Рабочий проект автомобильной дороги в Воронежской области

А) Гидравлический и гидрологический расчёт труб.

1. Определение исходных данных.
2. На карте намечают местоположение и предварительно тип водопропускных сооружений. Проводят водоразделы, окаймляющие водосборные бассейны и показывают главные лога водосборов.
3. Учитывая масштаб карты, определяют площадь бассейна – А,  А=2,407 км²;
4. Определяют длину главного лога L. Длиной главного лога называют расстояние по логу от наиболее отдалённой водораздельной точки до сооружения.      L=1,620 км;
5. Определяют средний уклон главного лога по формуле:

                       

                                i ср = ( Н- С)/L  , где

 

Н - отметка начальной точки лога у водораздела, м;

С – отметка точки местности у сооружения, м;

          Н – 174,24 м

С –  170,138м    

                                   i ср = (174,24-170,138)/1,22 = 2,532‰

6.   Вычисляют уклон  лога у сооружения:

                  

                                    i о = (ΔА-ΔВ)/300  , где

 

А – отметка точки лога, расположенной с верховой стороны на расстоянии 100 м от сооружения, м;

 

В - отметка точки лога, расположенной с низовой стороны на расстоянии 200 м от сооружения, м;

   А – 173,00м

             В – 172,05м    

                          

                                       i о = (173,00-172,05)/300 = 3,17‰

 

6. Находят средний уклон склонов водосбора по формуле:

                          

                                     iскл = iк/N  , где

  iк – уклоны склонов по различным направлениям;

   N – число взятых уклонов ( 4 );

                 i1 = 22,32‰;   i2 = 4‰;  i3 = 4,7‰;   i4 = 12,26‰

                            iскл = (22,32+4+4,7+12,26)/4 = 10,825‰

7.  Определяют среднюю  длину без русловых склонов  водосбора:

               -для двухскатных бассейнов:

                                       

 

A – площадь бассейна, км²;

          

I – сумма длин логов промежуточной сети;

            L – длина главного лога;

             А = 2,407км2

           I =4,25

            L = 1,620 км

 

                                     

 

Исходные данные сводятся в таблицу.                                                        Таблица 11.

№ п./п.	Местоположение сооружения	А, км2	L, км	i ср, ‰	i о, ‰	i скл, ‰	В, км	Вероятность превышения паводка, ВП %
1.	ПК 14+50	2,407	1,620	2,532	3,17	10,82	0,266	1

 

 

Б) Определение расчётного расхода

1). Определение  расхода от ливневых вод.

В соответствии со СНиП 2.01.14 – 83 максимальные мгновенные расходы водосборных бассейнов и рек дождевых паводков для площадей, определяется по формуле:

= * * * * * ,

где      - суточный слой осадков вероятностью превышения 1%, определяемый по карте, = 120 мм;

     А – площадь  бассейна, = 2,107 км2;

    - коэффициент паводкового стока, определяемый по формуле:

;   где

=1,3;

= 0,10;

= 0,90;

=0,11;

=38,3425 ‰,

 

                                  

 

Учитывая, что = 120 мм и А = 2,107 км2 , получаем =  0,75 .

Так как 0,75> 0,4904 принимаем = 0,75.

Определяем гидрометрическую характеристику русла (лога):

;

L = 1,620 км

 ip=24.727‰,

А = 2,107 км

= 120мм

= 0,75

= 11,

                     

 

тогда = 10,259;

 

Определяем гидрометрическую характеристику склонов:

; 

= 0,30,

 

тогда = 4,306;

Определяем номер района типовых кривых осадков = 6.

Определяем: - величину = 30 мин.

               - - максимальный модуль стока = 0,0371;

   - номер района  параметра  , получаем = 10;

              - параметр  = 0,70

  - - коэффициент, учитывающий снижение максимального стока проточными озёрами: =1.

Определяем расход от ливневых вод

 

= 0,0371 * 0,75 * 120 * 1 * 0,70 * 2,107 = 9,7033671

 

Определение объёма стока от ливневых вод.

 

Объём сока от ливневых вод определяется по формуле:

.

 

Для этого определяем следующие параметры:

Номер ливневого района = 6;

Значение = 0,97 мм/мин;

Коэффициент стока α = 0,683;

Коэффициент редукции, который для площадей водосбора А= 0.11-100 км2 рассчитывается по формуле:

;

 

                                     

 

Определяем переходный коэффициент Кt= 2,22;

Определяем объём стока :

                                W= 60000 * 0.97*

           W= 26239.3337 м3.

 

 

2). Определение  расхода от снеготаяния.

 

Расчётный расход от талых вод определяется по формуле:

 

,     [м3/с];

      где А  – площадь водосбора, км2;

        

           Qсн - расход талых вод;

          

            К0 – коэффициент дружности половодья

      

 n = 0.25

 

 K0 = 0.030

 A1 = 2

 В полученное значение вводим поправочный коэффициент, равный 

Определяем исправное значение среднего многолетнего слоя стока:

                                    48 м

Определяем коэффициент вариации = 0,80, поскольку площадь водосбора     А< 50 км2, умножаем на поправочный коэффициент, равный 1.25.

                                                      = 1

                                                  = 2*1=2

Определяем значение модульного коэффициента

                                                   = 4,5;

Определяем расчётный слой суммарного стока:

 

                     = 4.5 * 48 =  216 мм.

 

         Значение параметров n, Ко, А1                                                Таблица 12.

Природная зона (район)	n	А1	Ко
А. Зона тундры и лесотундры
Европейская территория РФ и Восточная Сибирь	0,17	1	0,010
Западная Сибирь	0,25	1	0,013
Б. Лесостепная и степная зоны
Европейская территория РФ (без Северного Кавказа)	0,25	2	0,02
Северный Кавказ	0,25	2	0,030
Западная Сибирь	0,25	2	0,030
В. Зона засушливых степей и полупустынь
Западный и Центральный Казахстан	0,35	1	0,060

 

Определяем коэффициент μ= 1,0;

 

Коэффициент озёрности δ=1, ввиду отсутствия озёр на водосборном бассейне.

 

Коэффициент δ1=1 – ввиду отсутствия лесов на водосборе.

 

Коэффициент δ2=1 – ввиду отсутствия болот на водосборе.

 

Определяем – расход талых вод,

 

       Расход  от снеготаяния сравниваем с  расходом от ливневых вод и  к расчёту принимаем больший  из полученных расходов:

=9.703 м3/с > =3.24 м3/с.

Следовательно, =9.703 м3/с.

Результаты расчёта сводим в таблицу 16.

                     Таблица 13.

№ п./п.	Местоположение сооружения ПК	А, км2	Расходы, м3/с		Объём стока W, тыс. м3	Расчётный расход , м3/с
1.	14+50	2,407	9.703	3.24	26239.3337	9.703

 

 

 

 

В) Гидравлический расчёт водопропускной трубы.

 

Определяем отверстие сооружения.

По прилагаемой карте вычерчиваем живое сечение водотока.

Так как за расчётный расход принят расход от ливневых вод, необходимо учесть аккумуляцию воды перед сооружением. Задаёмся в первом приближении глубиной пруда Нпр=0,80м.

Определяем площадь живого сечения водотока при принятом значении Нпр.

=64 м2,

где   Х=160 м – ширина пруда вдоль трассы дороги, определяемая графически с учётом горизонтального масштаба живого сечения водотока.

 

Определяем объём пруда по формуле:

=345,96 м3;

где    Sinγ = 0,996,  iо = 49,134‰ = 0,049134.

Определяем отношение

 

                                    Wпр/W=345,96/26239,3337=0,001

Определяем коэффициент трансформации паводка l=1,0

 

Определяем величину сбросного расхода:

 

Qсбр=Qл*l=9,703*1,0=9,703м3/с

 

По приложению 13 имеем при Qсбр=9,703м3/с и Hпр=0,8 м отверстие водопропускной трубы равно 2,0 м. Скорость на выходе из трубы равна 4,20 м/с.

Сравниваем отверстие трубы с величиной Hпр=0,8 получаем 0,8<1,2*2,0

Следовательно, запроектированное отверстие будет работать в безнапорном режиме, что позволяет применить круглую трубу отверстием 0,75 м с портальным оголовком.

 

 

                     Таблица 14.

                      Результаты расчета заносим в  таблицу.

№ п/п	Местоположение сооружения	Qр, м3/с	W, тыс. м3	Hпр, м	Wпр, тыс. м3	Wпр/W	Qсбр, м3/с	d, м	V, м/с
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	ПК14+50	9,703	26239,3337	0,8	0,34596	0,001	9,703	2,0	4,20

 

Определяем расчетный уровень подпертой воды (РУПВ) у сооружения.

Определяем минимальную отметку на оси насыпи.

Определим длину трубы без оголовка.

5. Дорожная одежда

 

Исходные данные:

1. Дорожно-климатическая  зона – III.

2. Перспективная интенсивность  движения–7400авт./сут.

3. Состав движения

Состав движения по грузоподъемности	Доля в потоке	Суточная интенсивность движения ТС данной марки (в оба направления) на последний год срока службы Nm, груз.авт/сут
Легкие грузовые	0,35	2590
Средние грузовые	0,15	1110
Тяжелые грузовые	0,19	1406
Очень тяжелые	0,07	518
Автобусы	0,19	1406
Тягачи с прицепом	0,05	370
Итого:	1,0	7400

4. Приращение интенсивности q=1,1
5. Грунт рабочего слоя земляного полотна – глина пылеватая.
6. Тип местности по увлажнению – III.
7. Глубина залегания грунтовых вод – не обнаружены.
8. Заданная надежность – 0,95.

 

Расчет на прочность

Рассчитываем дорожную одежду по трем критериям: на сопротивление упругому прогибу всей конструкции, на сопротивление сдвигу в грунте и слоях слабосвязанных материалов, на сопротивление растяжению при изгибе монолитных слоев.

1. Определяем суммарное расчетное число приложений расчетной нагрузки к точке на поверхности конструкции за срок службы.
1. Рассчитываем приведенное к расчетной нагрузке среднесуточное (на конец срока службы) число проездов всех колес, расположенных по одному борту расчетного автомобиля, в пределах одной полосы проезжей части по формуле (2.9) [4].