| Федеральное государственное бюджетное Образовательное учреждение Высшего профессионального образования «государственный университет – учебно-научно-производственный комплекс» |
Кафедра «Строительство автомобильных дорог»
Мосты, транспортные тоннели
и путепроводы.
Определение основных расчетных
гидрологических характеристик
Методические указания
по выполнению расчетно-графической работы
Дисциплина – «Мосты, транспортные тоннели и путепроводы»
Направление – 270100 «Строительство»
Специальность – 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы»
Допущено ФГБОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК»
для использования в учебном процессе в качестве
методических указаний для высшего
профессионального образования
Орел 2012
Автор: ст. преподаватель каф. САД
Рецензент: канд. техн. наук, доцент каф. САД
Методические указания предназначены студентам очной формы обучения по направлению подготовки 270100 «Строительство» для специальностей 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы», для выполнения расчетно-графических работ по дисциплине «Мосты, транспортные тоннели и путепроводы».
Редактор
Технический редактор
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Государственный университет – учебно-научно-
производственный комплекс»
Лицензия ИД № 000 от 01.01.2001 г.
Подписано к печати _________ Формат 60х90 1/16.
Усл. печ. л. ____ Тираж _____ экз.
Заказ №______
Отпечатано с готового оригинал-макета
на полиграфической базе ФГБОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК»,
5.
© ФГБОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК», 2012
СОДЕРЖАНИЕ
Стр. | |
Введение............................................................................................ | 4 |
1 Цель работы…………………………………………………….. | 4 |
2 Определение максимальных расходов от дождевого стока и талых вод……………………………………………………….. | 4 |
3 Размыв в однородных несвязных грунтах…………………… | 6 |
4 Расчёт местного размыва у струенаправляющих дамб и конусов мостов……………………………………………………. | 9 |
5 Определение общего размыва………………………………….. | 9 |
Список литературы………………………………………………… | 10 |
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания содержат требования по выполнению и оформлению расчетно-графической работы по дисциплине «Мосты, транспортные тоннели и путепроводы».
Методические указания предназначены для студентов очной формы обучения, специальности 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы».
В методических указаниях излагаются принципы гидравлических расчетов искусственных сооружений – мостов и труб. Предполагается, что в результате произведенных гидрологических расчетов будут определены основные гидрологические характеристики водотоков и построены графики местных и общего размывов.
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Цель расчётно-графической работы - рассчитать основные гидрологические характеристики мостового перехода.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНЫХ РАСХОДОВ ОТ ЛИВНЕВОГО СТОКА И ТАЛЫХ ВОД
Расход ливневого стока, Qл, м3/с, определяется по следующей формуле:
Qл=16,7∙ачас∙kt∙А∙α∙φ (1)
где, ачас – интенсивность ливня часовой продолжительности в зависимости от ливневого района и вероятности превышения максимальных расходов расчетных паводков, мм/мин,
kt – коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой
продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности, зависящий от длины водосбора L и среднего уклона лога i, %;
А – площадь водосбора, км2;
α – коэффициент потерь стока, зависящий от вида и характера поверхности бассейна;
φ – коэффициент редукции (уменьшения), учитывающий неполноту стока, тем большую, чем больше водосбор. Коэффициент редукции φ зависит от площади бассейна и
вычисляется по формуле:
φ=1/
(2)
Максимальные расходы талых вод при проектировании водопропускных сооружений на реках ( с постоянным водотоком и пересыхающих ) определяются по формуле ГГИ, принимаемой для площадей водосбора от элементарно малых (менее 1 км2 ) до 20000 км2.
Qp=K0⋅hp⋅μ/(A+A1)n⋅δ1⋅δ2⋅δ3⋅A, (3)
где, hp – слой весеннего стока в мм;
K0 – параметр характеризующий дружность половодья;
μ – коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров слоя стока и максимальных расходов;
A – площадь водосбора в км2;
n – показатель степени, характеризующий уменьшение отношения максимального расхода к слою стока в зависимости от площади водосбора;
δ1 – коэффициент, учитывающий снижения максимальных расходов реки, зарегулированной озерами и водохранилищами в бассейне;
δ2 – коэффициент, учитывающий снижения максимальных расходов реки в заболоченных и залесенных бассейнах;
δ3 – коэффициент, учитывающий снижения расходов половодья за счет распашки площади водосбора;
A1 – эмпирический параметр, учитывающий снижения интенсивности редукции модуля максимального стока.
Коэффициент δ2 определяется по формуле:
δ2=1/(Aп+1) (4)
где, Ал – залесенность водосбора,
Hр – расчетный слой суммарного стока той же вероятности превышения, что и искомый максимальный расход, мм. Определяется по формуле:
Hр=h0∙kр (5)
где, h0 – средний многолетний слой стока, мм, определяемый по справочным таблицам;
kр – модульный коэффициент для расчетного расхода.
Величина коэффициента kр зависит от величины коэффициента асимметрии Cs, который в свою очередь зависит от коэффициента вариации Cv. Величина коэффициента Cv определяется по карте коэффициентов вариации слоя стока половодий.
Коэффициент асимметрии Cs для равнинных водосборов принимается равным:
Cs=2∙Cv (6)
Величина коэффициента kр определяется по кривым модульных коэффициентов слоев стока для соответствующей вероятности превышения по рисунку (1)
Рисунок 1 – Кривая модульных коэффициентов слоёв стока.
3. РАЗМЫВ В ОДНОРОДНЫХ НЕСВЯЗНЫХ ГРУНТАХ
Наибольшую глубину местного размыва, м, в однородном несвязном грунте у опоры на массивном фундаменте, имеющей от уровня воды до дна воронки местного размыва переменную ширину поперечного сечения следует определять по формулам:
(7)
где, b – расчетная ширина (поперечное сечение) опоры, равная ширине ее передней грани, м;
H – глубина потока, м, перед опорой после общего размыва;
υ0, υв – размывающая и взмучивающая скорости потока для грунта, в котором происходит местный размыв, м/с.
Взмучивающую скорость υв, м/с, характеризующую мутность потока (т. е. содержание взвешенных наносов в единице объема воды) определяют по формуле:
(8)
где, g – ускорение свободного падения (g = 9,8 м/с2);
ω – гидравлическая крупность размываемого грунта, м/с;
υн – начальная скорость, м/с,
M, K – коэффициенты формы и косины опоры, определяемые по рисунку (2).
F (b) – параметр, учитывающий геометрию опоры; определяется по формуле:
(9)
где bi – ширина поперечного сечения i-го из n имеющихся выше отметки дна после общего размыва элементов опоры с постоянной шириной, м,
Мi, Ki – коэффициенты формы и косины i-го элемента опоры,
fi – весовой коэффициент, приходящийся на i-й элемент опоры
Весовой коэффициент i-го элемента опоры следует определять по формуле:
(10)
где А, – коэффициент и показатель степени, принимаемые в зависимости от относительной высоты до верха Нi / Н i-го и Нi-1 / Н (i - 1)-го элементов:
Рисунок 2 – График для определения коэффициента косины K
Коэффициент формы опоры М или элемента опоры Мi должен приниматься следующим:
Таблица 1 – Определение коэффициента М в зависимости от формы опоры.
Вид опоры | Значение коэффициента М |
Цилиндрическая | 1,0 |
С овальной или полуциркульной передней гранью | 0,85 |
Прямоугольная | 1,24 |
Для последнего (находящегося у поверхности потока) n-го элемента Нn = Н.
Весовые коэффициенты первого и последнего элементов опоры соответственно равны
f1=A1(H1/H), (11)
fn=1-An-1(Hn-1/H)n- (12)
Для прямоугольной опоры с закругленными углами коэффициент формы следует определять в зависимости от отношения радиуса закругления r и ширины опоры b (Таблица 2):
Таблица 2 – Определение коэффициента М для прямоугольной опоры с закруглёнными углами
2r/b | 0 | 0,2 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1 |
M | 1,24 | 1,20 | 1,18 | 1,15 | 1,11 | 1,07 | 1,01 | 0,94 | 0,85 |
Если продольная ось опоры образует с направлением набегающего на нее потока угол глубины размыва h следует определять с учетом коэффициента косины K. Коэффициент косины для всей опоры K или элемента опоры Ki определяют по графику:
(13)
при bΔ / b > 2,53M1/3
(14)
где bΔ – приведенная ширина опоры или ее элемента, равная ширине их проекции на плоскость, нормальную направлению потока, м.
Косина набегания потока на свайное основание опор (на ряд опор, расположенных по фасаду к направлению течения) учитывается только коэффициентом косины у отдельно стоящей сваи.
4. РАСЧЁТ МЕСТНОГО РАЗМЫВА У СТРУЕНАПРАВЛЯЮЩИХ ДАМБ И КОНУСОВ МОСТОВ
Наибольшую глубину местного размыва h, м, в однородных несвязных и связных грунтах у голов струенаправляющих дамб и в верховой части конусов мостов следует определять по формуле:
(15)
где υг – скорость потока, м/с
Hг – глубина потока, м у подошвы головы дамбы или конуса;
υ0 – размывающая скорость для грунтов, в которых происходит размыв, м/с
Kl – коэффициент, характеризующий увеличение скорости потока в голове дамбы или в верховой части конуса при недостаточной длине сооружения; определяется по приложению К.
Kl – коэффициент, принимаемый равным 1,0, когда дамба или конус обтекаются потоком, и 0,85 при плохо обтекаемых сооружениях;
Km – коэффициент, зависящий от коэффициента заложения откоса или конуса дамбы m со стороны русла:
5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО РАЗМЫВА
Коэффициент общего размыва определяется по отметкам перелома профиля в зависимости от глубины воды, отсчитываемой от УВВ, и коэффициента размыва kр по формуле:
hпр,i= hдр,i⋅ kp (16)
где hпр,i – глубина воды после размыва, отсчитываемая от отм. УВВ, м
hдр,i – глубина воды до размыва, отсчитываемая от отм. УВВ, м;
kp – коэффициент общего размыва.
Далее по полученным результатам строятся графики местных и общего размыва.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Строительные нормы и правила. Мосты и трубы. (СНиП 2.05.03-84) М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985г.
2. Строительные нормы и правила. Автомобильные дороги. (СНиП 2.05.02-85*) М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986г.
3. Строительные нормы и правила. Строительная климатология и геофизика. (СНиП 2.01.01-82) М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985г.
4. и др. Инженерный сооружения в транспортном строительстве. Книга 1 М.: Транспортное строительство, 2008г.
5. и др. Инженерный сооружения в транспортном строительстве. Книга 2 М.: Транспортное строительство, 2008г.
6. , Андреев автомобильных дорог. Книга 1 М.: Транспорт, 1979г.
7. , Андреев автомобильных дорог. Книга 2 М.: Транспорт, 1979г.
8. Перевозников -мостовая гидрология. М.: Транспорт, 1983г.
