Проектирование мостового перехода на участке пересечения реки трассой железной дороги

Местопо-ложение сооруже-ния, ПК	Площадь водосбора, км2	i, %о	Расчёт- ный расход, Q, м3/с	Тип Сооруже ния	Отверстие, м	Проектная высота насыпи hпр, м	Требуемая  высота насыпи hmp, м
1	2	3	4	5	6	7
15+75	7,99	10	36,75	ПЖБТ	2×3м	8,5	2,87
36+75	1,32	19,2	12,6	ПЖБТ	2,5м	8	2,78
118+75	1,64	25	13,65	ПЖБТ	2,5м	8,15	2,78

 

4. Ориентировочное определение размеров отверстий средних и больших мостов.

     Для сравнения вариантов участка железной дороги с различными мостовыми переходами необходимо на этапе разработки основных проектных решений приближенно установить отверстие моста. При ориентировочном определении отверстий средних и больших мостов используется формула:

где:

Вотв- отверстие моста, м;

Р- допускаемый  коэффициент размыва, 1,2;

Вгр- ширина главного русла, м, определяется по карте в горизонталях;

Вразл- ширина разлива реки, м (определяется ориентировочно для уровня воды, превышающего наивысший из заданного ряда наблюдений примерно на 2м).

     Полученное значение отверстия округляется в большую сторону в соответствие с принятой схемой моста. Принятая схема моста с разбивкой на пролеты должна быть показана условными обозначениями на продольном профиле варианта.

 

243,5

     При дальнейших расчетах необходимо  перенести эти отметки с водомерного  поста на створ мостового перехода, для чего определяют уклон реки по формуле

где ГМВб, ГМВм- большая и меньшая отметки уреза воды, м, в пределах карты в горизонталях, L- расстояние, м, между урезами по главному руслу.

 

 

0,009º/0 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Определение расходов воды морфометрическим способом

     Вычисление расходов воды производится  с использованием профиля морфоствора в месте расположения мостового перехода.

     Данные для построения профиля  морфоствора по порассматриваемому  варианту трассы берут с карты в горизонталях. Профиль вычерчивают по ходу километров, в масштабе:

     - горизонталь - 1:10000;

     - вертикальный – 1:100

     Расход воды на водотоке определяют  путем суммирования расходов  в главном русле и на поймах:

где - площади, живых сечений главного русла, правой и левой пойм, определяемые по профилю морфоствора путем суммирования элементарных площадей треугольников и трапеций, м²; средние скорости течения, м/с, соответственно, в главном русле, на правой и на левой поймах;

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

где п – коэффициент шероховатости русла, характеризующий сопротивление движению воды и зависящий от ситуационных условий местности в районе морфоствора, характера русла, растительности на поймах и т.д. (в курсовом проекте определяется заданием на проектирование);

- средняя глубина воды на участке морфоствора, м, определяемая по формуле:  

- площадь живого сечения соответствующего  участка морфоствора, м;

          - ширина соответствующего участка морфоствора, м.

       где  - уклон реки

 

=0,009

Средние глубины, скорости течения воды и соответствующие  им расходы воды в месте мостового  перехода подсчитываются при ГМВ и далее примерно через    0,5 м до уровня, превышающего максимальный из заданного ряда на 2 м.

     Результаты вычисления сводятся в таблицу. По этим данным строятся графики зависимостей от уровня воды площадей живого сечения, а также в целом для водотока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Определение расходов воды и соответствующих им уровней заданной вероятности превышения.

 Основные гидрологические характеристики водотоков, в том числе расход и горизонт воды – величины случайные. Следовательно, их определяют методами математической статистики, опираясь на известный закон распределения. Установлено, что эти характеристики подчиняются трехпараметрическому закону распределения вероятностей.

  Под заданной вероятностью  превышения подразумевается та  вероятность превышения, при которой должны быть найдены расчетный и максимальный расходы. Заданные вероятности – величины нормируемые, степень допускаемого риска при их назначении устанавливается с учетом множества факторов: гидрологических, гидравлических, экономических, связанных со стоимостью восстановления сооружений, а также с учетом оценки потерь при остановке транспортного конвейера в случае отказа (перебоя в движении), сроков службы сооружений, условий их эксплуатации и др.

  Размер отверстия  водопропускного сооружения определяется по расчетным расходам, а проверка сохранности его, а также расчет отметки бровки пойменных насыпей и незатопляемых регуляционных сооружений осуществляется по наибольшим расходам.

  Определение расходов  и соответствующих им уровней  воды заданной вероятности превышения производится по кривой распределения вероятностей, для построения которой нужен статистический ряд многолетних наблюдений за расходами. В курсовом проекте таким статистическим рядом являются расходы, соответствующие уровня воды, наблюдаемым на водотоке в месте мостового перехода за 15 лет.

   Отметки уровня  воды за 15 лет наблюдения в  месте мостового перехода уже  известны. Расходы, соответствующие  уровня УВВ, определяются по  графику зависимости Q = f(H). Расходы ранжируются в убывающем порядке (табл.6.1) – отметки уровня воды и соответствующие им расходы заносятся в убывающем порядке, а в графе 2 данной таблицы указывается порядковый номер года наблюдения за данным уровнем воды.

   В графе 6 табл. 6.1. заносят значение эмпирической  вероятности превышения для каждого члена ряда, определенное по формуле                                      

                                                                                                          

где    т   —    порядковый номер члена ряда, расположенного по убывающей

 п   —    число наблюдений (в нашем случае п= 15).

    Первый параметр случайной величины Q – среднеарифметическое значение расхода воды - определяется по формуле

                                            ,                 

где    - сумма годовых максимальных расходов за все годы

наблюдений.

    В методике по определению гидрологических характеристик для удобства расчетов используется безразмерная величина - отношение наблюдаемого годового максимального расхода к среднеарифметическому (модульный коэффициент К_i ) и записывается в табл. 5:

                                                                                                    

Вторым параметром случайной величины Q является коэффициент вариации (коэффициент рассеивания), характеризующий среднеквадратичное отклонение членов ряда, определяемый по формуле:        

                                            

 

Так как число наблюдений, задаваемое в курсовом проекте, мало, то третий параметр - коэффициент ассиметрии С, характеризующий средне-кубическое отклонение, определяется косвенным путем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение расходов воды и соответствующих им уровней заданной вероятности превышения.

 

№ пп	Порядковый номер года наблюдения за УВВ	Отметки УВВ	Расход Q, м3/с	Эмпирическая вероятность р, %	Модульный коэффициент Кi	(Кi-1)2
1	4	275,45	4500	6,25	1,33	0,1089
2	3	274,56	4000	12,5	1,19	0,0361
3	5	273,60	3800	18,75	1,13	0,0169
4	9	273,37	3600	25	1,07	0,0049
5	2	273,13	3500	31,25	1,04	0,0016
6	1	272,66	3400	37,5	1,01	0,99
7	13	272,48	3300	43,75	0,98	1,02
8	15	272,15	3100	50	0,92	1,08
9	10	272,04	3000	56,25	0,89	1,11
10	6	271,87	3200	62,5	0,95	1,05
11	8	271,78	3300	68,75	0,98	1,02
12	14	271,63	3400	75	1,01	0,99
13	11	271,13	3000	81,25	0,89	1,11
14	7	270,20	2700	87,5	0,80	1,2
15	12	269,54	2600	93,75	0,77	1,23
16	сумма		3360			9,81

             

 

 

р, %	Сs/Сv = 2		Сs/Сv = 4
		К p	Qт	К p	QT
1	2	3	4	5
0.1	1,73	2213	1,88	6316
0.3	1,64	2098	1,74	5846
0.5	1,59	2034	1,67	5611
1	1,52	1944	1,58	5308
3	1,41	1803	1,44	4838
5	1,35	1727	1,36	4569
10	1,26	1612	1,26	4233
20	1,16	1484	1,15	3864
30	1,09	1394	1,08	3628
40	1,04	1330	1,02	3427
50	0,99	1266	0,98	3292
60	0,94	1202	0,93	3124
70	0,89	1138	0,88	2956
80	0,83	1062	0,83	2788
90	0,75	959	0,77	2587
95	0,70	895	0,72	2419
97	0,66	844	0,69	2318
99	0,59	755	0,64	2150