Расчет срезок на мостовом переходе и назначение отверстия моста

Содержание

 

Содержание: 2

1. Гидрологические расчеты. 3

2. Морфометрические расчёты.. 3

3. Расчет срезок на мостовом переходе и назначение отверстия моста. 6

3.1. Определение ширины срезки. 6

3.2. Определение отверстия моста. 9

4. Растчет общего размыва. Принцип приближенного метода определения общего размыва. 9

5. Расчет местного размыва. 11

6. Расчет подпора на мостовых переходах. 12

6.1. Определение начального подпора. 13

6.2. Определение полного подпора. 14

6.3. Подпор у насыпи. 14

6.4. Подмостовой подпор. 14

7. Проектирование подходов к мостовому переходу и регуляционных сооружений 15

7.1. Проектирование пойменных насыпей. 15

7.2. Проектирование укрепительных сооружений. 17

7.3. Проектирование регуляционных сооружений. 19

 

 

 

 

Гидрологические расчеты.

По значениям данным из наблюдений за уровнем воды на водомерном посту, составлю ранжированный ряд уровней Н, и найду эмпирические вероятности превышения Р по формуле:

,где

m – порядковый номер ранжированного ряда;

n – число наблюдений.

Таблица 1

Данные значения уровней Н и соответствующие эмпирические вероятности превышения Р_э наношу на клетчатку вероятностей. По ней определяю расчетный уровень воды вероятностью 1% (РУВВ_1%).

 

Нахожу абсолютную отметку расчетного уровня высокой воды РУВВ:

 

РУВВ=Н_1% + «0», где

РУВВ_1%=5,7м

«0»=115 м

РУВВ=120,7 м

 

Морфометрические расчёты

По имеющемуся морфоствору, морфологическому и геометрическому описанию русла и пойм, вычисляем на j-ом уровне воды для каждого j-ого характерного участка:

-среднюю глубину потока

где - площадь живого сечения долины на i-ом участке при j-ом уровне воды;

- ширина i-ого участка при j-ом уровне;

-среднюю скорость течения :

Где m_i- коэффициент ровности i-ого участка; -средняя глубина потока на i-ом участке при j-ом уровне воды; I_б- бытовой уклон свободной поверхности;

-Расход :

-Общий расход Q:

Результаты расчёта приведены в таблице 2.

Таблица 2

№ Отметка Hi, м	измеритель	участки	Всего Qi, м3/с
левая пойма	русло	правая пойма
		Bi, м		148,2		40,6
ωi, м2		92,2
hi, м		0,62
Vi, м/с		0,44
Qi, м3/с		40,6
		Bi, м				194,32
ωi, м2		277,6
hi, м		1,26
Vi, м/с		0,7
Qi, м3/с		194,32
	117,5 УМВ	Bi, м		256,2		317,6
ωi, м2
hi, м		1,55
Vi, м/с		0,8
Qi, м3/с		317,6
	118,5	Bi, м	41,2	428,4		667,12
ωi, м2	22,4	741,4
hi, м	0,5	1,73	0,5
Vi, м/с	0,25	0,87	0,25
Qi, м3/с	5,6	645,02	16,5
	119,5	Bi, м			189,8	1524,3
ωi, м2	75,4	1314,8	226,6
hi, м	1,16	2,6	1,19
Vi, м/с	0,12	1,13	0,13
Qi, м3/с	9,05	1485,72	29,5
	120,7 РУВВ	Bi, м	93,6	626,4	276,8	2761,9
ωi, м2	170,4	1891,2
hi, м	1,8	3,02	1,8
Vi, м/с	0,59	1,25	0,59
Qi, м3/с	100,5		297,4

По полученным данным строим кривые расходов и скоростей течения в русле (приведены на рис.1, рис.2): общего Q _общ = f (H), руслового бытового Q _рб = f (H), правой поймы Q _пп = f (H), левой поймы Q _лп = f (H), V _рб = f (H), V _пп = f (H), V _лп = f (H).

 

 

Рис.1. Кривые русловых и пойменных скоростей

Рис.2. Кривые общего, руслового и пойменных расходов

 

Расчет срезок на мостовом переходе и назначение отверстия моста

Определение ширины срезки

На клетчатке вероятности по кривой обеспеченности Н=f(Р_э) определю частоту заполнения пойм. Для этого на график нанеси среднюю отметку пойм. Для начала определю h_ср среднюю глубину выхода воды на поймы:

Следовательно, Н_пср=РУВВ-h_ср=120,7-1,82=118,9 м

Найду значение уровня Н=118,9-«0»=3,9 м=390 см

По пересечению кривой с Н_пср определю вероятность заполнения пойм Р_п% (рис. 3.)

Клетчатка вероятности нормального распределения максимальных уровней.

 

Проверяем целесообразность устройства срезки из условия < 1,7: , где - степень стеснения потока при отверстии, близком к ширине устойчивого русла под мостом. Степень стеснения потока определяется:

Q – полный расчетный расход;

Q_рб1% - бытовой русловой расчетный расход.

 

 

Следовательно, резку устраивать не надо.

Найду наибольшую ширину подмостового русла, которую может принять река без размывания в течение долгого времени, т. е. ширину устойчивого русла:

К_п – эмпирический коэффициент, учитывающий влияние полноты расчетного паводка.

=> можно применить данную формулу.

П – полнота расчетного паводка – это отношение средней высоты водомерного графика над поймой к максимальной.

Значения ω и b определю по водомерному графику расчетного паводка h _max = H _рувв – H _п =120,7-118,9=1,8 м

ω = 6,35 м²

b = 5,5 м

;

= 0,7

 

Рис.4. Водомерный график

К_р – коэффициент, учитывающий влияние затопления пойм в месте переходавысчитывается по формуле:

Тогда наибольшая ширина под мостового русла равна:

Определяем степень уширения русла: , где В _рм – ширина русла мостового (уширенного); В _рб – ширина русла бытового; q _рб – бытовой погонный расход в русле; q _пб – бытовой погонный расход на пойме.

, (м²/c).

,

Растчет общего размыва.

4.1 Определение нижнего предела общего размыва и времени, необходимого для его достижения

Нижний предел общего размыва – это наибольший общий размыв, который может возникнуть при длительном воздействии на подмостовое русло расчетного паводка постоянной высоты.

Чем выше степень стеснения потока β, тем выше нижний предел.

Глубина нижнего предела общего размыва определяется по расчетному паводку постоянной высоты или по формуле:

где h _рб – глубина в русле до размыва (принимается средняя величина); β –степень стеснения потока; λ – относительная ширина русловой опоры, принимается 0,05.

(м)

Время, необходимое для достижения нижнего предела общего размыва:

где l _сж – длина зоны сжатия потока перед мостом; k _ф – коэффициент формы ямы размыва перед мостом; χ – относительная длина верховых струенаправляющих дамб, χ =0, т.к = 1 < 1,12< 1,2.

где l _мп, l _бп – ширина малой и большой пойм; В ₀ – ширина размыва реки.

(м)

м

где - погонный бытовой расход руслоформирующих наносов при РУВВ; А _д, А _в – функции свойств донных и взвешенных наносов руслоформирующих фракций; V _рб – средняя русловая бытовая скорость течения; V _нер – неразмывающая средняя скорость течения для грунта донных отложений.

где r – отношение объема пор к объему беспустотной среды, r = 0,65; – ускорение свободного падения, м/c²; d –средняя крупность наносов, м (т.кглина d = ); γ – плотность наносов, γ = 2650 (кг/м³⁾.

где W – гидравлическая крупность наносов, определяется по табл. Архангельского, W = 0, 0001(м/c).

Для связных грунтов неразмывающая средняя скорость:

(м²/c)

(сут.)

 

4.2 Определение гипотетического предела общего размыва

Гипотетический предел общего размыва – это размыв, вызванный воздействием многих реальных, проходящих один за другим расчетных паводков.

Чем больше степень стеснения потока подходами к мосту β, тем больше глубина гипотетического предела общего размыва.

Глубина гипотетического предела определяется по формуле:

(м)

4.3 Определение верхнего предела общего размыва

Верхний предел общего размыва – размыв, вызываемый проходом по предварительно неразмытому дну единичного паводка, имеющего подъем и спад.

Чем больше степень стеснения потока подходами к мосту β, тем больше глубина верхнего предела общего размыва.

Глубина верхнего предела определяется по формуле:

где К _t – коэффициент, учитывающий влияние времени размыва.

, при К _t 0,8 , при К _t< 0,8

где t _пв – длительность расчетного паводка над поймой, определяется по водомерному графику, t _пв =6сут.

(м)

 

4.4 Определение группы мостового перехода и максимального размыва

В зависимости от потенциальной размывающей способности паводка Э, все подмостовые переходы делятся на 4 группы. Размывающая способность паводка определяется по формуле:

Наш мостовой переход относится кo группе, т.к выполняются следующие условия:

1.

2.

Для определения максимального размыва вводят коэффициент α, который определяется по формуле:

, тогда максимальный размыв будет определяться по формуле:

(м)

Глубина размыва:

(м)

 

Расчет местного размыва

Местный размыв является результатом локального нарушения гидравлической структуры потока при обтекании опор мостов, голов струенаправляющих дамб, траверсов и т.д.

При размыве у передней грани опор может произойти потеря устойчивости.

Существует 2 метода для определения местного размыва, их разработали Ярославцев и Журавлев. Наибольшее распространение для расчета местного размыва получила теоретико-эмпирическая формула И.А. Ярославцева:

‑ для расчета в не связных грунтах

где - глубина воронки местного размыва;

– коэффициент, учитывающий форму опоры, определяется по таблице.

Принимаю равным ;

- средняя ширина опоры, принимаем

– коэффициент, зависящий от относительной глубины потока, определяется по таблице:

, Методом интерполяции нахожу для поймы

- скорость набегания потока на опору

, где

-коэффициент русла, равный

- средняя скорость течения в русле под мостом, после завершения общего размыва:

=0,79 м/с

МетодЖуравлева.

Журавлев в механизме формирования местного размыва выделил 2 главные составляющие: лобовое давление потока на опору и турбулентный перенос наносов.

При поступлении наносов в воронку местного размыва, т.е. :

При отсутствии поступления наносов в воронку местного размыва, т. е. :

- коэффициент формы опоры. ( – коэффициент, учитывающий форму опоры. Принимается по таблице;

– ширина опоры;

Для не связанных грунтов:

- скорость набегания потока на опору

, где

-коэффициент русла, равный

=0.79 м/с

Коэффициент ;

значит принимаю ;

 

Рис. 6. Схема подпоров.

Подпор у насыпи.

 

Подмостовой подпор.

, где , - соответственно бытовая скорость всего потока и средняя скорость течения под мостом с учетом подпора и размыва;

- ускорение свободного падения;

, - коэффициенты Кориолиса в бытовом и подмостовом сечении:

; , где

, - скорости на русловой и пойменной частях бытового сечения;

- средняя скорость по течению;

=0.64

- корректив подмостового подпора:

При ),

- относительный подмостовой подпор;

, где –максимальный размыв. Подмостовой подпор определяется методом последовательных приближений:

ε_м1 =1, тогда

,

⇒

Содержание

 

Содержание: 2

1. Гидрологические расчеты. 3

2. Морфометрические расчёты.. 3

3. Расчет срезок на мостовом переходе и назначение отверстия моста. 6

3.1. Определение ширины срезки. 6

3.2. Определение отверстия моста. 9

4. Растчет общего размыва. Принцип приближенного метода определения общего размыва. 9

5. Расчет местного размыва. 11

6. Расчет подпора на мостовых переходах. 12

6.1. Определение начального подпора. 13

6.2. Определение полного подпора. 14

6.3. Подпор у насыпи. 14

6.4. Подмостовой подпор. 14

7. Проектирование подходов к мостовому переходу и регуляционных сооружений 15

7.1. Проектирование пойменных насыпей. 15

7.2. Проектирование укрепительных сооружений. 17

7.3. Проектирование регуляционных сооружений. 19

 

 

 

 

Гидрологические расчеты.

По значениям данным из наблюдений за уровнем воды на водомерном посту, составлю ранжированный ряд уровней Н, и найду эмпирические вероятности превышения Р по формуле:

,где

m – порядковый номер ранжированного ряда;

n – число наблюдений.

Таблица 1

Данные значения уровней Н и соответствующие эмпирические вероятности превышения Р_э наношу на клетчатку вероятностей. По ней определяю расчетный уровень воды вероятностью 1% (РУВВ_1%).

 

Нахожу абсолютную отметку расчетного уровня высокой воды РУВВ:

 

РУВВ=Н_1% + «0», где

РУВВ_1%=5,7м

«0»=115 м

РУВВ=120,7 м

 

Морфометрические расчёты

По имеющемуся морфоствору, морфологическому и геометрическому описанию русла и пойм, вычисляем на j-ом уровне воды для каждого j-ого характерного участка:

-среднюю глубину потока

где - площадь живого сечения долины на i-ом участке при j-ом уровне воды;

- ширина i-ого участка при j-ом уровне;

-среднюю скорость течения :

Где m_i- коэффициент ровности i-ого участка; -средняя глубина потока на i-ом участке при j-ом уровне воды; I_б- бытовой уклон свободной поверхности;

-Расход :

-Общий расход Q:

Результаты расчёта приведены в таблице 2.

Таблица 2

№ Отметка Hi, м	измеритель	участки	Всего Qi, м3/с
левая пойма	русло	правая пойма
		Bi, м		148,2		40,6
ωi, м2		92,2
hi, м		0,62
Vi, м/с		0,44
Qi, м3/с		40,6
		Bi, м				194,32
ωi, м2		277,6
hi, м		1,26
Vi, м/с		0,7
Qi, м3/с		194,32
	117,5 УМВ	Bi, м		256,2		317,6
ωi, м2
hi, м		1,55
Vi, м/с		0,8
Qi, м3/с		317,6
	118,5	Bi, м	41,2	428,4		667,12
ωi, м2	22,4	741,4
hi, м	0,5	1,73	0,5
Vi, м/с	0,25	0,87	0,25
Qi, м3/с	5,6	645,02	16,5
	119,5	Bi, м			189,8	1524,3
ωi, м2	75,4	1314,8	226,6
hi, м	1,16	2,6	1,19
Vi, м/с	0,12	1,13	0,13
Qi, м3/с	9,05	1485,72	29,5
	120,7 РУВВ	Bi, м	93,6	626,4	276,8	2761,9
ωi, м2	170,4	1891,2
hi, м	1,8	3,02	1,8
Vi, м/с	0,59	1,25	0,59
Qi, м3/с	100,5		297,4

По полученным данным строим кривые расходов и скоростей течения в русле (приведены на рис.1, рис.2): общего Q _общ = f (H), руслового бытового Q _рб = f (H), правой поймы Q _пп = f (H), левой поймы Q _лп = f (H), V _рб = f (H), V _пп = f (H), V _лп = f (H).

 

 

Рис.1. Кривые русловых и пойменных скоростей

Рис.2. Кривые общего, руслового и пойменных расходов

 

Расчет срезок на мостовом переходе и назначение отверстия моста

Определение ширины срезки

На клетчатке вероятности по кривой обеспеченности Н=f(Р_э) определю частоту заполнения пойм. Для этого на график нанеси среднюю отметку пойм. Для начала определю h_ср среднюю глубину выхода воды на поймы:

Следовательно, Н_пср=РУВВ-h_ср=120,7-1,82=118,9 м

Найду значение уровня Н=118,9-«0»=3,9 м=390 см

По пересечению кривой с Н_пср определю вероятность заполнения пойм Р_п% (рис. 3.)

Клетчатка вероятности нормального распределения максимальных уровней.

 

Проверяем целесообразность устройства срезки из условия < 1,7: , где - степень стеснения потока при отверстии, близком к ширине устойчивого русла под мостом. Степень стеснения потока определяется:

Q – полный расчетный расход;

Q_рб1% - бытовой русловой расчетный расход.

 

 

Следовательно, резку устраивать не надо.

Найду наибольшую ширину подмостового русла, которую может принять река без размывания в течение долгого времени, т. е. ширину устойчивого русла:

К_п – эмпирический коэффициент, учитывающий влияние полноты расчетного паводка.

=> можно применить данную формулу.

П – полнота расчетного паводка – это отношение средней высоты водомерного графика над поймой к максимальной.

Значения ω и b определю по водомерному графику расчетного паводка h _max = H _рувв – H _п =120,7-118,9=1,8 м

ω = 6,35 м²

b = 5,5 м

;

= 0,7

 

Рис.4. Водомерный график

К_р – коэффициент, учитывающий влияние затопления пойм в месте переходавысчитывается по формуле:

Тогда наибольшая ширина под мостового русла равна:

Определяем степень уширения русла: , где В _рм – ширина русла мостового (уширенного); В _рб – ширина русла бытового; q _рб – бытовой погонный расход в русле; q _пб – бытовой погонный расход на пойме.

, (м²/c).

,