Материал: Mostovoy_perekhod

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования.

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I.

Кафедра «Изыскания и проектирование железных дорог»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к практическим работам

по дисциплине

«Изыскание и проектирование мостового перехода»

на тему:

«Проектирование участка новой железнодорожной линии с выбором места мостового перехода»

выполнил студент В.Р. Ли

факультет ТС группа СЖД – 104

Отчет принял Т. М. Немченко

Санкт-Петербург

2016 г.

Исходные данные

ГМВ = 465,5 м

УВВ = 471,5 м

Категория проектируемой железной дороги – III

Расчётная скорость ветра – 30 м/с

Класс реки – 6

Расчётная продолжительность навигации – 160 суток

Коэффициент шероховатости в русле n_р – 0,030

на правой пойме n_п – 0,070

на левой пойме n_л – 0,050

Тип грунта, слагающего русла – гравий;

Средний диаметр частиц грунта, слагающего подмостовое русло d – 3 м;

Глубина воды в реке – 4 м;

Пологость волны () – 10;

Глубина воды в акватории – 2,6;

Глубина заложения фундамента () – 2,5 м;

Коэффициент заложения откоса (m) – 5;

Высота опорной части () – 0,80 м;

Расчёты:

i = = = 0.00047

Δh = 0,00047 ∙ 1,8 ∙ 10³ = 0,85 м

Q = ω ∙ v

где ω – площадь живого сечения;

v – скорость русла;

1. Расчёт зависимости расхода водотока от уровня воды

в створе водомерного поста.

Составление морфоствора, для удобства расчётных работ, ведётся в масштабах

- горизонтальный – 1 : 1000 (1 км = 10 см)

- вертикальный – 1 : 200 (1 м = 0,5 см)

Отметка мостового перехода.

ВП - Δh = 465,5- 0,85 = 464,65м

Самая высокая точка морфоствора должна возвышаться не менее чем на 2-3 м над самым высоким из наблюдавшихся уровней высокой воды.

УВВ_max = 471,5 + 2÷3 = 473,5 м

Ширина реки

1,0 ∙ 225 = 225,0 м

1. Расчет зависимости расхода водотока от уровня воды в створе водомерного поста

Многолетние наблюдения за уровнем воды на пересекаемом трассой водотоке фиксировались в месте расположения стационарного водомерного поста. Построение зависимости Q(H) также следует произвести для створа водомерного поста морфометрическим способом. Для этого используется поперечный профиль долины водотока в створе водомерного поста − морфоствор.

Расход водотока Q_i, м³/с, при любом рассматриваемом уровне воды H_i, определяется суммирования расходов на всех выделенных участках морфоствора,

= ∙+∙+∙,

где ,, – площади, м², живых сечений соответственно, главного русла, правой и левой пойм, определяются по профилю морфоствора при уровне воды H_i путём суммирования элементарных площадей треугольников и трапеций;

, , - средние скорости течения воды, м/с, соответственно в главном русле, на правой и на левой поймах, при уровне воды H_i;

Средняя скорость течения в русле реки или на пойме определяется по эмпирической формуле:

= ∙ ∙ ,

где n – коэффициент шероховатости указан в задании на проектирование для каждого участка морфоствора;

- средняя глубина воды на участке морфоствора при уровне воды H_i,, м;

- уклон водной поверхности реки при рассматриваемом уровне воды H_i;

Средняя глубина воды , м, на участке морфоствора при рассматриваемом уровне воды H_i определяется по формуле:

= ,

где - площадь живого сечения, м², соответствующего участка морфоствора при уровне воды H_i;

- ширина разлива воды, м, в пределах соответствующего участка морфоствора при уровне воды H_i;

Уклон водной поверхности реки при рассматриваемом уровне воды H_i, определяется по формуле Б.Ф.Снищенко:

= ∙ (0,05 ∙ + 0,95),

где - средний уклон долины водотока, указанный в Исходных данных, в рассматриваемой работе = 0,0003.

Рис 2. График зависимостей расхода водотока от уровня воды для левой поймы, правой поймы, главного русла и всего водотока в целом.

2. Определение расходов и уровней воды требуемой вероятности превышения

Нормы проектирования мостовых переходов регламентируют расчетные значения основных гидрологических характеристик пересекаемого водотока – максимального расхода Q и соответствующего ему уровня воды H – через вероятность их превышения р. Для построения эмпирической кривой распределения вероятностей имеющийся ряд гидрологической характеристики – Нi следует расположить в убывающем порядке (от большего к меньшему). В табл. 2 в убывающем порядке записаны наблюдавшиеся значения отметок уровня воды Нi (графа 2) и соответствующих значений расхода Qi, (графа 3).

Для каждого члена ряда наблюдений за гидрологической величиной определяется эмпирическая вероятность его превышения р_э (в процентах) по формуле:

где m - порядковый номер члена ряда гидрологической характеристики, расположенного в убывающем порядке,

n - общее число членов ряда наблюдений.

Для сглаживания и экстраполяции эмпирических кривых распределения ежегодных вероятностей превышения максимальных расходов, как правило, применяют трехпараметрическое гамма-распределение.

Параметрами аналитической кривой гамма-распределения являются:

• среднее многолетнее значение максимального расхода ;

• коэффициент вариации Cv ;

• отношение коэффициента асимметрии к коэффициенту вариации Cs/Cv.

Параметры аналитической кривой гамма-распределения устанавливаются по гидрологическому ряду наблюдений ежегодных максимальных расходов методом приближенно наибольшего правдоподобия в зависимости от статистик λ2 и λ3, вычисляемых по формулам:

где k_i - модульный коэффициент рассматриваемой гидрологической характеристики (расхода воды), определяемый по формуле:

где Qi - значения максимального годового значения расхода воды для i-го члена ряда;

Q - среднее арифметическое значение максимальных расходов воды, определяемое в зависимости от числа лет гидрометрических наблюдений по формуле:

м³/с.

Определение параметров эмпирической кривой распределения вероятностей и значений статистик и .

Рис. 3 Эмпирическая кривая

По полученным значениям статистик λ2 и λ3 по номограммам определяются коэффициенты вариации Cv и отношение Cs /Cv.

Cv =0,60 и Cs = 3,5 Cv

По значениям Cv и Cs/Cv определяются ординаты (модульные коэффициенты) аналитической кривой распределения ежегодных вероятностей превышения максимальных расходов воды.

Полученные значения модульных коэффициентов kр% для каждого значения вероятности превышения р максимальных расходов записываются в таблицу:

Аналитическая кривая наносится на клетчатку вероятностей с построенной эмпирической кривой по определенным ординатам, т.е. по точкам с координатами (р, kр%).

Значение величины расхода требуемой вероятности превышения определяется по формуле:

где k_p% - модульный коэффициент, соответствующий требуемой вероятности превышения максимального расхода.

м³/с – максимальный расход воды расчетной вероятности превышения,

м³/с – максимальный расход воды наибольшей вероятности превышения.

По графику зависимости ΣQ(H) определяются уровни воды требуемой вероятности превышения в створе водомерного поста, соответствующие максимальным расходам (рис. 4):

• расчетный уровень высокой воды РУВВ1% (в.п.) = 471,77 м;

• наибольший уровень высокой воды НУВВ0,33% (в.п.) = 472.10 м.