Расчет зависимости расхода водотока от уровня воды в створе водомерного поста

Содержание

Содержание. 1

Введение. 2

Исходные данные к выполнению курсовой работы.. 3

1.  Расчет зависимости расхода водотока от уровня воды в створе водомерного поста. 4

1.1. Построение морфоствора. 4

1.2. Расход водотока. 4

2.  Определение расходов и уровней воды требуемой вероятности превышения. 7

3.  Определение величины расчетного судоходного уровня. 13

4.  Определение отверстия моста. 15

4.1. Определение пределов варьирования отверстия моста. 15

4.2. Определение схемы моста. 19

5.  Расчет линии дна под мостом после общего размыва. 20

6.  Проектирование продольного профиля дороги в пределах мостового перехода. 24

6.1. Определение минимальной отметки проектной линии в пределах судоходных пролетов  24

6.2. Определение минимальной отметки проектной линии в пределах несудоходных пролетов  24

6.3. Определение минимальной отметки проектной линии на пойме. 26

6.4. Определение положения проектной линии продольного профиля трассы дороги в пределах мостового перехода. 27

Список использованной литературы.. 28

Введение

Проект новой железнодорожной линии - это комплекс экономических и технических документов, включающих описание, расчёты, чертежи и обоснование принятых решений по всем железнодорожным сооружениям и устройствам.

Железные дороги являются важным элементом единой транспортной системы страны. Они выполняют громадный объем перевозочной работы, обеспечивая надежные и экономичные транспортные связи между главными экономическими районами и центрами страны. На долю железных дорог приходится более половины общего грузооборота и более трети пассажирских перевозок. Поэтому их развитию придается большое значение.

Изыскания и проектирование железных дорог – область транспортной науки, изучающая методы инженерных изысканий для сбора и обработки информации о районе проектирования и разработки на ее основе комплексных научно обоснованных проектов строительства новых и реконструкции действующих железных дорог.

Составление проекта новой железнодорожной линии – сложное дело, требующее больших знаний, опыта, времени, усилий целого проектного коллектива. Поэтому выполнение задания требует не только знаний по отдельным разделам специального курса, но и необходимость творческого подхода к решению поставленных задач.

Одной из важнейших задач при проектировании мостовых переходов
является выбор таких расчетных характеристик половодий и паводков, при
котором будут обеспечены нормативные требования по безопасности и
бесперебойности движения поездов на мосту и подходах к этим сооружениям. Иными словами, отверстие мостового перехода должно обеспечивать свободный пропуск максимального расхода воды, а положение проектной линии дороги в пределах мостового перехода - обеспечивать незатопление пойменной насыпи с обеспечением требуемого запаса и необходимое возвышение низа пролетных строений в пределах моста над максимальным и расчетным уровнями воды, уровнем высокого ледохода, а в судоходных пролетах обеспечить необходимый подмостовой габарит над расчетным судоходным уровнем.

Гидрологическими характеристиками водотока, положенными в основу определения размеров сооружений перехода, являются расчетные значения максимальных (на пике паводка) расходов Qр% и уровней Hр% воды – т.е. важнейшие характеристики паводков.

В данном разделе комплексного курсового проекта определим расчетные значения максимальных расходов Qр% и уровней Hр% воды, а также значение расчетного судоходного уровня (РСУ) для створа стационарного водомерного поста и перенести эти значения на створ мостового перехода.

Исходные данные к выполнению курсовой работы

Вариант № 14

Цель работы - получить практические навыки определения параметров мостового перехода через большой водоток.

1.      Учебная карта №64м лист №1;

2.      Категория проектируемой железной дороги – II;

3.      Расчетная скорость ветра – 30м/с;

4.      Класс реки – 7;

5.      Расчетная продолжительность навигации – 120 суток;

6.      Коэффициенты шероховатости:

- в русле – 0.050;

- на правой пойме – 0.060;

- на левой пойме - 0.070;

7.      Тип грунта, слагающего русло – песок;

8.      Средний диаметр частиц грунта – d = 1.80мм;

9.      Глубина воды в реке – 4.0м;

10.  Пологость волны – 10;

11.  Глубина реки в акватории – 2.6м;

12.  Глубина заложения фундамента – 2.5м;

13.  Коэффициент заложения откоса – m = 2;

14.  Высота опорной части – 0.60м.

1.        Расчет зависимости расхода водотока от уровня воды в створе водомерного поста 1.1. Построение морфоствора

Составление морфоствора, для удобства дальнейшей работы, выполняется в масштабах:

- горизонтальный – 1 : 10000 (1 км = 10 см);

- вертикальный – 1 : 200 (1 м = 0,5 см).

1.2. Расход водотока

Расход водотока Qi, м3/с, при любом рассматриваемом уровне воды Hi, определяется суммирования расходов на всех выделенных участках морфоствора, (в курсовом проекте суммируются расходы на трех участках морфоствора: в главном русле и на поймах).

,                                                                               
        (1)

где - площади, м², живых сечений соответственно, главного русла, правой и левой пойм, определяются по профилю морфоствора при уровне воды Hi путем суммирования элементарных площадей треугольников и трапеций;

          - средние скорости течения воды, м/с, соответственно в главном русле, на правой и на левой поймах, при уровне воды Hi.

Средняя скорость течения в русле реки или на пойме определяется по эмпирической формуле:

,                                                                               
                                   (2)

где    n – коэффициент шероховатости, для каждого участка морфоствора;

          - средняя глубина воды на участке морфоствора при уровне воды Hi, м;

          Ii - уклон водной поверхности реки при рассматриваемом уровне воды Hi.

Средняя глубина воды , м, на участке морфоствора при рассматриваемом уровне воды Hi определяется по формуле:

,                                                                               
                                                (3)

где      – площадь живого сечения, м², соответствующего участка морфоствора при уровне воды Hi;

           - ширина разлива воды, м, в пределах соответствующего участка морфоствора при уровне воды Hi. (см. рис. 1).

Уклон водной поверхности реки Ii при рассматриваемом уровне воды Hi, определяется по формуле Б.Ф.Снищенко:

,                                                                               
                     (4)

где      – средний уклон долины водотока, принимаемый равным 0.0003.

Расчет зависимости Q(H) следует выполним в табличной форме, расположив уровни воды в порядке возрастания отметок от УМВ (первая строка табл. 1) до максимального из наблюдавшихся УВВ. В последней строке таблицы произведен расчет для уровня, который превышает самый высокий из наблюдавшихся на 2 – 3 м.

По данным табл. 1 строятся зависимости Q(H) для каждого из рассматриваемых участков (главное русло, правая и левая поймы) и для всего морфоствора в целом. Пример таких зависимостей приведен на рис. 2.

2.        Определение расходов и уровней воды требуемой вероятности превышения

Нормы проектирования мостовых переходов регламентируют расчетные значения основных гидрологических характеристик пересекаемого водотока – максимального расхода Q и соответствующего ему уровня воды H – через вероятность их превышения р.

На железных дорогах России мостовые переходы, как и малые водопропускные сооружения, проектируются на пропуск двух максимальных расходов: расчетный и наибольший.

Категория проектируемой железной дороги – II, следовательно, расчетный расход водотока определяется с вероятностью превышения 1%, а наибольший – с вероятностью превышения 0,33%.

Для построения эмпирической кривой распределения вероятностей имеющийся ряд гидрологической характеристики – Нi расположим в убывающем порядке (от большего к меньшему). В табл. 2 в убывающем порядке записаны наблюдавшиеся значения отметок уровня воды Нi  и соответствующих значений расхода Qi,.

Для каждого члена ряда наблюдений за гидрологической величиной определяется эмпирическая вероятность его превышения р_э (в процентах) по формуле:

                                                                                
                                  (5)

где m - порядковый номер члена ряда гидрологической характеристики, расположенного в убывающем порядке (графа 1 табл. 2);

n = 15 - общее число членов ряда наблюдений.

Порядковый номер m	Отметка уровня воды Нi, м	Расход воды Qi, м3/с	Эмпири-ческая вероят-ность  рэ	Модульный коэффициент ki	lg ki	ki x lgki
1	138.1	30398	6.3	2.3902	0.3784	0.9045
2	137.0	25836	12.5	2.0314	0.3078	0.6253
3	136.4	23501	18.8	1.8478	0.2667	0.4928
4	135.1	18860	25	1.4829	0.1711	0.2537
5	135.0	18497	31.3	1.4544	0.1627	0.2366
6	132.8	11602	37.5	0.9122	-0.0399	-0.0364
7	132.4	10514	43.8	0.8267	-0.0827	-0.0684
8	132.0	9472	50	0.7447	-0.1280	-0.0953
9	131.6	8489	56.3	0.6675	-0.1755	-0.1171
10	131.5	8248	62.5	0.6485	-0.1881	-0.1220
11	130.6	6249	68.8	0.4913	-0.3087	-0.1517
12	130.4	5836	75	0.4589	-0.3383	-0.1552
13	130.3	5635	81.3	0.4431	-0.3535	-0.1566
14	129.5	4249	87.5	0.3341	-0.4761	-0.1591
15	128.9	3382	93.8	0.2659	-0.5753	-0.1530
	Итого:	190764			-1.3794	1.2981

На клетчатке вероятности по оси абцисс указаны значения вероятности р в процентах, а на оси ординат расположим шкалу модульных коэффициентов k.

Точки с координатами (р_э, k_i) наносим на клетчатку вероятностей (рис. 3). Соседние точки соединяем между собой и получаем эмпирическую кривую распределения вероятностей максимальных расходов воды.

Для сглаживания и экстраполяции эмпирических кривых распределения ежегодных вероятностей превышения максимальных расходов, как правило, применяют трехпараметрическое гамма-распределение.

Параметрами аналитической кривой гамма-распределения являются:

- среднее многолетнее значение максимального расхода Ǭ

- коэффициент вариации C_v ;

- отношение коэффициента асимметрии к коэффициенту вариации C_s/C_v.

Параметры аналитической кривой гамма-распределения устанавливаются по гидрологическому ряду наблюдений ежегодных максимальных расходов методом приближенно наибольшего правдоподобия в зависимости от статистик λ₂ и λ₃, вычисляемых по формулам:

            ,                                                                               
                                        (6)

,                                                                               
                                   (7)

где k_i - модульный коэффициент рассматриваемой гидрологической характеристики (расхода воды), определяемый по формуле:

,                                                                                                                                (8)

где    Qi - значения максимального годового значения расхода воды для i-го члена ряда;

 - среднее арифметическое значение максимальных расходов воды, определяемое в зависимости от числа лет гидрометрических наблюдений по формуле:

,                                                                               
                                            (9)

 м³/с.

Вычислим параметры аналитической кривой:

,

.

По полученным значениям статистик λ₂ и λ₃ по номограммам приведенным на рис. 4 – 8 [2] определяются коэффициенты вариации Cv и отноше-ние Cs/Cv:

Cv = 0.70; Cs = 3.0 Cs.

По значениям Cv и Cs/Cv по табл. 3 [2] определяются ординаты (модульные коэффициенты) аналитической кривой распределения ежегодных вероятностей превышения максимальных расходов воды.

Полученные значения модульных коэффициентов k_р% для каждого значения вероятности превышения р максимальных расходов записываются в табл. 3.

Аналитическая кривая наносится на клетчатку вероятностей с построенной эмпирической кривой по определенным ординатам, т.е. по точкам с координатами (р, kр%).

p,%	kp%
0.1	5.500
0.33	4.450
1	3.527
3	2.690
5	2.330
10	1.863
25	1.267
50	0.821
75	0.526
95	0.273

Значение величины расхода требуемой вероятности превышения определяется по формуле:

,                                                                               
                                        (10)

где    k_p% - модульный коэффициент, соответствующий требуемой вероятности превышения максимального расхода.

Определяем:

- максимальный расход воды расчетной вероятности превышения 1%

м³/с;

- максимальный расход воды наибольшей вероятности превышения 0,33%

м³/с.

По графику зависимости ΣQ(H) определяются уровни воды требуемой вероятности превышения в створе водомерного поста, соответствующие максимальным расходам:

- расчетный уровень высокой воды РУВВ1% (в.п.) = 141.10 м;

- наибольший уровень высокой воды НУВВ0,33% (в.п.) = 143.20 м.

Далее, уровни воды требуемой вероятности превышения из створа водомерного поста переносятся на створ мостового перехода (отметки, полученные для места расположения створа водомерного поста следует уменьшить (увеличить) на величину Δh):

Для определения отметки уреза воды в месте пересечения трассой дороги большого водотока следует установить уклон русла реки на участке между двумя известными отметками бровки русла реки, расположенными выше (ГМВб) и ниже (ГМВм) места пересечения. Уклон i определяется по формуле:

,                                                                               
                  (11)

где    ГМВб , ГМВм – большая и меньшая отметки уреза воды, м, в пределах карты в горизонталях;

L - расстояние, м, между урезами воды по главному руслу.

В рассматриваемом варианте в качестве большей отметки принимается отметка уреза воды в месте расположения водомерного поста ГМВб = 124.9, а в качестве меньшей известной отметки – отметка уреза воды недалеко от мостового перехода ГМВм = 117.40. Расстояние между этими двумя известными отметками по руслу реки 42 см, что в масштабе карты 1:25000 составляет 42 х 250 = 10500 м.

.

Разница в отметках на водомерном посту и в месте расположения створа мостового перехода Δh определяется по формуле:

,                                                                               
                                               (12)

где    l – расстояние, м, от водомерного поста до мостового перехода по главному руслу.

l = 47см х 250 = 11750м.

м.

В створе мостового перехода:

- расчетный уровень высокой воды РУВВ1% = 141.10 – 8.23 = 132.87м;

- наибольший уровень высокой воды НУВВ0,33% = 143.20 – 8.23 = 134.97м.

3.        Определение величины расчетного судоходного уровня

При проектировании мостового перехода через судоходные реки важнейшей задачей является определение расчетного (высокого) судоходного уровня воды (РСУ).

Для определения РСУ ряд гидрологической характеристики – Нi расположим в убывающем порядке, при этом можно не рассматривать весь ряд наблюдений, а ограничиться выборкой из ряда, заданного в исходных данных, трех - четырех наибольших значений УВВ.

Порядковый номер m УВВ в ранжированном ряду	Отметка уровня высокой воды, Нi, м
1	138.1
2	137.0
3	136.4

Коэффициенты для определения РСУ:

Класс водного пути – 7;

Коэффициент допускаемого уменьшения продолжительности физической навигации в расчетном году k, % - 2%;

Расчетная вероятность превышения РСУ рd, % - 4%.

Далее, определяется порядковый номер m уровня, вероятность пре-вышения которого имеет значение рd, %:

,                                                                               
                                      (13)

.

Далее, определяется допустимая продолжительность t, сутки, стояния уровня воды выше РСУ, когда временно прекращается навигация наиболее высоких судов в ожидании понижения уровня воды.

Допустимая продолжительность t определяется по формуле:

,                                                                               
                                                (14)

где    k – коэффициент допускаемого снижения продолжительности физической навигации, принимаемый по табл. 6, для рассматриваемого примера k = 2%, т.к. река относится к водным путям 7 класса;

T – расчетная продолжительность навигации, Т = 120 сут.

сут.

На водомерном графике H(t) находится место, где есть возможность отложить отрезок, длина которого соответствует найденному значению t суток. При этом учитываем, что на оси абсцисс (время) каждое деление соответствует 1 суткам. По оси ординат (уровни воды) находится уровень, соответствующий местоположению отрезка, который и является искомым РСУ, относящимся к створу водомерного.

РСУ(в.п.) = 137.4 м.

Отметки РСУ, полученные для места расположения створа водомерного поста следует уменьшить на величину Δh.

РСУ = 137.4 – 8.23 = 129.17 м.

4.        Определение отверстия моста

Построим морфоствор по оси мостового перехода (рис.7).

1.

2.

3.

4.

4.1. Определение пределов варьирования отверстия моста

Ширина русла Вр, м, в месте расположения мостового перехода определяется по карте с учетом масштаба карты и в рассматриваемом примере Вр. = 350 м.

Далее определяется ширина устойчивого русла Вр.уст, м, которая при выполнении курсовой работы принимается равной ширине русла Вр.

Вр.уст = Вр. = 350 м.

Для большинства мостовых переходов через равнинные реки рациональная величина отверстия моста Lм находится в диапазоне

Вр.уст ≤ Lм ≤ Вр.уш.                                                                                 
                        (15)

где    Вр.уст – ширина устойчивого русла, м;.

Вр.уш – размер уширенного русла, м, определяется по формуле:

,                                                                               
                      (16)

где       Q – расчетный расход воды, м³/с, в створе перехода, проходивший в естественных (бытовых) условиях в речной долине, в рассматриваемом примере расчетный расход – расход определенный с вероятностью превышения 1%, т.е. Q = Q _1% = 44856  м³/с;

Qр.б. – расчетный расход воды, м³/с, в створе перехода, проходивший в бытовых условиях в русле;

x – показатель степени, принимаемый равным 0,5 для несвязных и 0,6 для связных грунтов. В курсовой работе грунт русла реки задается несвязный, поэтому в расчете принимается x = 0,5.

Расчетному расходу Q1% = 44856 м³/с соответствует расчетный уровень воды в створе мостового перехода РУВВ1% = 132.87 м. При РУВВ1% = 132.87 м площади живого сечения участков морфоствора в месте расположения мостового перехода составляют:

- правой поймы ω_пп = 15800 м²;

- левой поймы ω_лп = 16430 м²;

- русла ω_р = 6370 м².

Для каждого j-го участка морфоствора (русло, правая и левая поймы, следовательно, j = 3) вычисляется расходная характеристика k_j по формуле:

,                                                                               
                      (17)

где       ωj – площадь живого сечения, м², j-го участка морфоствора;

 – средняя глубина, м, на j-м участке морфоствора, определяемая по формуле:

,                                                                               
                                       (18)

   где    b_j – ширина разлива воды, м, в пределах соответствующего участка морфоствора при РУВВ;

С_j – коэффициент Шези для j-го участка морфоствора, вычисляемый по формуле Н.Н.Павловского.

,                                                                               
                        (19)

где    n_j – коэффициент шероховатости j-го участка морфоствора;

y_j – показатель степени для j-го участка морфоствора, принимаемый в зависимости от коэффициента шероховатости и средней глубины h . При выполнении курсовой работы для всех пойменных участков морфоствора принимается значение y = 0,3, а для руслового участка y = 0,2.

Все полученные значения записываем в таблицу.

Распределение расхода между участками морфоствора начинается с выделения части расхода проходящего через русло:

,                                                                               
                        (20)

где    m – число выделенных на морфостворе частей живого сечения без учета главного русла. m = 2 (два участка - правая и левая поймы).

 м³/с.

Расход, проходящий через любую другую j-ю часть живого сечения:

,                                                                               
                                       (21)

 м³/с.

 м³/с.

Участок морфоствора	Коэффициент шероховатости nj	Ширина разлива воды, bj, м	Площадь живого сечения участка морфоствора ωj, м2	Средняя глубина воды hj, м	Коэффициент Шези Сj	Расходная характеристика kj	Расход воды проходящий через участок морфоствора, Qj, м3/с
Левая пойма	0.070	1595	16430	10.3	28.76	1516509	16412
Русло	0.050	350	6370	18.2	35.73	970975	10508
Правая пойма	0.060	1585	15800	9.97	33.22	1657312	17936
	Итого	3530	38600			Итого	44855

Итоговое значение расхода составляет 44855м³/с, что соответствует значению распределяемого расчетного расхода Q1% =44856 м³/с.

Вычисленное значение расхода воды в русле Q_р соответствует расходу Q_р.б. , проходящему в бытовых условиях в русле реки в створе мостового перехода, т.е. Qр.б. = Qр = 44855 м³/с.

Размер уширенного русла, вычисленный по формуле (16) составляет:

м.

Таким образом, отверстие моста Lм, м, назначается в диапазоне:

В качестве искомого отверстия моста принимаем L_m = 723м.

4.2. Определение схемы моста

Выберем схему моста, обеспечив следующие условия:

Высота подмостового габарита Н = 7м;

Минимальная ширина подмостового габарита:

- основного – 40м;

- смежного – 30м.

Для выбора пролетных строений при формировании схемы моста используем типовые металлические и железобетонные пролетные строения.

Выбирается следующая схема моста:

27.0 + 33.6 + 66.0 + 88.0 + 3х110.0 + 88.0 + 66.0 + 33.6 +27.0.

Четыре сталежелезобетонных пролетных строения со сплошностенчатыми главными несущими балками с ездой поверху на железобетонных безбалластных плитах, два из которых расчетными пролетами 27,0 и два - 45,0 м и семь сборных металлических пролетных строения с решетчатыми главными несущими фермами с треугольной решеткой с ездой понизу на железобетонных безбалластных плитах расчетными пролетами 110, 88 и 66 м.

Общая длина моста:

27.6 + 34.28 + 66.94 + 89.1 + 3х111.09 + 89.1 + 66.94 + 34.28 +27.6 = 769.11м.

Ширина опор по фасаду определяется при расчете опор, а в курсовой работе может быть принята:

- для опор русловых пролетов - 10 – 11 м;

- для опор находящихся на пойме - 3 – 4 м.

Суммарная ширина опор:

4х11 + 6х4 = 68м.

Отверстие моста Lм  = 769.11 –68.00 = 701.11 м (723 м – потребное отверстие моста определенное ранее).

5.   Расчет линии дна под мостом после общего размыва

Расчет величины общего размыва ведется для наивысшего уровня высокой воды НУВВр%, и в первую очередь следует распределить соответствующий этому уровню расход воды наибольшей вероятности превышения (в рассматриваемом примере Q_0,33% = м³/с) между морфологически однородными участками подмостового отверстия (русло, правая и левая поймы в подмостовом отверстии).

Участокморфоствора	Коэффициент шероховатости nj	Протяженность j-го участка в подмостовом от верстии, lj, м	Площадь живого сечения участка под- мостового сечения ωj, м2	Средняя глубина воды до размы- ва hдр, м	Коэффициент Шези Сj	Расходная характеристика kj	Расход воды проходящий через участок морфоствора, Qj, м3/с
Левая пойма	0.070	210	3855	18.36	34.2	564920	13327
Русло	0.050	350	7105	20.3	36.52	1169076	27579
Правая пойма	0.060	210	3875	18.45	39.96	665113	15690
	Итого	770	14835			Итого	56596

Для каждого j-го участка подмостового сечения (русло, правая и левая поймы) определяется средний удельный расход q_j по формуле:

,                                                                               
                                              (22)

где Q_j – расход воды проходящий через j-й участок морфоствора при УВВр%, м3/с;

lj – протяженность, м, j-го участка в подмостовом отверстии.

Вычислим средние удельные расходы составляют:

- в русле м³/с∙м;

- на левой пойме м³/с∙м;

- на правой пойме м³/с∙м;

Чтобы построить линию дна под мостом после общего размыва, необходимо назначить характерные вертикали по оси морфоствора, которыми являются границы морфологически или геологически однородных участков, а также переломы поперечного сечения участков морфоствора. После определения на всех рассматриваемых вертикалях глубины после размыва устанавливают расчетную линию общего размыва под мостом.

На каждой характерной вертикали следует определить глубину потока до размыва – разницу отметки НУВВр% и отметки земли. Полученные результаты записываются в табл. 6.

В эту же таблицу записываются значения средней глубины потока до размыва  и среднего удельного расхода на каждом из морфометрически однородных участков подмостового сечения.

Для каждой конкретной вертикали i определяется средний удельный расход воды по формуле:

,                                                                               
                              (23)

Где  – средний удельный расход воды под мостом, м³/с м, в j-ом участке подмостового сечения;

h_др(i) – глубина потока до размыва на i-ой вертикали, м;

– средняя глубина потока до размыва на соответствующем участке подмостового сечения, м;

y – показатель степени, принимаемый в зависимости от характеристики грунтов в подмостовом сечении и режима наносов, в курсовой работе принимается равным 1,3.

Глубина после размыва на вертикали определяется по формуле:

,                                                                               
           (24)

где  qi – расход на вертикали, м3/с∙м;

d = 1.8мм = 0.0018м – средний диаметр частиц несвязного грунта, м;

β = 1.07 – параметр, зависящий от вероятности превышения расхода, принимается по табл. 12 [2];

g – ускорение свободного падения g = 9,81 м/с².

При морфометрической основе расчета, в определенную расчетом глубину общего размыва вводится поправка в размере 15%, т.е. разницу между глубиной до размыва hдр(i) и после размыва hпр(i) следует увеличить в 1,15 раз.

№	Наименование участка отверстия моста	Глубинана вертикали до размыва hдр(i), м	Средняя глубина потока до размыва на участке подмостового сечения hдр, м	Средний удельный расход под мостом qj, м3/с∙м	Расход воды на вертикали q(i), м3/с∙м	Глубина на вертикали после размыва hпр(i ) , м	Глубина после размыва с учетом поправки hпр(i), м	Величина размыва
1	Левая пойма	17.26	18.36	63.5	58.6	22.29	23.04	5.78
2	17.4	59.22	22.47	23.23	5.83
3	17.56	59.93	22.67	23.44	5.88
4	17.88	61.35	23.09	23.87	5.99
5	Главное русло	18.36	20.3	78.8	69.15	25.32	26.36	8.00
6	20.98	82.25	28.93	30.12	9.14
7	22.3	89.04	30.76	32.03	9.73
8	20.98	82.25	28.93	30.12	9.14
9	18.36	69.15	25.32	26.36	8.00
10	Правая пойма	17.94	18.45	74.7	72.03	26.12	27.35	9.41
11	17.68	70.67	25.74	26.95	9.27
12	17.54	69.95	25.54	26.74	9.20
13	17.42	69.32	25.36	26.55	9.13

Отложив на каждой характерной вертикали соответствующее значение глубины после размыва получаем линию дна после размыва, которая изображена на рисунке пунктирной линией.

6.   Проектирование продольного профиля дороги в пределах мостового перехода

Контрольными точками, ограничивающими снизу положение проектной линии в пределах мостового перехода, являются минимально допустимые отметки проектной линии в пределах моста и на пойме.

Минимальная отметка проектной линии на мосту определяется в пределах судоходных и несудоходных пролетов.

5.

6.

6.1.  Определение минимальной отметки проектной линии в пределах судоходных пролетов

Минимальная отметка проектной линии в пределах судоходных пролетов определяется по формуле:

,                                                                               
                 (25)

где  РСУ – отметка расчетного судоходного уровня, определенная ранее (глава 3, часть 2), для рассматриваемого примера РСУ = 129.17 м;

H = 7м – высота подмостового габарита, м, в средней части пролета над РСУ, которая зависит от класса рек и принимается по табл. 8 [2].

c – строительная высота, м, наибольшего судоходного пролетного строения моста, отсчитываемая от низа конструкции в пролете до подошвы рельса, принимаемая по табл. 9 [2], для принятого в судоходного пролетного строения с решетчатыми главными несущими фермами с треугольной решеткой с ездой по низу на железобетонных безбалластных плитах расчетным пролетом 110, с = 1,69 м;

d – расстояние, м, от бровки земляного полотна до подошвы рельса, которое зависит от верхнего строения пути; при выполнении курсовой работы принимается d = 0.75 м.

Таким образом, минимальная отметка проектной линии в пределах судоходных пролетов составляет:

м.

6.2. Определение минимальной отметки проектной линии в пределах несудоходных пролетов

На несудоходных и несплавных реках, а также на судоходных реках в пределах несудоходных пролетов моста в качестве минимально допустимой отметки принимают большее из значений, определенных по формулам (26) – (28):

,                                                                               
          (26)

где РУВВр% – расчетный уровень горизонта высокой воды, м; РУВВ_1% = 132.87 м;

М – нормируемое возвышение низа пролетных строений над РУВВр%, м, принимаемое по табл. 19 [2]; М = 0,75 м;

с – строительная высота, м, несудоходного пролетного строения моста, отсчитываемая от низа конструкции в пролете до подошвы рельса и принимаемая по табл. 9 [2], для принятых (см. п. 4.2) сталежелезобетонных пролетных строения со сплошностенчатыми главными несущими балками с ездой поверху на балласте расчетным пролетом 33.60 м с = 2.97 м.

,                                                                               
       (27)

где         НУВВр% – наибольший уровень горизонта высокой воды, м; НУВВ_0,33% = 134.97 м.

М΄ – нормируемое возвышение низа пролетных строений над НУВВ_р%, м, принимаемое по табл. 19 [2]; М΄ = 0,25 м.

,                                                                               
              (28)

где         УВЛ – уровень высокого ледохода, м (примем средний мужду РУВВ и НУВВ) УВЛ = 133.90 м;

М" – нормируемое возвышение низа пролетных строений над уровнем высокого ледохода (УВЛ), принимаемое по табл. 19 [2], М" = 0,75 м.

Таким образом, в качестве минимально допустимой отметки проектной линии в пределах несудоходных пролетов для рассматриваемого при- мера выбирается большее из следующих значений:

м;

м;

м.

Минимально допустимая отметка проектной линии в пределах несудоходных пролетов моста составляет: м.

Для обеспечения сохранности моста при проходе высоких вод, кроме определения минимально допустимой отметки проектной линии в пределах несудоходных пролетов моста, необходимо производить проверку положения по высоте подферменной площадки опор:

,                                                                               
                          (29)

,                                                                               
                              (30)

Отметка уровня подферменной площадки определяется по формуле:

,                                                                               
                 (31)

где c` – строительная высота, м, несудоходных пролетов на опоре с = c` = 2.97 м;

с_оп – высота опорной части, м, в исходных данных с_оп = 0,60 м.

м;

 м;

м.

Поскольку одно неравенство не выполняется, то отметку подферменной площадки необходимо увеличить до отметки 134,65 м.

Увеличение минимально допустимой отметки уровня подферменной площадки приводит к необходимости увеличения значения отметки проектной линии в пределах мостового перехода либо к выбору пролетных строений, имеющих меньшую строительную высоту по сравнению с рассматриваемыми. Этот вопрос решается путем технико-экономического сравнения различных вариантов.

В курсовой работе в случае невыполнения вышеуказанного условия следует увеличить минимально необходимую отметку в пределах несудоходных пролетов. Новое значение минимально допустимой отметки в пределах несудоходных пролетов определяется с использованием формулы (31):

м.

6.3. Определение минимальной отметки проектной линии на пойме

Минимальная отметка проектной линии на пойме, т.е. минимальная отметка бровки пойменной насыпи на подходах к большим и средним мостам в пределах разлива реки, а также отметка верха регуляционных дамб при отсутствии ледовых воздействий определяется по формуле:

,                                                                        (32)

где Δh_н – максимальный подпор воды перед насыпью, м, вызванный стеснением потока мостовым сооружением, принимаем равным 0.75м;

Δh_set – высота нагона воды ветром, принимаем равным 0.1м;

h_run – высота наката ветровой волны, м, на откос сооружения принимаем равным 1.5м;

Δ – технический запас, принимаемый при проектировании пойменных насыпей и оградительных дамб 0,5 м, а при проектировании незатопляемых регуляционных сооружений и берм – 0,25 м.

6.4. Определение положения проектной линии продольного профиля трассы дороги в пределах мостового перехода

Проектная линия в пределах мостового перехода может иметь четыре характерных участка:

- спуск в речную долину;

- пойменную насыпь подхода к мосту;

- подъем на мост, сопрягающий пойменную часть с мостом;

- проектную линию на мосту.

В курсовом проекте контрольные точки, ограничивающие снизу положение проектной линии, имеют следующие значения:

- минимальная отметка проектной линии в пределах судоходных пролетов составляет H_min(c) = 137.11 м;

- минимальная отметка проектной линии в пределах несудоходных пролетов составляет Н_min(нс) =137.47 м;

- минимальная отметка проектной линии в пределах пойменной насыпи Н_min(п) = 137.82 м.

Список использованной литературы

1.      Методические указания для выполнения курсового проекта студентами Заочного факультета специальности «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей» специализации №3 «Мосты» по курсу «ИЗЫСКАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ» Часть 1. «ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЧАСТКА НОВОЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЛИНИИ С ВЫБОРОМ МЕСТА МОСТОВОГО ПЕРЕХОДА» Методические указания. СПб.: ПГУПС, 2014г.

2.      Методические указания для выполнения курсового проекта студентами Заочного факультета специальности «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей» специализации №3 «Мосты» по курсу «ИЗЫСКАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ» Часть 2. «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ МОСТОВОГО ПЕРЕХОДА» Методические указания. СПб.: ПГУПС, 2014г.