Отметки дна реки Сок в створе мостового перехода

Пикеты	Отметки НПК ,м	Пикеты	Отметки НПК, м	Пикеты	Отметки НПК, м
ПК10+00	56.00	ПК22+00	51.83	ПК34+00	51.35
ПК11+00	55.07	ПК23+00	51.80	ПК35+00	51.40
ПК12+00	54.90	ПК24+00	51.70	ПК36+00	51.45
ПК13+00	53.00	ПК25+00	51.50	ПК37+00	50.25
ПК14+00	51.70	ПК26+00	51.45	ПК38+00	49.55
ПК15+00	51.60	ПК27+00	51.55	ПК39+00	49.20
ПК16+00	48.88	ПК28+00	51.65	ПК40+00	48.62
ПК17+00	48.08	ПК29+00	51.68	ПК41+00	48.33
ПК18+00	48.08	ПК30+00	52.55	ПК42+00	50.15
ПК19+00	48.00	ПК31+00	52.43	ПК43+00	54.87
ПК20+00	49.75	ПК32+00	52.10
ПК21+00	51.05	ПК33+00	51.75

 

Таблица 17

Значение расчетной скорости V₁₀

Направление ветра	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Скорость V10 м/с	19.98	18.36	20.52	20.52	17.58	21.60	16.20	19.44

 

Первоначально расчеты параметров ветровых волн и установление высоты набега волн на откосы насыпи выполним для левой пойменной насыпи.

На плане мостового перехода (рис.15) намечаем точку А, находящуюся на середине левой пойменной насыпи.

Через точку А проводим прямые по направлению каждого румба.

Произведем расчет для северного направления.

Расчетную скорость ветра V₁₀ для северного направления определяем по табл. 17 или по формуле (9).

V₁₀=K_VV_M = 1,08·18,5 = 19,98 м/с

Для этого же направления по плану мостового перехода (рис. 15) находим длину разгона ветровой волны X₁=0.62км.

Среднюю глубину водного потока по северному направлению h_С определяем по формуле (11). В этой формуле отметку дна реки (вертикаль из точки А до дна реки) Н_ПК14+33 находим путем интерполяции (рис.13).

ПК - Н_ПК

14+00 - 51,70

15+00 - 51,60 Н_ПК14+33 = 51,70 – 0,033 ≈ 51,67м

100 - 0,10

33 - x

Решая формулу (11), получим

Вычислим величину α по формуле (13)

Величину α откладываем на оси абсцисс (рис.12) и из этой точки восстановим перпендикуляр до пересечения с кривой графика, а затем делаем перенос на ось ординат. В результате получаем значение величины в = 8.8 (с кривой графика) и с = 1.22 с²/м (с оси ординат).

Решая уравнение (16) получаем высоту ветровой волны для глубоководной зоны водоема.

Длину ветровой волны для той же зоны водоема находим по формуле (17).

По формуле (19) определяем величину d

По табл. 13 находим путем интерполяции поправочный коэффициент K_h

d - К_h

0,25 - 0,95

0,20 - 0,87 К_h = 0,87 + 0,02 = 0,89

0,05 - 0,08

0,01 - x

Вычисляем по формуле (18) высоту волны для мелководной зоны водоема

Определяем величину е по формуле (20)

По табл. 14 находим путем интерполяции коэффициент f

е - f

1,2 - 8,8

1, 0 - 7,8 f = 8,8 – 0,5 = 8,3

0,2 - 1,0

0,1 - x

Вычисляем по формуле (21) длину ветровой волны для мелководной зоны водоема

Высоту набега ветровой волны на откосы насыпи определяем по формуле(22). Откосы пойменной насыпи укреплены бетонными плитами, что соответствует коэффициенту К_Ш = 0,9. Коэффициент заложения откосов насыпи m принимаем равным 2. Угол β, измеренный на плане мостового перехода (рис.15) между северным направлением подхода волны и линией уреза воды на откосе насыпи, равен 85^о.

Тогда высота набега ветровой волны на откос подходной насыпи для северного направления составит

где

Произведем расчет ветровой волны и ее набега на откос насыпи для северо-восточного направления.

Расчетную скорость ветра V₁₀ =18,36 м/с определяем по табл. 17.

По плану мостового перехода устанавливаем длину разгона ветровой волны X₂. В связи с тем, что линия проведенная из точки А по северо-восточному направлению не имеет пересечения с РУВВ в пределах чертежа (рис.15) длину разгона ветровой волны принимаем равной X₂ = 15км.

Среднюю глубину водного потока реки по северо-восточному направлению h_СВ определяем следующим образом. По сечению водного потока реки в створе мостового перехода (рис.13) находим среднюю глубину водного потока по восточному направлению h_В. Учитывая, что продольный уклон реки i_Б имеет незначительную величину принимаем h_СВ = h_В.

Расчет выполняем по формуле (12)

После определения h_СВ =2.74 м вычисляем величину α по формуле (13)

Величину α откладываем на оси абсцисс (рис. 12) и по этому графику определяем значения величин в = 14.6 и с = 6.2 с²/м.

По формуле (16) вычисляем для глубоководной зоны водоема высоту ветровой волны

Длину ветровой волны находим по формуле (17)

Вычисляем величину

По табл. 13 находим путем интерполяции поправочный коэффициент K_h

 

d - К_h

0,10 - 0,63

0,08 - 0,51 К_h = 0,63 – 0,06 = 0,57

0,02 - 0,12

0,01 - x

Определяем по формуле (18) высоту ветровой волны для мелководной зоны водоема

Подсчитываем величину е по формуле (20)

По табл. 14 находим путем интерполяции коэффициент f

е - f

4,0 - 13,2

3,0 - 12,3 f = 12,3 + 0,48 = 12,78

1,0 - 0,9

0,53 - x

Вычисляем по формуле (21) длину ветровой волны для мелководной зоны водоема

Высоту набега ветровой волны на откосы насыпи определяем по формуле (22). В этой формуле: К_Ш =0,9; m = 2; угол β, измеренный на плане мостового перехода (рис.15) между северо-восточным направлением подхода волны и линией уреза воды на откосе насыпи, равен 50°

Тогда высота набега ветровой волны на откос подходной насыпи для северо-восточного направления составит

где

Аналогично производятся расчеты высоты ветровых волн и их набега на откосы насыпи для остальных шести румбов левой пойменной насыпи. Затем производятся такие же расчеты и для правой пойменной насыпи. Результаты расчетов сведены в табл. 18.

 

Таблица 18

Результаты расчета высоты ветровых волн и их набега на откосы насыпей мостового перехода

Румбы (направления)	Длина разгона волны X, км	Средняя глубина h, м	КШ	Кβ	hВ(М), м	λ(М) hВ(М)	hНАБ, м
Левая пойма
С	0,62	0,92	0,9	0,997	0,44	8,30	0,80
СВ	15,00	2,74	0,9	0,844	1,19	12,78	2,11
В	2,80	2,74	0,9	0,391	0,99	11,46	0,78
ЮВ	15,00	2,74	0,9	0,762	1,19	12,06	1,87
Ю	0,60	0,92	0,9	0,997	0,40	9,23	0,75
ЮЗ	0,25	1,21	0,9	0,844	0,40	7,80	0,60
З	0,16	1,21	0,9	0,391	0,24	7,79	0,17
СЗ	0,20	1,21	0,9	0,762	0,33	7,79	0,45
Правая пойма
С	15,00	0,60	0,9	0,997	0,36	7,81	0,64
СВ	15,00	2,73	0,9	0,844	1,17	12,72	2,07
В	1,10	2,73	0,9	0,391	0,68	10,04	0,52
ЮВ	1,67	2,73	0,9	0,762	0,79	10,073	1,19
Ю	15,00	0,60	0,9	0,997	0,32	8,16	0,58
ЮЗ	1,70	2,35	0,9	0,844	0,81	10,47	1,35
З	1,80	2,35	0,9	0,391	0,65	11,62	0,52
СЗ	15,00	2,35	0,9	0,762	1,07	12,07	1,68

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАНА ТРАССЫ

МОСТОВОГО ПЕРЕХОДА

 

Район перехода реки намечают с учетом общего направления автомобильной дороги. Проектируется не менее двух вариантов трасс мостового перехода.

При трассирование мостового перехода должно соблюдаться следующие требования:

ось мостового перехода следует располагать, как правило, нормально к направлению руслового и пойменного потоков при расчетном паводке. Косое пересечение допускается только при наличии технико-экономических обоснований;

в плане ось мостового перехода в пределах всей ширины разлива реки должна предоставлять собой по возможности одну прямую линию;

элементы плана трассы мостового перехода должны соответствовать требованиям СниП 2.05.02-85 – для автомобильных дорог;

створ мостового перехода следует назначать в наиболее узком месте разлива реки;

при выборе места перехода необходимо принимать во внимание геологические условия на разных участках реки. Целесообразно назначать створ мостового перехода в том месте, где коренные и плотные породы залегают на более высоких отметках;

при трассирование мостового перехода через судоходные и сплавные реки, ось моста необходимо располагать нормально к направлению судовых ходов при средних и низких уровнях воды в русле и при расчетном судоходном уровне воды, согласно ГОСТу 26775-97 /4/;

трассирование мостового перехода следует производить с учетом типа руслового процесса /6/.

Трассу мостового перехода проектируют по возможности по кратчайшему направлению называемому воздушной линией. Однако по направлению воздушной линии на местности встречаются различные естественные и искусственные препятствия, для обхода которых трассу приходится удлинять по сравнению с воздушной линией. Степень удлинения определяется коэффициентом развития трассы:

(24)

где L_ТР - фактическая длина трассы;

L_О - длина воздушной линии.

Длину трассы делят на километры и на стометровые участки – пикеты, которые нумеруют последовательно. Промежуточные расстояния между пикетами называют плюсами (+). Например, расстояние от начала трассы до заданной точки, равное 4375м, записывают так: ПК43+ 75, где ПК обозначает слово пикет. При наличии закруглений длину трассы исчисляют с учетом измерения прямолинейных и криволинейных участков трассы.

Элементами прямого участка трассы являются длина прямой и ее направление. Направление прямой определяется величенной румба, который измеряют горизонтальным углом между северным или южным направлением меридиана и направлением данной линии. Элементы прямой наносят на план трассы с указанием длины прямолинейного участка и величины румба, например, ЮВ30° /210

В местах изменения направления трассы в плане ее прямолинейные участки сопрягаются круговыми кривыми (рис.14), если радиус закругления более 2000 м. В этом случае элементы круговой кривой определяют по таблицам /7/ или расчетом. Если радиус закругления равен 2000 м и менее, то для сопряжения прямолинейных участков трассы следует предусматривать составные кривые. Составная кривая состоит из круговой и двух переходных кривых.

Исходными данными для расчета закругления (кривой) в плане являются: принятое значение радиуса кривой R и измеренный угол поворота трассы α.

Расчет закруглений выполняется в следующий последовательности:

1. Для известных значений радиуса закругления R и угла поворота трассы α° определяют: тангенс T, длину кривой К, биссектрису Б и домер Д по формулам

при R > 2000м при R ≤ 2000м

 

 

(25)

 

 

Параметры расчетных формул: L; t; φ; Р для назначенного радиуса закругления определяют по таблицам /9/

2. Вычисляют пикетажное значение элементов закругления (рис. 14) по формулам

 

ПКНК = ПКВУ-Т

ПККК = ПКНК+К (26)

Контроль ПККК = ПКВУ + (Т - Д)

Рис.14. Элементы закругления в плане

После нанесения на карту вариантов трассы мостового перехода, выполнения расчетов круговых кривых и разбивки пикетажа, составляется таблица углов поворота, прямых и кривых на оба варианта трассы мостового перехода (табл.19)

Таблица 19

Углы поворота, прямые и кривые в плане мостового перехода

ПКВУ	Величина угла	R, м	Т, м	К, м	Б, м	Д, м	ПК	Румб, длина линии
ПКНК	ПККК

 

Следующим этапом является описание вариантов трассы, где отмечается длина каждой трассы, коэффициент развития трассы, ширина разлива реки до границ РУВВ, ширина коренного русла реки и пойм, количество углов поворота и величина радиусов закруглений.

Сравнение вариантов трасс мостового перехода выполняется по показателям, приведенным в табл. 20

Таблица 20

Сравнение вариантов трассы мостового перехода

Наименование показателей	Ед. измер.	Количество
Вариант 1	Вариант 2
1. Длина трассы 2. Коэффициент развития трассы 3. Количество углов поворота 4. Минимальный радиус кривой в плане 5. Ширина коренного русла 6. Ширина разлива реки 7. Ширина пойм: левая правая 8. Угол пересечения реки	км   шт   м м м м м град.

 

Выбор расчетного варианта трассы мостового перехода производится после анализа и сравнения параметров, приведенных в табл. 20

Пример. Согласно заданному направлению автомобильной дороги на топографической карте (точка А и точка В) запроектировать два варианта трассы мостового перехода через реку Сок и на основании сравнения вариантов определить наиболее оптимальный вариант дороги, который будет рекомендован для дальнейших расчетов.

Исходные данные. Автомобильная дорога II технической категории, интенсивность движения транспортных средств – 6000 авт./сут, расчетный уровень высоких вод РУВВ 53,50 м, отметка уровня меженных вод УМВ 49,80 м, русловой процесс реки Сок – свободное меандрирование.

На топографическую карту путем интерполяции наносим расчетный уровень высоких вод РУВВ 53,50 м. Обращаясь к исходным данным, где указанно, что русловой процесс реки Сок отнесен к свободному меандрированию, способствующему к переформированию в течение времени не только русла, но и пойм /8/, створ мостового перехода на карте располагаем таким образом, чтобы пояс меандрирования и русло реки пересекались под прямым углом.

Соблюдая технические требования /2/ при проектировании плана автомобильной дороги II технической категории, наносим на карту два варианта трассы мостового перехода (рис.15). Затем выполним расчет закруглений для двух вариантов трасс мостового перехода, используя формулы /25/ расчета круговых кривых радиусами 800 м и 1000 м с целью упрощения расчета. Такое решение практически не окажет какого-либо влияния на конечные результаты расчета в отношении длины трассы, коэффициента развития трассы и других параметров трассы мостового перехода.

Произведем расчет круговой кривой для первого варианта трассы мостового перехода.

Назначим радиус круговой кривой R равным 800 м и измерим угол поворота трассы α = 55° (рис.15).

По таблицам круговых кривых /7/ для R= 800 м и α = 55° находим: Т = 416,45 м, К = 767,90 м, Б = 101,90 м, Д = 65,00 м.

Устанавливаем пикетажные значение вершины угла поворота ВУ ПК6 + 26,45.

По формуле (26) определяем параметры круговой кривой

ПКНК = ПКВУ – Т = 626,45 - 416,45 = 210 м = ПК2 + 10

ПККК = ПКНК + К = 210.0 + 767,90 = 977,90 м = ПК9 + 77,9

Контроль: ПККК = ПКВУ + (Т - Д) = 626,45 + (416,45 - 65,0) =

= 977,90м = ПК9 + 77,9.

Выполним расчет круговой кривой с радиусом R = 1000 м и углом поворота α = 77°.

Пикетажное положение вершины угла ВУ ПК52+00 (рис.15)

Решая уравнения (25), получаем:

Определяем параметры круговой кривой

ПКНК = ПКВУ – Т = 5200 - 795,44 = 4404,56 м = ПК44 + 04,56

ПККК = ПКНК + К = 4404,56 + 1343,90 = 5748,46м = ПК57 + 48,46

Контроль: ПККК=ПКВУ + (Т-Д)=5200+(795,44-246,98)=ПК 57+48,46

Аналогично выполняется расчет круговых кривых для второго варианта трассы мостового перехода.

После расчета круговых кривых производим разбивку пикетажа на трассе мостового перехода.

Определяем длину и направление каждого прямолинейного участка трасс. Их значения наносим на план трассы с указанием длины прямолинейного участка и величены румба.

На основание полученных данных составляем таблицу углов поворота, прямых и кривых на оба варианта трассы мостового перехода (табл.21)

 

Устанавливаем для двух вариантов основные параметры плана трассы мостового перехода (рис.15).

 

Рис. 15.

Длина трассы первого варианта составляет 7,3 км, второго варианта 7,5км.

Коэффициент развития трассы определяем по формуле (24)

 

Оба варианта трассы имеют по два угла поворота, где наименьший радиус закругления R = 800м запроектирован в первом варианте.

 

Таблица 21

Углы поворота, прямые и кривые в плане мостового перехода

ПКВУ	Вели-чина угла	R, м	Т, м	К, м	Б, м	Д, м	ПК	Румб, длина линии
НК	КК
Вариант 1
	ЮВ 30° 210
6+26,45	55°		416,45	767,90	101,90	65,00	2+10	9+77,9
	ЮВ 85° 3426,66
52+00	77°		795,44	1343,90	277,78	246,98	44+04,56	57+48,46
	ЮВ 8° 1551,54
Вариант 2
	ЮВ 30° 2275,49
29+50	68°		674,51	1186,82	206,22	162,20	22+75,49	34+62,31
	СВ 82° 2112,69
65+75	90°			1570,80	414,21	429,20	55+75	71+45,8
	ЮВ 8° 354,22

 

Пересечение коренного русла реки и пояса меандрирования обоими вариантами трассы мостового перехода запроектировано под углом 90°. Причем, в створе трассы первого варианта: ширина разлива реки в период половодья составляет 2990 м, ширина коренного русла 450 м, ширина левой поймы 280 м, ширина правой поймы 2260 м; в створе второго варианта: ширина разлива реки 2160 м, ширина коренного русла 800 м, ширина левой поймы 60 м, ширина правой поймы 1300 м.

Определение оптимального варианта трассы мостового перехода, который может быть рекомендован к дальнейшим расчетам, выполним на основание сопоставления показателей, приведенных в табл. 22.

Анализ табл. 22 позволяет установить, что первый вариант трассы мостового перехода имеет преимущество по сравнению со вторым вариантом в отношении длины трассы, коэффициента развития трассы и ширины коренного русла. Остальные параметры дают преимущество второму варианту трассы.

Таблица 22

Сравнение вариантов трассы мостового перехода

Наименование показателей	Ед. измер.	Количество
Вариант 1	Вариант 2
1. Длина трассы 2. Коэффициент развития трассы 3. Количество углов поворота 4. Минимальный радиус кривой в плане 5. Ширина коренного русла 6. Ширина разлива реки 7. Ширина пойм: левая правая 8. Угол пересечения реки	км   шт   м м м м м град	7,3 1,16	7,5 1,19

 

Основным положительным показателем для второго варианта является меньшая ширина разлива реки при РУВВ. Такое обстоятельство приведет к значительному сокращению капитальных вложений в период строительства мостового перехода по сравнению с первым вариантом.

Однако, в период эксплуатации мостового перехода за счет меньшей длины трассы первого варианта при большой интенсивности движения транспортных средств (6000 авт./сут.) будет наращиваться ежегодная экономия денежных средств по транспортным расходам и эксплуатационным затратам в большей мере, чем во втором варианте.

Эта экономия за годы эксплуатации мостового перехода значительно превысит экономию капитальных вложений, полученную во время строительства мостового перехода по второму варианту.

Поэтому можно заключить, что наиболее рациональным вариантом строительства будет являться первый вариант, который при проектировании мостового перехода принимается за расчетный.