Выбор отверстия трубы:

При выборе рационального варианта отверстия трубы предпочтение отдается трубам с наименьшим отверстием и минимальным количеством очков со скоростью протекания воды не более 4 ‑5 м/с. Подпор перед трубой не должен быть больше определённого значения, которое устанавливается в зависимости от рельефа, формы и размеров лога.

Вывод: для дальнейших расчетов и проектирования принимаем трубу отверстием d_T = 1,00 м, работающую в безнапорном режиме (рис. 4).

Рисунок 5 – Схема протекания воды в трубе.

Расчет минимальной высоты насыпи у трубы:

Расчет минимальной высоты насыпи у трубы при безнапорном режиме производится по следующей формуле:

, м

где = 0,5 м ‑ толщина дорожной одежды;

 = 0,12 м ‑ толщина свода трубы.

Минимальная высота насыпи у трубы составляет:

= 1,00+0,12+0,5 = 1,6 м.

Проектирование укрепления за трубой:

Длина плоского укрепления за трубой:

L_укр = (2...4)b_т = 31,00 = 3 м,

где b_т‑ ширина (диаметр) трубы.

Ширина плоского укрепления за трубой:

В_укр = 3b_т = 31,00 = 3 м.

Толщина укрепления у выходного оголовка:

S = 0,35Н = 0,351,15= 0,4025 м.

Скорость потока в зоне растекания:

v_p = 1,5v = 1,52,75 = 4,125 м/с.

В соответствии со скоростью потока в зоне растекания принимаем тип укрепления–двойное мощение камнем[16, прил.23].

Для определения глубины заложения предохранительного откоса необходимо определить глубину размыва Δр.

Согласно [17, с.178], при = 3,0;= 0,65.

Следовательно, глубина размыва:

= 0,651,15 = 0,75 м.

Глубина заложения предохранительного откоса:

0,75= 1,00 м.

Рисунок 6 – Схема укрепления за трубой.

Определение длины трубы:

Длина трубы определяется по формуле:

L_T = В + 2m(h_нас‑d_T) + М, м

гдеВ = 10 м – ширина земляного полотна;

m = 1,5‑ коэффициент заложения откоса насыпи;

h_нас = 2,08 м ‑ высота насыпи в месте залегания трубы (по продольному профилю);

М = 0,3 м ‑ толщина портала оголовка.

L_T = 10+21,5(2,4 - 1,00)+0,3 = 14,05м.

Значение округляем до целого числа в большую сторону, т.е. длина трубы составляет L_T= 15 м.

6. Проектирование мостового перехода и подходов к нему

Согласно исходным данным имеем меандрирующую реку, которая относится к II классу водных путей. Продолжительность навигации составляет 120 дней. Бытовой уклон – 0,00024. Данные о непрерывных замерах наивысших годовых уровней ре­ки за 15лет (1941—1955 гг.).

Средняя бытовая скорость в русле составляет 1,6 м/с.

Поперечный профиль русла реки, построенный в соответствии с заданием, представлен в графической части (лист 5).

Таблица 10- Вычисление вероятности превышения

Год	H, см	Sэ , %
1945	1030	4,55
1955	1020	11,04
1952	1010	17,53
1941	1000	24,03
1954	990	30,52
1953	970	37,01
1946	960	43,51
1950	950	50,00
1942	940	56,49
1947	900	62,99
1943	880	69,48
1948	850	75,97
1951	840	82,47
1949	830	88,96
1944	810	95,45

Расчетный уровень воды в реке вычисляем графоаналитическим методом, для этого ранжируем в убывающем порядке максимальные годовые уровни воды в месте перехода и каждому из чисел ряда приписываем эмпирическую вероятность превышения (табл.10):

где m – порядковый номер числа ранжированного ряда, для которого отыскивается вероятность нарушения,

n – число лет наблюдения. Определяем расчетную отметку уровня высоких вод: РУВВ=Н_р1%+”0”граф, м, где:”0”граф – отметка нуля графика водомерного поста в месте мостового перехода (по заданию);

РУВВ = 10,38+102,0 = 112,38 м.

Таблица 11 - Левая пойма

Пикет	Плюс	Отметка дна, м	Глубина воды, м	Средняя глубина, м	Длина, м	Площадь, м2
0	21	112.38	0	1.62	21	43.74
0	45	109.15	3.23
				3.43	50	171.5
0	95	108.76	3.62
				3.70	50	185
1	45	108.60	3.78
				3.91	100	391
2	45	108.35	4.03
				4.13	50	206.5
2	95	108.15	4.23
				4.31	50	215.5
3	45	108.00	4.38
				4.31	100	431
4	45	108.15	4.23
				4.13	100	413
5	45	108.35	4.03
				3.91	60	234.6
6	5	108.60	3.78
				3.71	40	148.4
6	45	108.75	3.63
				3.76	100	376
7	45	108.50	3.88
				4.13	24	99.12
7	69	108.00	4.38
				3.63	745	2704.13

Таблица 12 - Русло

Пикет	Плюс	Отметка дна, м	Глубина воды, м	Средняя глубина, м	Длина, м	Площадь, м2
7	69	108.50	4.38	4.75	36	171
8	5	107.25	5.13
				5.63	40	225.2
8	45	106.25	6.13
				6	50	300
8	95	106.50	5.88
				6.08	60	364.8
9	55	106.10	6.28
				6.46	40	258.4
9	95	105.75	6.63
				6.45	70	451.5
10	65	106.12	6.26
				5.57	30	167.1
10	95	107.50	4.88
				4.63	50	231.5
11	45	108.00	4.38
				5.55	376	2086.8

Таблица 13 - Правая пойма

Пикет	Плюс	Отметка дна, м	Глубина воды, м	Средняя глубина, м	Длина, м	Площадь, м2
11	45	108.00	4.38	4.23	50	211.5
11	95	108.30	4.08
				4.03	70	282.1
12	65	108.40	3.98
				3.81	30	114.3
12	95	108.75	3.63
				3.13	100	313
13	95	109.75	2.63
				1.86	200	372
15	95	111.30	1.08
				0.54	13	7.02
16	13	112.38	0
				2.83	463	1310.29

Определяем расходные характеристики:

где m=30 – для русла, m = 20 – для поймы.

Таблица 14- Геометрические характеристики русла и поймы

Характеристика	Левая пойма	Русло	Правая пойма
Ширина, м	745	376	463
Площадь живого сечения, м2	2704.13	2086.8	1310.29
Средняя глубина, м	3.63	5.55	2.83
Расходная характеристика, м3/с

Определим распределение расхода воды между руслом и поймами с помощью уравнения равномерного движения

То есть 50% пропускает русло в бытовом состоянии и 50% пропускает пойма.

Для решения вопроса об уширении (срезки берегов) русла устанавливаем частоту затопления поймы. Горизонт меженных вод равен 108 м, в то время как ноль графика водомерного поста имеет отметку 102,0 м, следовательно, пойма затапливается практически ежегодно. В этих условиях уширение русла под мостом целесообразно.

Длину моста определяем по наибольшей возможной величине размыва, называемой «нижним пределом». Нижний предел размыва рассчитываем по уравнению «предельного баланса наносов»:

=0,04 - коэффициент стеснения русла опорами,

Определяем глубину воронки местного размыва по формуле И.А.Ярославцева:

d – диаметр частиц несвязных грунтов (30d0),

b_оп=2,5м – ширина опоры,

скорость течения воды в русле после общего размыва (v_рб=1,4 м/с – средняя бытовая скорость русла ( по заданию)),

k=1 – коэффициент формы мостовых опор.

Определяем отметку размытого дна:

где: h_max– наибольшая глубина в русле под мостом до размыва,

- относительная погрешность коэффициента размыва.

По техническим условиям проектирования мостов глубина заложения подошвы массивного фундамента опоры моста, считая от линии общего размыва, должна быть не менее чем глубина воронки местного размыва. Или 2,5м. Так как в нашем случае h_в=1,05м<2,5м, то необходимые отметки подошвы фундаментов

Определим глубину котлована для опор фундамента по формуле:

Принимаем фундамент с высоким ростверком на забивных сваях.

Тогда h_ф =L_св. Принимаем сваю 9 м.

Результаты расчета сносим в таблицу 15.

Таблица 15-Характеристики моста и размыва

L, м	, м
680	101.57	100.12	9

Определение расчетного судоходного уровня

Определим продолжительность стояния уровней воды выше РСУ:

где: k=6% ( табл. 3.6. [11])- разрешаемый процент потери навигационного времени для водных путей II класса (по заданию),

t=120 дней – продолжительность навигации (по заданию).

Наносим на водомерный график ГМВ и РУВВ и определяем по нему РСУ (приложение 2). Следовательно, РСУ принимаем равным 112,1.

Определение высоты моста

Минимальная отметка моста вычисляется по формуле:

где: Г_с =13,5м (табл.21.1, [10]) - судоходный габарит, принимаемый в зависимости от класса реки по судоходству,

h_кон– конструктивная высота пролетного строения (принимаем равным 4.5м).

Строим продольный профиль мостового перехода.

Чтобы назначить отметку насыпи на пойме, вычислим подпор перед мостом и у насыпи на границе размыва:

где: В₀=b_лп+ b_p+ b_пп=745+376+463=1584м – ширина разлива реки,

L=800м – отверстие моста,

- степень стеснения потока,

- количество пойм,

I_б=0,00024 – бытовой уклон (по заданию),

- величина, учитывающая влияние струенаправляющих дамб на подпор.

Так как >1,4 ,то необходимо ввести поправочные коэффициенты:

Тогда:

Проектирование насыпи

Бровка насыпи должна возвышаться над подпертым уровнем воды не менее, чем на толщину дорожной одежды или высоту набегания волны:

Вычислим высоту набегания волны:

Для левой поймы

Для правой поймы

где: k_г =0,9 – коэффициент гладкости покрытия откосов,

m_н =2 - пологость откоса насыпи,

Тогда:

Продольный профиль мостового перехода представлен в графической части курсовой работы (см. лист 5).

Расчет размеров струенаправляющей дамбы

Неблагоприятное развитие русловых деформаций на мостовом переходе может привести к повреждению сооружения. Чтобы сделать неизбежные русловые деформации безопасными для основных сооружений, в состав мостового перехода включают регуляционные сооружения.

Длина верховой дамбы зависит оти.

.

l_в=0,6*680=408 м

Относительная длина дамбы

Радиус кривизны в голове дамбы составит:

Длина низовой дамбы составит: .

Определяем координаты головы дамбы: ,.

Рис.6-Схема струенаправляющей дамбы.

Назначение укрепления откоса дамбы

Определим глубину местного размыва у головы дамбы:

Для защиты откоса головы дамбы от подмыва применяем тюфяк

Определяем длину тюфяка, (рис.3.2. [10]):

Принимаем длину тюфяка равной 4м.

Рис.7-Схема укрепления головы дамбы.

Список используемых источников: