеризовать его по всему запроектированному продольному профилю.

Характерными поперечными профилями земляного полотна являются:

§ Тип 1: насыпи с высотой до 1,5 м;

§ Тип 2: насыпи высотой от 1,5 до 3 м;

§ Тип 3: насыпи высотой от 3 до 6 м;

§ Тип 4: насыпи свыше 6 м;

§ Тип 5: выемки глубиной до 1 м;

§ Тип 6: выемки глубиной более 1 м.

Насыпи высотой более 12 м проектируют индивидуально и требуется проверка устойчивости насыпи и откосов насыпи.

Поперечные профили вычерчиваются в масштабе 1: 100 или 1: 200 на листах форматом А4.

2.4 Расчет объемов земляных работ После нанесения на продольный профиль проектной линии, проектирования поперечных профилей необходимо подсчитать объемы земляных работ. Объемы насыпей или выемок могут быть определены по формулам, специальным таблицам, номограммам и графикам. Объем земляного полотна подсчитывают на всем протяжении проектируемого участка, исключая отверстия мостов, превышающих 4 м.

Объемы насыпей или выемок по формулам могут быть определены по полусумме площадей поперечного сечения полотна или по средней площади сечения полотна, соответствующей величине средней рабочей отметки

V=0.5(F1+F2)L — m (H1-H2)2L/6 (2.12)

где Н1 и H2 — смежные рабочие отметки на пикетах или на промежуточных (плюсовых) точках, взятые из продольного профиля, м;

т — коэффициент крутизны откоса;

L — длина участка между рассматриваемыми сечениями земляного полотна, м.

При подсчете объемов земляных масс нужно также учитывать поправку к табличным значениям на устройство корыта.

Формула (2.12) составлена в предположении, что поверхность земляного полотна горизонтальна. Так как в действительности она не горизонтальна, то к объемам, определенным по (2.12), необходимо прибавить объем сточной призмы и вычесть объем корыта, т. е. учесть следующую поправку:

?V= (m0-K0)L (2.13)

где m0= a0i0(a0+b0)+ b02ik площадь сечения призмы АВСА (рис. 2.4), м2;

Ко = bhк — площадь, м2.

Рис. 2.4. Поперечное сечение земляного полотна при устройстве корыта

Величины этих поправок для насыпи и выемки одинаковы, но имеют различные знаки. Если m0>к0, то объем насыпи должен быть увеличен, а объем выемки уменьшен. При m0 поправка должна быть вычтена из объема насыпи и прибавлена к объему выемки.

Расчеты представляются в табличной форме Ведомость попикетного подсчета земляных работ представлена в Приложении 5.

2.5 Проектирование малых водопропускных сооружений При пересечении автомобильными и железными дорогами речных долин, больших и малых водотоков, сухих балок, суходолов с периодически действующими водотоками проектируются и строятся водопропускные сооружения, которые должны обеспечить пропуск водного потока и непрерывность движения по дороге. К основным видам водопропускных сооружений относят мосты и трубы. Мосты длиной до 25 м и трубы относятся к МВС.

Общие данные К общим исходным данным относятся сведения о категории дороги (КД), название области в которой расположен рассматриваемый участок дороги, номер ливневого района, а также значение вероятности превышения (ВП) расчетных паводков.

Таблица 2.1 Общие данные

Исходные данные, определяемые по карте По карте, определяются исходные данные. Площадь водосборного бассейна (F) определяется после выделения (очерчивания) на карте соответствующего участка местности. Водосборный бассейн выделяется на карте по линиям водоразделов.

Для удобства определения ряда характеристик на карте следует пунктиром наметить тальвег. Длина лога (Lл) — расстояние по тальвегу лога от верхней части водораздела до пересечения с дорогой (место расположения МВС, точка 4). Максимальная отметка лога (Hл max) находится на верхней части водораздела в точке предполагаемого его пересечения с тальвегом. Минимальная отметка лога (Hлmin), отметка в точке пересечения тальвега с трассой, через эту точку проходит ось МВС.

Исходные данные предста+вляны в табл. 1.2,

Таблица. 2.2 Исходные данные

Характеристики лога Определение среднего уклона лога iл (уклона бассейна) производится по формуле

iл = (Hл max-Hл min)/ Lл. (2.14)

Таблица 2.3 Расчет iл

Определение уклона лога в месте расположения МВС iо по формуле

iо = (Hл+200-Hл-100)/300. (2.15)

Таблица 2.4 Расчет iо

Определение коэффициентов крутизны склонов лога m выполняется по поперечному сечению лога в месте расположения МВС по следующей формуле

m1,2 = 50/(HT±50-HTO). (2.16)

Общая характеристика лога, а определяется по формуле, а = (m1+m2)/6iо (2.17)

Таблица 2.5 Расчет характеристик лога m1,2 и а

Значения площадей занятых, в границах водосбора, лесами FЛ и болотами Fб определяется на основе измерений по карте. FЛ =0,0

Характеристики ливней и стока ливневых вод Характеристики ливней и стока ливневых вод необходимы для вычисления максимального расхода стока ливневых вод QЛ и объема стока ливневых вод WЛ .

К характеристике ливня относится интенсивность ливня часовой продолжительности — бчас. К характеристикам стока ливневых вод относятся коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к расчетной интенсивности — Кt и коэффициент редукции ц, учитывающий неполноту стока.

Таблица 2.6 Расчет ачас

Коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к расчетной интенсивности — Кt, зависит от двух характеристик лога — от его длинны LЛ и уклона iЛ.

Таблица 2.7 Расчет Кt для факческих значений

Коэффициент редукции ц, учитывающий неполноту стока, зависит от площади водосбора F .

Таблица 2.8 Расчет ц

Характеристики стока талых вод Характеристики стока талых вод необходимы для вычисления максимального расхода стока талых вод QТ. Все характеристики можно разделить на следующие группы 1) характеристики собственно стока воды; 2) характеристики особенностей участка лога; 3) характеристики региональных особенностей.

К характеристикам первой группы относится, прежде всего, значение hP — расчетного слоя стока весенних вод той же ВП, что и расчетный расход, а также характеристики, на основе которых это значение определяется. Значение среднего многолетнего слоя стока — h. Характеристики распределения вероятностей слоя стока талых вод — коэффициент вариации CV и коэффициент асимметрии CS. Для определения hP по значению h вводится модульный коэффициент КР, вычисляемый на основе значения CV.

К характеристикам второй группы относятся: площадь водосборного бассейна — F, коэффициенты характеризующие различия стока талых вод на больших (F>100км2) и малых (F<100км2) водосборных бассейнах — kc и kП, а также коэффициенты учитывающие влияние на сток находящихся в пределах водосбора лесов и болот, соответственно д1 и д2.

К характеристикам третьей группы относятся: коэффициент дружности половодья — Ко, характеристика климатической зоны — n.

Расчетный слой стока весенних вод hP вычисляется по формуле

hP = h •KP•кп. (2.18)

Средний многолетний слой стока h определяется по изолинии проходящей через заданную область. Полученное значение характеризует сток для больших водосборных бассейнов с F>100км2. Для получения значений соответствующих малым водосборным бассейнам в зависимости от особенностей региона по табл.1.9 определяется значение коэффициента kП.

Таблица 2.9 Значения коэффициента kП

Вычисление модульного коэффициента КР производится следующим образом. Сначала определяется значение коэффициент вариации CVК для больших водосборов. Для получения значений соответствующих малым водосборным бассейнам (F<100км2) в зависимости от значения F по табл.10 определяется значение коэффициента kc.

Таблица 2.10 Значения коэффициента kc

Полученные значения kП, CVК CV, kc, КР, и hP, представлены в табл.2.11.

Таблица 2.11 Расчет hP

Определение коэффициентов, характеризующих залесенность д1 и заболоченность д2 в границах водосбора, выполняется по следующим зависимостям д1 = 1/ (АЛ +1) (2.19)

д2 = 1- 0,71*lg (0,1Аб + 1) (2.20)

где АЛ — залесенность водосбора, % от F по карте; Аб — заболоченность водосбора, % от F по карте.

Таблица 2.12 Учет залесенности д1 и заболоченности д2 в пределах водосбора

Последними определяются характеристики региональных особенностей коэффициент дружности половодья — Ко и характеристика климатической зоны — n.

Таблица 2.13 Характеристики региональных особенностей стока талых вод К0 и n

2.5.2 Характеристики водных потоков Сток ливневых вод Основными характеристиками водных потоков формирующихся за счет ливневых стоков являются максимальный расхода стока ливневых вод — QЛ и объем стока ливневых вод — WЛ. Расчет выполняется по следующим формулам:

QЛ =16,7•бчас•Кt•F•ц (2.21)

WЛ = 60 000•бчас •F•ц/(Кt)0,5 (2.22)

Таблица 2.14 Расчет характеристик стока ливневых вод QЛ и WЛ

Сток талых вод Характеристикой водного потока формирующегося за счет талых стоков является максимальный расхода талых вод — QТ. Расчет QТ выполняется автоматически, после ввода исходных данных в табл.2.2 ЭТ. Для расчета используется следующая формула

QТ = К0•hP•F•д1•д2/(F+1)n. (2.23)

Таблица 2.15 Расчет характеристики стока талых вод QТ

Входящие в формулу (2.23) величины рассмотрены в разд.1.5. МР.

2.5.3.Расчет размеров отверстий труб В соответствии с расчет размеров отверстий МВС выполняется с учетом аккумуляции, при безнапорном режиме, поэтому учитываются только характеристики ливневого стока QЛ и WЛ. Проектирование выполняется на основе зависимостей полученных с использованием упрощенного графоаналитического метода (УГАМ). Основой УГАМ [1…3,5] является определение точек пересечения графика аккумуляции, представляемого прямой, с графиками пропускной способности труб. Каждой точке пересечения соответствует сбросный расход QСi и определенное значение подпора Hi, в соответствии с которыми определяется d и режим работы трубы.

Рис. 2.4 Графоаналитический метод учета аккумуляции Характеристики QСi и Hi определяются аналитическим методом на основе функциональных зависимостей H3 = f1(Qc) — график аккумуляции и H3(d) = f2(Qc) — график пропускной способности труб. Зависимость H3 = f1(Qc) используется в виде соответствующем значениям коэффициента трансформации (аккумуляции) л от 1 до 0,33

QС = QЛ[1- Wпр/(0,7•WЛ)] (2.24)

где Wпр — объем пруда перед МВС образующегося в результате аккумуляции.

Wпр = аH3 (2.25)

где, а — общая характеристика лога; H — подпор перед МВС (глубина пруда), рис. 2.5.

При безнапорном режиме протекания водного потока в трубе, подпор H меньше внутреннего размера трубы d на входе или превышает ее не более чем на 20%. На всем протяжении трубы поток имеет свободную поверхность (т.е. hc < d), рис.2ю5. С учетом указанных ограничений, рекомендаций и зависимостей производится расчет и определение режима протекания водного потока в трубе при ее типовых размерах (d= 1; 1,5; 2м).

2.5.4 Расчет отверстия моста Определения размеров отверстия малого моста производится по схеме свободного протекания.

После выбора значения v дальнейший расчет выполняется в следующей последовательности: определяется напор вод H по формуле

H=1,45•v 2/g; (2.26)

H=1,45•3,50/9,8=1,81 м вычисляется объем пруда Wпр по формуле

Wпр =a•H3 (2.27)

Wпр =1,68•1,813=9,96 м³

затем соотношение Wпр/Wл; по зависимости л=f (Wпр/Wл) устанавливается значение коэффициента аккумуляции л; определяется расход воды проходящей через отверстие моста QC по формуле

QС = л•QЛ; (2.28)

QС = 1,01•3,81=3,85 м3/с определяется размер отверстия моста b по формуле

b = QС/(1,35•H3/2); (2.29)

b =3,85 /(1,35•1,813/2)=1,17 м по принятому типовому отверстию bтип = Lр пересчитывается напор НП по формуле

Hп=0,83•(Qc/b)2/3 (2.30)

Hп=0,83•(3,85/5,6)2/3 =0,65

Для рассматриваемых условий получены следующие значения указанных величин: выбрано значение v= 3,50 м/с, одиночное мощение на щебне размером 15 см; H = 1,81 м; Wпр/ Wл = 0,01; л = 1,01; QС = 3,85 м3/с; b = 5,6 м. Результаты расчета представляются в табл.4.2…4.3.

Таблица 2.16 Характеристики глубины потока

Таблица 2.17 Значение коэффициента аккумуляции л

В соответствии с полученным значением b =1,17 м выбирается типовой проект с расчетной длиной пролета Lр = 5,6 м и соответственно L = 6 м. По принятому типовому отверстию bтип=Lр=5,6 м пересчитан напор НП = 0,65 м. Проектирование основных параметров МВС завершено.

2.5.5 Технико-экономическое сравнение вариантов водопропускных сооружений Сравнение вариантов отверстий выполнено по укрупненным показателям в ценах 1990 г.

Таблица 2.18 Варианты сравнения МВС

Экономически выгоднее запроектировать одноочковую трубу с диаметром 1,5 м.

Минимальное возвышение покрытия над водопропускными трубами определяют по формуле:

hmin = d + + h3, (2.31)

где d — отверстие трубы (диаметр круглой или высота прямоугольной трубы), м; - толщина стенки трубы, =0,12 — 0,20 м; h3 — минимальная толщина засыпки над трубой, принимается равной толщине дорожной одежды, но не менее 0,5 м.

hmin =1,25 + 0,14 + 0,5=1,89 — для трубы d=1,25 м

hmin = 1,5 + 0,16 + 0,5=2,16 — для трубы d=1,5 м Минимальный диаметр труб на дороге (кроме съездов) принимается 1,0 м

Рассчитывают длину труб в пониженных участках рельефа:

LТР = В + 2 m (h — d) + bо, (2.32)

где В — ширина насыпи поверху, м;

m — заложение откосов насыпи у труб, принимается m=1,5 ;

h — высота насыпи у трубы, м;

d — диаметр трубы, м;

bо — толщина стенок оголовков у трубы, bо = 0,35 м.

LТР = 15 + 2•1,5•(13,28 -1,25) + 0,35=51,44 м — для трубы d=1,25 м ,

LТР = 15 + 2•1,5•(13,28 — 1,5) + 0,35=50,69 м — для трубы d=1,5 м ,

Первоначально принимаем трубы диаметром 1,0 м и если длина трубы полученная по расчету будет более 20,0 м, необходимо увеличить диаметр трубы до 1,25 м и пересчитать длину трубы Таблиц 2.17 Перечень искусственных сооружений