4 Гидрологические расчёты

4.1 Определение ливневого расхода

Расчетная зона Республика Карелия, которая принадлежит к четвертому ливневому району.

Ливневый расход определяется по формуле:

(4.1)

где 16,7 – коэффициент, учитывающий различную размерность параметров входящие в формулу;

– интенсивность ливня часовой продолжительности, (таблица 5 [3]);

– коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к наиболее возможной действительности, (таблица 6 [3]);

- водосборная площадь,

- коэффициент потерь стока, (таблица 4 [3]);

– коэффициент редукции стока:

4.2 Определение расхода талых вод

Расход талых вод определяется по формуле:

(4.2)

где – коэффициент дружности половодья,

– показатель степени,

– коэффициент, учитывающий наличие озёр,

– коэффициент, учитывающий заболоченность и залесенность,

– расчетный слой суммарного стока талых вод:

(4.3)

где – средний многолетний слой стока талых вод, (рисунок 2.2 [3]);

– модульный коэффициент, (рисунок 2.4 [3]).

Сравнивая полученные значения расходов и , принимаем за расчётное значение ливневый расход.

4.3 Определение расчётного расхода с учётом аккумуляции.

Расход с учётом аккумуляции определяется по формуле:

, м³/с (4.4)

где ливневый расход, м³/с; м³/с;

объём дождевого стока, м³;

объём пруда перед сооружением, определяется по формуле:

_(4.5)

где ширина пруда, м, м,

Н – глубина у входа в сооружение; Н=2,2

L_л - Длина лога (определяют по карте), L_л= 50м.

Определим объём дождевого стока:

, (4.6)

где фактическая продолжительность осадков (таблица 8), мин; мин.

м³.

5 Гидравлический расчет трубы

В зависимости от по таблице 10 [3] принимаем ,

.

Определение режима работы трубы:

То есть имеет место безнапорный режим работы трубы.

Определение критического уклона для трубы:

,

где – расчетный расход воды,

где – табличный коэффициент (таблица 12 [3]); a=0,678.

– действительный модуль расхода:

%.

Определение нормальной рабочей отметки насыпи в месте укладки трубы:

где:

d - диаметр трубы;

- толщина стенки трубы; = 1

Z – запас не менее 0,5м.

Определение длины трубы:

где – ширина земляного полотна,

– коэффициент заложения откосов,

– минимальная высота насыпи,

– выступ трубы по отношению к насыпи,

6. Расчет дорожной одежды

Расчет дорожной одежды сводится к двум этапам:

1) Конструирование,

2) Расчет

Конструирование – выбор типа покрытия, назначение количества конструктивных слоев, выбор материала для конструктивных слоев.

Расчет конструкции дорожной одежды:

а) Расчет конструкции по упругому профилю;

б) Расчет конструкции по условию сдвигоустойчивости;

в) Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе;

г) Расчет конструкции на морозоустойчивость.

Проектируемую дорогу разбиваем на отдельные участки, отличающиеся родом грунта, гидрологией местности и другими особенностями, и расчет дорожной одежды выполняем для каждого участка в отдельности.

Перед началом нужно определить суточную интенсивность движения:

;

Q_сут – суточный объем вывозки древесины,

;

где Q₂ – годовой объем вывозки,

Т_год – количество дней в году, благоприятных для вывозки древесины, Т_год =125 дней (ОДН П 6.1),

м³;

Q_пол – полезная нагрузка на рейс, Q_пол=26,565;

авто/сутки.

Определяем приведенную интенсивность:

;

где fпол=1,

S – коэффициент приведения каждой оси поезда (ОДН П 1.3)

Суммарное количество воздействий на точку:

К_сум – коэффициент суммирования покрытия, К_сум=10 (ОДН П 6.3),

q – прирост интенсивности движения (q=1,00),

Т_с – срок службы дороги (10 лет),

К_п – коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения автопоезда от ожидаемого, К_п=1,04 (ОДН Таблица 3.3),

.

Требуемый модуль упругости:

Е_min=98,65(lg(∑Np)-c),

C=3,55,

Е_min=98,65(lg(25116)-3,55)=83,65 МПа > E_min^одн=50 мПа (ОДН Таблица 3,4).

• Расчет дорожной одежды по упругому прогибу.

Назначаем двухслойную дорожную одежду.

По ОДН назначаем модуль упругости слоев:

Ео = 53 МПа – модуль упругости земляного полотна (супесь лёгкая);

Е= 120 МПа – модуль упругости первого слоя (песок средней крупности)

Е₂ = 600 МПа – модуль упругости второго слоя (Слой из щебня, устроенного по способу пропитки вязким битумом и битумной эмульсией)

Толщина слоев дорожной одежды: h₁=20 см, h₂=30 см.

Расчет дорожной одежды ведется снизу вверх послойно.

МПа,

,

тогда , (по номограмме ОДН рис. 3.1);

отсюда Еобщ = 0,62*120 = 74,4 МПа

МПа,

тогда , (по номограмме ОДН рис. 3.1);

отсюда Еобщ = 0,55*600 = 330 МПа >Emin=83,65 МПа.

, условие выполнено.

• Расчет дорожной одежды по условию сдвигоустойчивости.

При расчете дорожной одежды на сдвиг исходят из условия:

;

где Кпрочн – коэффициент прочности по сдвигу;

Тпр –допускаемое напряжение сдвига, обусловленное сцеплением в грунте;

Т – активное напряжение сдвига в грунте от действия кратковременной или длительной нагрузки;

Активное напряжение сдвига в грунте:

;

где удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки;

P – расчетное давление колеса на грунт, МПа, P = 0.6 МПа.

Для определения приводим конструкцию дорожной одежды к двухслойной модели. В качестве нижнего слоя принимаем грунт земляного полотна. В качестве верхнего слоя принимаем все остальные слои дорожной одежды.

МПа;

;

тогда .

Принимаем (по номограмме 3.2 ОДН)

;

;

С_N – сцепление в грунте земляного полотна. Принимается с учетом повторности нагрузки. С_N=0,006,

коэффициент, учитывающий особенности работы на границе песчаного слоя с нижним слоем основания (ОДН),

γ_оп – средневзвешенный удельный вес конструкции, γ_оп =0,002 кг/см³,

Z_оп – глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, Z_оп=50 см,

φ_ст – расчетная величина угла внутреннего трения материала поверхностного слоя при действии статической нагрузки, φ_ст=14⁰ (П 2.4 и П 2.6)

, условие выполняется.

• Расчет конструкции на морозоустойчивость

Конструкция дорожной одежды считается морозоустойчивой если выполняется условие:

l_пуч ≤ l_{доп ,}

l_пуч – расчетное (ожидаемое) пучение грунта земляного полотна.

l_доп – допустимое для данной конструкции пучение грунта, l_доп=10 см. (Таблица 4.3 ОДН)

где l_пуч.ср. - величина морозного пучения при осредненных условиях, определяемая по рис.4.4 ОДН. l_пуч.ср=3,8 см.;

К_угв- коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод, К_угв =0,43;

К_пл- коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего слоя (табл.4.4 ОДН), К_пл=0,8;

К_гр- коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи или выемки (табл.4.5 ОДН), К_гр=1,1;

К_нагр- коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое и зависящий от глубины промерзания (рис.4.2 ОДН), К_нагр=0,87;

К_вл- коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта (табл.4.6 ОДН). К_вл=1,1.

- условие выполняется.

• Расчет дорожной одежды по условию сдвигоустойчивости дополнительного слоя из песка

Для того, чтобы конструкция удовлетворяла условиям, увеличим толщину слоя щебня до 0,35 м.

;

тогда .

Принимаем (по номограмме 3.3 ОДН), при =28⁰.

;

;

С_N – сцепление в грунте слоя песка. Принимается с учетом повторности нагрузки. С_N=0,004,

коэффициент, учитывающий особенности работы на границе слоя щебня с нижним слоем песка (ОДН ),

γ_оп – средневзвешенный удельный вес конструкции, γ_оп =0,002 кг/см³,

Z_оп – глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, Z_оп=35 см,

φ_ст – расчетная величина угла внутреннего трения материала поверхностного слоя при действии статической нагрузки, φ_ст=32⁰ (П 2.4 и П 2.6)

, условие выполняется.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовом проекте я определил параметры лесосырьевой базы, выполнил размещение и спрямление магистралей, определил оптимальное расстояние между ветками; произвел камеральное трассирование, то есть сделал разбивку пикетажа и круговых кривых; запроектировал продольный профиль дороги, а также произвел гидрологические расчеты, гидравлический расчет трубы и расчет дорожной одежды.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Отраслевые дорожные нормы 218.046 – 01. «Проектирование нежестких дорожных одежд» / М.: ФГУП «Союздорнии», 2001. -98с.

2. Проектирование и оформление продольного профиля лесовозной автомобильной дороги: Метод. Указания к выполнению практ. работ, курсовых и диплом. проектов/ ПГУ им. Куусинена; Сост. В.И. Куваев, А.Н. Кочанов. Петрозаводск, 1986. – 36с.

3. Проектирование водопропускных и водоотводных сооружений: Метод. Указания по курсовому проектированию /Петрозаводск: Петр-ГУ – 1997. -36с.

29