книги / Проектирование пойменных насыпей на мостовых переходах
..pdf6. Подсчитывают высоту ветровой волны для условий мелководья
АфО*м>поФормуле
|
|
|
|
|
|
i> АЛ(г) - |
|
|
|
|
(24) |
|
|
Индекс «м» указывает на то, что высота ветровой волны, найденная |
|||||||||||
по формуле (24), соответствует мелководью. |
|
|
|
|
|
|||||||
|
7. Определяют величину е, с2/м, по формуле |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
_ ЮООЙф,) |
|
|
|
|
||
где высота ветровой волны he^ в м, а скорость F|0 в м/с. |
|
|
|
|||||||||
|
8. По табл.9 находят коэффициент / |
в зависимости от полученного |
||||||||||
значения величины е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Значения коэффициента f |
Таблица 9 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
е |
1,0 |
1,2 |
1,6 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
6,0 |
8,0 |
10,0 |
12,0 |
13,0 |
20,0 |
f |
7,8 |
8,8 |
10,0 |
11,0 |
12,3 |
13,2 |
14,2 |
15,1 |
15,6 |
15,9 |
16,0 |
16,5 |
|
Для промежуточных значений е коэффициент / |
определяют путем |
||||||||||
интерполяции. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
При е<1,0 принимают /= 7 ,8 . |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
9. |
Определяют длину волны на мелководье Ям, м, по формуле |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(25) |
|
|
Параметры he^ |
и Хм имеют 1%-ную вероятность превышения. Ре |
зультаты расчета параметров ветровых волн сводят в табл. 10.
Примеры расчета параметров ветровых волн приведены в книгах [12,16) и в работе [23].
После определения параметров ветровых волн Ao(jm) и Лм может быть
найдена высота набега их на откосы пойменных насыпей А11аб (рис 15). Ве личина h„,6 входит в формулу (5) для расчета минимальной отметки бров
ки низкой пойменной насыпи.
Высота набега ветровых волн на откосы насыпей зависит от высоты и длины , волны, крутизны откоса, шероховатости поверхности откоса и от косины подхода волны к откосу.
51
Таблица Ю
К расчету параметров ветровых волн
№ |
Наименование |
п/п |
расчетных |
|
величин |
I |
2 |
1 |
Скорость У„ |
2Коэффициент Kv по
табл.7
3Скорость V/oпо форму
ле (23)
4Длина разгона волны х
из рис.30, б
5Тоже
6Тлогцадь сечения водно го потока F
7Средняя глубина реки h=Flx
8Величина а=1000x/ViO2
9Величина в из рис.32 10 Величина с из рис.32
11 Высота волны Ьо(г)=сК 102/ЮОО
12Длина волны
К~ в йо(г)
13Величина d = —
Яг
14Коэффициент К), по
табл.8
15 |
Высота волны |
по |
16 |
формуле (23) |
|
Величина |
|
Раз- |
с |
|
|
Направление ветра |
|
|
||
мер |
СВ |
В |
ЮВ |
к: |
103 |
3 |
сз |
|
ность |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
|
|
3 |
8 |
9 |
10 |
11 |
м/с
м/с
км
м
м2
м
с2/м
с2/м
м
м
м
e = m o h e(M)iv lQ2 |
с2/м |
17Коэффициент / по табл.9
18Длина волны Хи по
формуле(24) |
м |
|
При фронтальном подходе ветровой волны к откосу насыпи высоту |
||
набега |
м, определяют по формуле, рекомендованной СН 92-60 {52], |
52
Лцаб |
(26) |
гдейв(л,^-высота ветровой волны, м; Лм-длина волны, м;
К -пологость волны;
К(м)
-крутизна волны;
лЛ1
«-коэффициент заложения откоса; m=ctgp (рис. 15);
Кш-коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности откоса;
значения этого коэффициента принимают по табл.11.
№
п/п
1
2
3
4
5
6
Значения коэффициента Кт |
Таблица 11 |
|
|
Тип покрытия |
Коэффициент |
Сплошное непроницаемое покрытие (ас |
|
фальтобетон) |
1,0 |
Бетонное покрытие (плиты) |
0,90 |
Мостовая, (каменная кладка) |
0,75-0,80 |
Наброска из округлых камней (булыжник) |
0,60-0,65 |
Наброска из рваного камня |
0,55 |
Наброска из бетонных массивов |
0,50 |
Как указывает О.В.Андреев [1], крутизна ветровой волны =
1 |
1 |
, |
К(м) |
1 |
Лм |
— |
|
(в среднем — — |
= — |
или — — = 10). Если принять пологость вет- |
|
13 |
8 |
• |
Лм |
10 |
К(м) |
|
|
Л.. |
=10, то формулу (26) можно представить в следующем |
||
ровой волны -------- |
|||||
|
|
п а{м) |
|
|
|
|
|
h |
2 К ш К (м ) зуд-Q_ |
||
|
|
|
|
(27) |
Определять высоту набега ветровых волн на откосы насыпей по фор муле (27) рекомендуется в книгах [1,45,51].
Однако эта формула, являясь частным случаем формулы (26), может давать одинаковые с ней результаты только при пологости ветровой волны
53
— — «10. В противном случае, как показано в книге [12], по формулам
К м
(26) и (27) получаются результаты, сильно отличающиеся друг от друга. Поэтому едва ли целесообразно рекомендовать формулу (27) взамен фор муле (26), которая учитывает фактическое значение .пологости ветровой
ЛЛ1
волны —— .
К (м )
При косом подходе ветровой волны к откосу насыпи высота ее набега снижается по сравнению со случаем фронтального подхода. Это снижение учитывают путем введения в формулу (26) поправочного коэффициента
Кр, который находят по графику Kp~ f(p ) (рис. 33). График построен
автором на основании результатов исследований, выполненных сотрудни ками ВНИИ Водгео [21]. На графике (3-угол между направлением подхода
ветровой волны и линией уреза воды на откосе насыпи.
Прямая, изображенная на рис.33, выражается следующим уравнени
ем: |
|
Кр =0,55 + 0,005>б, |
(28) |
где угол Р в градусах.
Формула (28) также может быть использована для определения коэф фициента Кр.
Высоту набега ветровых волн на откосы насыпей с учетом, угла Р
обозначим |
: |
|
|
^паб(0)= Кр Ка5 • |
(29) |
Угол р определяется на основании рис.34. На этом рисунке показа
ны возможные случаи расположения трассы мостового перехода относи тельно стран света.
Обозначим через а угол, который образует ось мостового перехода с
северным и южным направлениями (рис.34, а и б) илй с восточным и за падным направлениями (рис.34, в и г). Угол а определяется по плану мос
тового перехода (измеряется транспортиром с точностью до одного граду са).
Угол у=45-а (рис.34).
Схемы (рис34) позволяют установить значение угла р для каждого
румба. Так, например, в.случае схемы «а» для северного направления угол
Р =а\ для северо-восточного направления угол р = 45+а ; для восточного направления угол Р~ 45+у; для юго-восточного направления угол /? = у и т.д. Значения угла Р приведены в табл. 12.
54
Т у м б |
Схема «а» |
Схема «б» |
Схема «в» |
|
|
С |
а |
а |
|
||
4 5+ у |
45 + у |
||||
СВ |
45+а |
У |
У |
||
4 5 + а |
|||||
В |
4 5 + у |
4 5 + у |
|||
а |
|||||
ю в |
У |
4 5 + а |
а |
||
4 5 + d |
У |
||||
ю |
а |
а |
|||
45 + у |
4 5 + у |
||||
ю з |
4 5 + а |
У |
У |
||
4 5 + а |
|||||
3 |
4 5 + у |
4 5 + у |
|||
а |
|||||
с з |
У |
4 5 + а |
а |
||
4 5 + а |
У |
||||
|
|
/t 0
0 9
0,6
О,?-
А/ 7
) / /
Q 6
У г о л f i e p a g
Рис. 33. График К р -Д Р )
Результаты расчета высоты набега ветровых волн на откосы насыпей
сводят в табл. 13.
55
Примеры расчета высоты набега ветровых волн на откосы пойменных насыпей приведены в книгах [12,16] и в работе [23].
а О |
С су |
Рис.34. Схемы к определению-угла (3 при направлении
трассы мостового перехода:
а- с северо-запада на юго-восток; б- с северо-востока на юго-запад; в- с юго-запада на северо-восток; г- с северо-запада на юго-восток;
ав- ось мостового перехода
56
|
|
|
|
|
Таблица 13 |
|
|
К расчету высоты набега ветровых волн на откосы насыпей |
|||||
|
Наименование |
Раз |
Направление ветра |
|
||
Jfe |
расчетных |
|
мер |
в ю в ю ю з |
|
|
п/п |
величин |
|
ность С СВ |
3 сз |
||
1 |
Высота |
волны |
м |
|
|
|
|
АФ 0 изтаблЛ 0 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
' 2 |
Длина волны |
Яи |
м |
|
|
|
|
из табл. 10 |
|
|
|
||
3 |
Коэффициент т |
- |
|
|
||
4 • Коэффициент К ш |
- |
|
|
|||
|
по табл. 11 |
|
|
|
|
|
5 |
Высота |
набега |
|
|
|
|
|
волны |
на откос |
|
|
|
|
|
насыпи |
Анаб |
по |
|
|
|
|
формуле (26) |
|
м |
|
|
|
6 |
Угол р |
|
|
град |
|
|
7 |
Коэффициент Кр |
- |
|
|
||
8 |
Высота |
набега |
|
|
|
|
|
волны |
н а . откос |
|
|
|
|
|
насыпи КгЦр} по |
|
|
|
формуле (29) |
м |
|
IX. П РИ М ЕР ПРО ЕКТИРОВАНИЯ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ А ВТОДО РО Ж Н ОГО МОСТОВОГО ПРЕХОДА
Все необходимые указания по проектированию продольного профиля
мостового перехода сделаны в п.5. В п.п.6-10 рассмотрены вопросы, непо средственно связанные с его построением.
В данном разделе приводится конкретный пример проектирования продольного профиля мостового перехода.
Требуется запроектировать продольный профиль автодорожного мос тового перехода через большую равнинную реку.
И с х о д н ы е д а н н ы е :
1.Продольный профиль трассы по оси перехода (рис.35).
2.Район расположения мостового перехода - Саратовская область.
57
У MB /9/,03
*/9eo3l'9Z??'
3. М остовой переход является учаотком автомобильной дороги Ш технической категории.
4. Класс реки как водного пути —VI.
5. М ост имеет восемь пролетов. Четыре русловых пролета перекры ты 63-метровыми арочными железобетонными пролетными строениями. Четыре береговых пролета перекрыты 21-метровыми балочными железо бетонными пролетными строениями. Длина моста 358,76 м. Опоры бетон ные на свайных фундаментах.
6. Отметка расчетного уровня высоких вод РУВВ 195,52 м. Отметка уровня меженных вод УМВ 191,03 м. Отметка расчетного судоходного уровня РСУ 193,37 м.
7.Расчетный максимальный подпор у пойменной насыпи Дйи=0,46 м.
8.Наибольшая высота набега ветровых волн на откос возникает с верховой стороны насыпи и составляет h,-a6= 1,29 м.
9. Толщина дорожного покрытия на мосту по оси проезжей части hd „= 0,10 м (двухслойное асфальтобетонное покрытие).
10.Глубина-залегания грунтовых вод на участках, расположенных за пределами разлива высоких вод, h2JS=0,8 м.
11.Расчетная высота снегового покрова в месте возведения насыпи с вероятностью превышения 5% Исн= 0,4 м.
12.Грунт, из которого отсыпано земляное полотно, - суглинок. Устанавливаем отметки контрольных точек.
Находим из выражения (1) минимальную допускаемую отметку про
езжей части по оси моста над судоходными пролетами VOM.
Для реки VI класса высота подмостового габарита’Г= 7,5м (прилож1). Конструктивная высота арочного железобетонного пролетного строе
ния С= 1,70 м (прилож.З). Тогда отметка
V O M = РСУ+Г+С+й*, = 193,37+7,5+1,70+0,10 = 202,67 м. Вычисляем минимальную отметку бровки насыпи у моста VBM по
формуле (3). Предварительно находим стрелу выпуклости дорожного по лотна из выражения (4). Согласно СНиПу 2.05.02-85 для автомобильной дороги Ш технической категории ширина проезжей части в=7,0 м, а ши рина обочины а=2,5 м (таблЛ).
В соответствии с тем же СНиПом район расположения мостового пе рехода (Саратовская область) относится к IV дорожно-климатической зо не. Для этой зоны на дорогах III технической категории рекомендуется принимать поперечный уклон проезжей части i‘i равным 20%о (табл.7 СНиПа 2.05.02-85). Согласно тому же СниПу поперечный уклон обочин следует назначать на 10-3096о больше поперечного уклона проезжей части. Принимаем поперечный уклон обочин h равным 40%о.
59.
Тогда стрела выпуклости дорожного полотна
/ = 1 1, + ai2 = ^ • 0,02 + 2,5 • 0,04 = 0,17 м,
а минимальная отмётка бровки насыпи у моста
V B M =V O M -/=202,67-0,17 =202,50 м. Определяем по формуле (5) минимальную отметку бровки низкой
пойменной насыпи
V БП=РУВВ+ ДАИ+ hHa6+ Az = 195,52+0,46+1,29+0,5 =197,77 м.
Согласно СНйПу 2.05.02-85 для автомобильной дороги III техниче ской категории допускаемый максимальный продольный уклон г=50%о, минимальный радиус выпуклой вертикальной кривой RObin=10000 м и ми нимальный радиус вогнутой вертикальной кривой Rlor=3000 м.
Устанавливаем наименьшее возвышение бровки земляного полотна над поверхностью земли за пределами разлива высоких вод.
Для IV дорожно-климатической зоны наименьшее возвышение по верхности покрытия над расчетным уровнем грунтовых вод при наличии земляного полотна, отсыпанного из суглинка, составляет /*„=1,5 м (табл.21 СНиПа 2.05.02-85). При глубине залегания грунтовых вод Аг.„=0,8 м наи меньшее возвышение бровки земляного полотна над поверхностью земли по формуле (6) составит
AF М г.о-«'2=1,5-0,8-2,5-0,04 = 0,6 м.
Согласно СНиПу 2.05.02-85 бровка земляного полотна автомобиль ной дороги III технической категории должна возвышаться над расчетным уровнем снегового покрова на величину Д h=0,6 м. При этом условии наи
меньшее возвышение бровки земляного полотна над поверхностью земли по формуле (7) составит
h=hC!l+Д й=0,4+0,6=1,0 м.
Окончательно принимаем А=1,0 м.
На рис.35 показан запроектированный продольный профиль мостово го перехода. На этом рисунке для краткости показаны не все 14 граф, а только графы 1,10-14.
Максимальный продольный уклон на участке мостового перехода не превышает 30%о.
Разбивка вертикальных кривых произведена по способу Н.М.Антонова [46].
Мост расположен на горизонтальной площадке. Длина горизонталь ного участка принята равной 400 м. Этот участок включает в себя мост длиной 358.76 м, участок перед мостом - 20 м и участок за м остом -21.24 м.
Пикетаж начала моста Н.М.ПК 49+85,00; пикетаж конца моста К.М.ПК 53+43,76. Эти данные выписываются над красной линией.
60