книги / Примеры проектирования мостовых переходов

типа фундаментов опор, а выбор места перехода связан с про­ кладкой трассы дороги.

При сравнении каждый вариант характеризуется техникоэкономическими показателями. Показатели вариантов мостовых переходов объединяются в несколько групп, как это рекомендует­ ся при проектировании железных и автомобильных дорог *. На стадии разработки технического проекта, когда вопросы общего­ сударственного и общетранспортного характера, относящиеся к проектированию дороги в целом (включая переход), были выяс­ нены ранее, технико-экономические показатели сравниваемых ва­ риантов мостового перехода можно свести в три группы: 1) тех­ нико-эксплуатационные показатели; 2) объемно-строительные показатели; 3) экономические показатели.

Показатели вариантов могут выражаться количественными или качественными характеристиками. Качественные характери­ стики применяются для оценки таких показателей вариантов, которые не могут быть выражены количественными измерите­ лями.

Например, условия прохода судов под мостами, пропуска ле­ дохода или условия сохранения устойчивости земляного полотна на подходах к мосту.

Перечень показателей, входящих в каждую группу, зависит от объекта вариантного проектирования. В каждом конкретном случае он будет свой.

Например, при сравнении мест перехода через реку в группу технико-эксплуатационных показателей должны входить наряду с другими геометрические показатели трассы на участке варьи­ рования (длины, число углов поворота, радиусы закруглений в плане, продольные уклоны), так как от них зависят условия дви­ жения транспорта по дороге. В экономические показатели при оценке вариантов мест перехода включают, кроме размеров капи­ таловложений на постройку, транспортные расходы на перевозку грузов, расходы на амортизацию и ремонт сооружений, срок окупаемости капиталовложений. В случае другого объекта вари­ антного проектирования — при сравнении вариантов назначения отверстия моста на данной трассе перехода — нет необходимо­ сти устанавливать большинство указанных выше показателей вариантов мест перехода, так как при заданной трассе перехода для всех вариантов отверстия эти показатели одни и те же. При сравнении величин отверстия моста решающее значение будут иметь объемно-строительные показатели и размер капиталовло­ жений на строительство мостового перехода.

А. В. Г о р и н о в.	Изыскания и проектирование железных дорог, т. II.
Трансжелдориздат, 1961.	А.	К. Б и р у л я . Проектирование автомобильных
дорог, ч. 2. Автотрансиздат,		1962.

251

Основные технико-экономические показатели для конкретных случаев вариантного проектирования мостовых переходов приво­ дятся в рассматриваемых ниже примерах 1 и 2 (табл. VI-1 и VI-3).

§ 22. СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ МЕСТ ПЕРЕХОДА ЧЕРЕЗ РЕКУ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫХ МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

Когда производят сравнение вариантов мест перехода, вопрос об экономической целесообразности строительства мостового перехода определенного вида (высоководный с незатопляемыми или затопляемыми подходами или другой) через данную реку, как правило, уже решен при рассмотрении общетранспортных во­ просов.

Технико-эксплуатационные и объемно-строительные показа­ тели сравниваемых вариантов мест перехода (см. табл. VI-1) устанавливаются обычно по материалам технического проекта. Если варианты сравниваются на более ранней стадии проектиро­ вания — стадии составления технико-экономического обоснова­ ния (ТЭО), для определения объемов работ пользуются ук­ рупненными измерителями, основывающимися на проектах других мостовых переходов, находящихся в аналогичных усло­ виях.

Размер капиталовложений в строительство определяется при наличии технического проекта по сметно-финансовому расчету; на стадии составления ТЭО — по единичным ценам на укрупненные измерители (см. приложение 6).

Экономическое сравнение вариантов мостовых переходов по денежным показателям основывается на методике сравнения, разработанной и рекомендованной АН СССР *. По этой методике для определения лучшего варианта необходимо при сравнении учитывать и единовременные капитальные вложения на строи­ тельство С и ежегодные эксплуатационные расходы Э.

Если для одного из двух сравниваемых вариантов (I, II) еди­ новременные капитальные вложения и ежегодные эксплуатаци­ онные расходы меньше, например для I варианта (Cj<Cn и *9i<5ii), то этот вариант всегда будет по денежным показателям лучшим. В разбираемом случае не требуется специального эко­ номического расчета для сопоставления вариантов по денежным показателям.

* Типовая методика определения экономической эффективности капи­ тальных вложений и новой техники в народном хозяйстве СССР. Госпланизаат,

I960.

252

Необходимость в экономическом расчете возникает тогда,, когда снижение эксплуатационных расходов ,по одному из ва­ риантов достигается за счет увеличения единовременных капи­ тальных вложений на строительство, т. е. в случае CI >C I^ a 3i< 3n .

При выборе вариантов мест перехода через реку (см. ниже рис. VI-1) сопоставлять их по денежным показателям на основе специального экономического расчета имеет смысл лишь в том случае, когда размер капиталовложений по более короткому ва­ рианту (на рис. VI-1— вариант I) превышает капиталовложе­ ния по варианту большей протяженности (вариант II), т. е. когда Ci>Cn. Объясняется это тем, что эксплуатационные расходы Э в основном складываются из транспортных расходов на перевоз­ ки, которые приблизительно пропорциональны длине трассы переходов, и поэтому на короткой трассе 9i< 9n.

В случае Ci>Cn, a 9 i< 9 n при оценке экономической эффек­ тивности дополнительных капитальных вложений рассчитывается срок их окупаемости. Очевидно, что чем меньше срок окупаемо­ сти, тем экономически выгоднее, эффективнее строительство мос­ тового перехода по трассе с большими капиталовложениями.

При сравнении вариантов, у которых капиталовложения про­ изводятся в один этап и величина разности ежегодных эксплуата­ ционных расходов (Эц — 9i) не изменяется во времени или изменяется по зависимости, близкой к линейной, срок окупаемо­ сти Г (лет) можно определять по формуле

Т=-- Cl	~	Си .	(VI-1$
Э и	-	Э х

В настоящее время на транспорте наибольший допустимый срок окупаемости капитальных вложений Т0 установлен равным 10 годам; он называется отраслевым нормативным сроком оку­ паемости. Величина, обратная сроку окупаемости,

Е = — = Эп ~ Эх		(VI-2)
Т	С\ - С и	. ■
называется коэффициентом	эффективности,	а Е0= —------отрас-
		Го

левым нормативным коэффициентом эффективности. При Го— = 10 годам £ 0 = 0,1.

Если срок окупаемости Г меньше отраслевого нормативного срока Г0 или, соответственно Е> Е0, считается, что капиталовло­ жения экономически оправданы и могут быть допущены.

В случае непостоянных эксплуатационных расходов или изме­ нения их не по линейному закону, когда формула (VI-1) непри­ менима, сравнение вариантов, производится путем определения по каждому из них полной суммы строительных и эксплуатации

10—3457

257

онных затрат за некоторый расчетный срок				с учетом отдален­
ности затрат.
	Формула полной суммы затрат может быть записана следую­
щим образом:
	п = С + 1\ V К 0КН+ (М, + D {) 2		К 0+ Ах ± K 0K tl,		(VI-3)
	1	1		1
где	С — размер капиталовложений		на	строительство	пере­
	хода;
	/р — расчетный срок суммирования, принимаемый обычно
	не менее 20 лет;
	Тг — транспортные расходы за первый год эксплуатации
	мостового перехода;
2	W n — коэффициент, имеющий размерность времени				(лет),

1

учитывающий отдаленность затрат (Ко) и рост ин­ тенсивности движения (Кц) ;

Мг— расходы в первый год эксплуатации на амортизацию

иремонт моста, земляного полотна и укреплений на участке мостового перехода в пределах разлива вы­ соких вод;

Di — расходы в первый год эксплуатации на амортиза­ цию и ремонт дорожной одежды проезжей части дороги;

*р

— коэффициент, имеющий размерность времени (лет),

1

учитывающий отдаленность затрат; А г — затраты на приобретение подвижного состава (авто­

мобилей) в первый год эксплуатации.

Последним слагаемым в формуле (VI-3), выражающим затра­ ты на приобретение подвижного состава, допустимо пренебречь ввиду того, что эти затраты составляют обычно малую долю от полной суммы затрат, и они примерно одинаковые для разных вариантов мест перехода. Тогда окончательная формула приоб­

ретает следующий вид:	^
я = с + г 12 а д	1+ ( ^ 1 + Д ) 3 * 0 .	(Vi- 3')
1	1

Величины коэффициентов, учитывающие отдаленность затрат (Ко) и рост интенсивности движения автомобилей по дороге (Ки), определяются из следующих предпосылок.

Отраслевой нормативный коэффициент эффективности Е0 при­ нимается равным 0,1 й соответственно этому

Ко=

= 0 ,ЭК-

254

Рост интенсивности движения по годам, выражаемый с по* мощыо коэффициента Ки, зависит от ежегодного относительного прироста интенсивности движения автомобилей а. Он устанав­ ливается по данным экономических изысканий дороги, частью которой является мостовой переход. Характер роста интенсив­ ности движения существенно зависит от экономического профиля района проложения дороги.

Внекоторых районах после постройки дороги интенсивность автомобильного движения растет по зависимости, которая при­ близительно выражается геометрической прогрессией; в других районах — приблизительно по линейному закону, т. е. по арифме­ тической прогрессии. В отдельных случаях может иметь место даже замедленное возрастание движения.

Вприложении 9 приводится таблица коэффициентов отдален­ ности затрат с учетом роста интенсивности движения автомо­ билей.

Транспортные расходы на перевозку грузов за первый год экс­

плуатации на 1 км длины перехода находятся по формуле

N = 3 6 5 U 1qCi		(VI-4)
где U\ — интенсивность движения (автомобилей в сутки)		в пер­
вый год эксплуатации перехода;
q — средняя загрузка	автомобиля, Г;
С — средневзвешенная	себестоимость 1 т-км перевозок, за­

висящая от типа дорожной одежды, типов автомобилей* обращающихся на дороге, организации автомобильных перевозок и района проложения дороги.

При предварительных расчетах себестоимость перевозок для некоторых средних условий может приниматься в зависимо­ сти только от типов дорожной одежды. *

Транспортные расходы за первый год эксплуатации на всей

длине мостового перехода определяются как
T\ = SN ,	(VI-5)

где 5 — длина перехода.

Расходы на амортизацию и ремонт участка перехода в преде­ лах разлива высоких вод за один год (Mi) можно принимать равными 1,5% от первоначальной строительной стоимости мосто­ вого перехода ** или же брать их по опыту эксплуатации сущест­ вующих мостовых переходов.

Л.	А.	Б р о и ш т е й гг	и	Е.	Н.	Г а р м а н о в. Экономическая эффек­
тивность	капитальных вложений			в	автодорожное строительство. «Высшая
школа», 1966.		Б о л д а к о в .	Переходы			через водотоки. Изд-во «Транспорт»,
** Е.	В.
1965.
10*						255

Расходы иа амортизацию и ремонт дороги в основном обра­ зуются из расходов на восстановление дорожной одежды; доля расходов, приходящаяся ,на земляное полотно (за пределами разлива высоких вод) и малые искусственные сооружения, незна­ чительная и ею можно пренебречь. Расходы на амортизацию и ремонт 1 км дорожной одежды в первый год эксплуатации ( d t ) принимаются по приложению 10 в зависимости от типа покры­ тия и интенсивности движения автомобилей. На всей длине пере­ хода Di = Sdi.

При сравнении вариантов мест перехода по полной сумме затрат (формула VI-3') определение срока окупаемости дополни­ тельных капиталовложений Cj — Сц в более дорогой вариант можно осуществить с помощью графического построения (см. ниже рис. VI-2). Строится кривая зависимости ежегодно накап­ ливаемой экономии в эксплуатационных расходах от времени (числа лет)

31( э „ - э , )= /( /) .

На этом графике проводится также линия дополнительных капиталовложений Ci — Сц. При единовременных капиталовло­ жениях (одноэтапных) разность С\ — Сц от времени не зависит, поэтому изображающая ее линия пойдет по прямой, параллель­ ной оси абсцисс. Точка пересечения прямой C i— Сц с кривой

2 < 5 и — Э[)=j(t) ^определяет искомый срок окупаемости.

1

Ежегодные эксплуатационные расходы складываются из транспортных расходов иа перевозку грузов и расходов на амор­ тизацию и ремонт сооружений мостового перехода. Накапливае­ мая со времени экономия в эксплуатационных расходах может быть выражена формулой

1	1
+ L(Af1 + D1)„ -(A f1+ D ^} 2 * 0 .		(VI-3")
	1
Для построения кривой	t
	2 (5 — 3) = j(t) достаточно опре­
делить экономию для трех — пяти сроков (например,		при t= 1,

3, 5, 7 и 10 годам).

Пример 1. Сравнение вариантов мест перехода через равнин­ ную реку.

256

Исходные данные. Река пересекается автомобильной дорогой III категории с асфальтобетонным покрытием проезжей части. В первый год эксплуатации интенсивность движения по мостово­ му переходу составит 1500 автомобилей в сутки. Преобладающим

видом транспорта				(свыше 90%) являются грузовые автомобили.
Средняя		загрузка			автомобиля
2.5 т. Ежегодный прирост интен­
сивности		движения			автомобилей
планируется			на 5%;		рост интен­
сивности можно принять по гео­
метрической прогрессии. Вид мос­
тового	перехода — высоководный
с незатопляемыми подходами.
Река судоходная V класса. Мо­
сты устраиваются				железобетон­
ные под нагрузку Н-30 и НК-80 с
габаритом			Г-8;	тротуары — по
1.5 м.
По опыту эксплуатации суще­
ствующих		мостовых			переходов,		Рис. VI-1. Варианты мест пере­
находящихся			в аналогичных			ус»
ловиях,	ежегодные				расходы	на	хода через равнинную реку
амортизацию			и текущий ремонт

1 км участка мостового перехода в пределах разлива высоких вод составляет 4,5 тыс. руб.

Между пунктами А и В с заданными в них направлениями трассы дороги |нааначены два варианта перехода через реку (рис. VI-1).

В а р и а н т I — более короткий переход длиной Si = 22,74 км. Он пересекает реку в месте, где она имеет широкую пойму, ши­ рина разлива реки во время высоких вод достигает 5,5—6,0 км. Кроме коренного русла, идущего вдоль левобережной границы разлива, на пойме у правобережной границы разлива располо­ жена постоянно действующая протока, вода из которой идет на водоснабжение населенных пунктов, находящихся на правом берегу. На переходе запроектированы два железобетонных моста: через коренное русло, по которому осуществляется судоходство, с пролетными строениями рамно-подвесной системы по схеме 1X34,5 + 3X63,5+1X34,5 на сборных двухстолбчатых опорах (общая длина моста 260,6 м) ; через протоку с балочными пролет­ ными строениями 4X21,5 на стоечных опорах (общая длина моста '89,5 м). Сметная строительная стоимость перехода 3952 тыс. руб. Срок строительства 3 года.

В а р и а н т II — обходный переход длиной Sn = 27,45 км, расположен ниже по течению на расстоянии 12 км от I варианта. По II варианту переход расположен в более удобном месте, где река заметно сужается. Ширина разлива реки примерно 2 км,

257

что гораздо меньше, чем по I варианту. Коренное русло располо­ жено посередине разлива. На переходе запроектирован один же­ лезобетонный мост общей длиной 260,6 м, такой же конструкции как мост через русло в I варианте перехода. Сметная строитель­ ная стоимость по II варианту перехода 3310 тыс. руб. Срок строительства 3 года.

Технико-эксплуатационные и объемно-строительные показа­ тели каждого из вариантов перехода, полученные по данным тех­ нического проекта на сооружение мостового перехода, указаны в табл. VI-1 (разделы I и II).

Так как строительная стоимость по I варианту больше, чем по II, для выбора лучшего из них необходимо экономическое сравнение вариантов по денежным показателям.

Определение показателей. Полные затраты каждого варианта перехода будем определять по формуле (VI-3'), приняв срок сум­ мирования эксплуатационных расходов fp= 20 лет.

Первоначальные строительные затраты известны по проект­ ному заданию: Ci=3952 тыс. руб.; Сц=3310 тыс. руб.

Т р а н с п о р т н ы е р а с х о д ы за первый год эксплуатации на 1 км длины перехода найдем по формуле (VI-4). При интен­ сивности движения C/i = 1500 авт/сутки, средней загрузке автомо­

биля <7=2,5 т и себестоимости перевозки 1	= 0,04 руб. (см.
приложение Ш — асфальтобетонное покрытие)
дг= 365 • 1500 • 2,5 • 0,04 = 54,6 тыс. руб.

Транспортные расходы за первый год эксплуатации на всем протяжении перехода составят:

по варианту I — 7^ = 54,6 -22,74= 1245 тыс. руб.;

по варианту II — Т\и = 54,6 • 27,45= 1505 тыс. руб.

Транспортные расходы (за двадцатилетний срок) определяем с учетом отдаленности затрат и роста интенсивности движения:

по варианту I

20 ТШ = ТЧ 2 ^ = 1 2 4 5 . 1 2 ,8 1 = 15930 тыс. руб.;

по варианту II

	20	^ о ^ и = 1505-12,81 = 19 270 тыс. руб.
'Л оп^Л п 2
	1		20
Суммарный				нзят из приложе-
	коэффициент ^/Со/Сц= 12,81
ния 9 (гр. 6),	соответственно		1		ежегодному
			запланированному
приросту интенсивности движения на >5%.				из	расходов на
Д о р о ж н ы е		р а с х о д ы	складываются

амортизацию и ремонт дорожной одежды D и расходов на амор­

258

тизацию и ремонт участка мостового перехода в пределах раз­ лива высоких вод (мост, подходы и регуляционные сооруже­ ния) М.

Для определения величины расходов D найдем предваритель­ но среднюю за 20-летний срок интенсивность движения:

Л/1= 1500 авт/сутки, a U2Q= t/i/Cn2o= 1500 • 2,69 = 4030 авт/сутки (^и2о = 2,69 взято из приложения 9); средняя интенсивность дви­ жения

.	U^ + U1	4030+1500	,
£/ср=	—^ — —-------!---------- =2765 авт/сутки.
	2	2

По приложению 10 принимаем при [/ = 3000 авт/сутки и асфаль­ тобетонном покрытии di = 2,l тыс. руб.

Затраты на амортизацию и ремонт дорожной одежды, отне­ сенные к первому году эксплуатации перехода, составят:

по варианту I —L)\{ = diSi = 2,l «22,74 = 48 тыс. руб.; по варианту II —D\u = diSu = 2,l • 27,45 = 58 тыс. руб.

Затраты на амортизацию и ремонт участка перехода в пре­ делах разлива высоких вод в первый год эксплуатации сооруже­ ния при величине расходов на 1 км 4,5 тыс. руб. составят:

по варианту I — Mi = 4,5 *5,5 = 25 тыс. руб.;

по варианту II — Ми=4,5-2,0 = 9 тыс. руб., где 5,5 км и 2,0 км — длины участков по вариантам.

Дорожные расходы за 20-летний срок определяем с учетом отдаленности затрат:

20

по варианту I—(Di+Mi)iT]Ao= (48+25) -8,54 = 623 тыс. руб.; I 20

по варианту II — (/51+M i)nyj^o= (58 + 9) • 8,54 = 570 тыс. руб. 1

20

Коэффициент 2/Со = 8,54 принят по приложению 9 (гр. 3).

1 П о л н ы е з а т р а т ы к концу 20 года эксплуатации перехо­

да достигают следующих величин:

20	20
по варианту I — n i = Ci+Ti^KoKn+ (Z>i+Afi)i ^ ^ 0 = 3952 +
i	i
+ 15 930 + 623 = 20 505 тыс. руб.;	20
20

по варианту II — # н = Сп+7п2^оКи + (^ I + ^ I)II 2d^Co = 3310 +

+ 19270 + 572 = 23 152 тыс. руб.

Как видно из приведенного расчета, за двадцатилетний срок экономия в затратах составляет 23152—20505 = 2647 тыс. руб. Эта экономия образуется вследствие того, что путь пробега грузов по варианту I значительно короче, чем по варианту II.

259

Для выяснения срока окупаемости дополнительных капитало­ вложений Ci— Сп =3952 — 3310=642 тыс. руб. в строительство мостового перехода по варианту I определяем по формуле (VI-3") экономию в ежегодных эксплуатационных расходах, на­ капливаемых к концу 1, 3 и 5 годов. Для примера приводим под­ счет для 3 года:

	2 (Э„ -	3 ,) = (Т1и- Тц) 2			К 0К а+ [(А + Мг)и -
	1			1
- (D, +	Ж,),] 2	^С0= (1505 -1245) • 2,73 + [(58 + 9) -						(48 + 25)]]Х
	1		X 2,49=695 тыс. руб.
						з
			з
Значения коэффициентов 'У]К0К 1= 2,73 и						^	ЛТ0 = 2,49 взяты
			1			1
по приложению 9 при а = 0,05 и ^=3.
Аналогичные подсчеты производим для 1и 5 годов и получаем
соответственно 241 и 1109 тыс. руб.					подсчетов		строим		кривую
На	основании		произведенных
t			(рис. VI-2);	на этот же график наносим пря­
2 (Эп — 3i)=f(t)
1				мую Ci— Сц. По точке пересе­
				чения «прямой с кривой оореде-
				ляем срок окупаемости					Г=2,8
				года. Как видно,				срок	окупае­
				мости дополнительных капита­
				ловложений			в	строительство
				мостового перехода »по трассе I
				варианта		значительно			меньше
				предельного нормативного сро­
				ка 10 лет.		варианта перехода
					Выбор
				производится			по	совокупности
Рис. VI-2. График к определению				технико-экономических (показа­
срока окупаемости дополнительных				телей сравниваемых вариантов.
	капиталовложений			Показатели приведены					в табл.

VI-1.

Сравнивая показатели вариантов, следует заключить, что переход по варианту I имеет преимущество перед вариантом II. Вариант I лучше по экономическим показателям, а также по ряду технико-эксплуатационных показателей. Несколько худшие объ­ емно-строительные показатели и больший размер первоначаль­ ных, капиталовложений по варианту I не имеют в данном, случае решающего значения ввиду значительной экономии на транспорт­ ных расходах и окупаемости дополнительных капиталовложений за короткий срок,

260