Расчет моста через реку Суворощь в Дзержинском районе Нижегородской области

Курсовая работа

Расчет моста через реку Суворощь в Дзержинском районе Нижегородской области

строительство мост размыв В данной курсовой работе, выполненной на основе задания по дисциплинам «Инженерная гидрология» и «Инженерные сооружения в транспортном строительстве», выданного кафедрой Автомобильных дорог на тему: мост через р. Суворощь в Дзержинском районе Нижегородской области, разработан вариант схемы моста с применением типовых конструкций, назначена ширина моста, отметки конструкции, подсчитаны общий и местный размывы, определены объёмы строительных работ.

1. Исходные данные для проектирования

Категория дороги — III, габарит Г 10,75+2×1,5

Расход при РУВВ (общий) 235,8 м³/с Русловой 115,40 м³/с Левой поймы 52,8 м³/с Правой поймы 67,6 м³/с Расчетный уровень высокой воды 97,40 м Уровень межени за летний период 93,6 м Угол косины дороги к потоку 75⁰

Расчетный уровень высокого ледохода 97,25

Расчетный уровень низкого ледохода 93,85

Толщина льда по наблюдениям d 0,9 м Расчетная толщина льда d_p 0,72 м Размеры льдин 2х3

Средние скорости течения при РУВВ:

В русле 1,29 м/с На левой пойме 0,65 м/с На правой пойме 0,66 м/с Частота заполнения пойм 70%

Время подъема паводка над поймой 2−3 суток Длительность затопления поймы 5−7 суток Полнота паводка 0,7

Бытовая ширина русла В_б 25 м Ширина русла в расчетном створе В_р 22 м Геологические условия: паспорт скважины № 3.

Первый слой (h_сл=2,6 м) — супесь пластичная, коричневая с прослойками песка;

Второй слой (h_сл=6,2 м) — песок крупный, неоднородный, водонасыщенный;

Третий слой (h_сл=19,9 м) — глина полутвёрдая, коричневого цвета с прослоями алевритов, мергелей, в интервале 2,9 — 5,2 с включениями гравия.

2. Краткая характеристика района строительства

Строящийся объект — мост через реку Суворощь в Дзержинском районе Нижегородской области на дороге III технической категории. Область расположена в центре европейской части России. Граничит с Кировской, Костромская, Ивановская, Владимирская, Рязанская, Мордовская, Чувашская, Марий-Эл областями. Поверхность области — низменная, слабо всхолмленная равнина, приподнята над уровнем моря на 130−150 метров. Небольшие возвышения встречаются на юго-западе. Центральная и юго-восточная части области низменные.

Район строительства находится в II-ой дорожно-климатической зоне.

Климатические условия:

Климат области умеренно континентальный. Для него характерно сравнительно теплое лето и умеренно морозная зима с устойчивым снежным покровом.

Средняя температура по месяцам

Таблица № 2.1

По дорожно-климатическому районированию район строительства относится к II₂ дорожно-климатической зоне.

Средняя температура января -12,1⁰С, июля +17,9⁰С.

Абсолютный минимум-47⁰С, максимум +39⁰С Среднегодовая темпеатура +3,2⁰С Среднегодовое количество осадков 692 мм Суточный максимум осадков: 78 мм.

Преобладающее направление ветра за июнь — август: З.

Геологические условия:

Первый слой — супесь пластичная

Второй слой — песок крупный Третий слой — глина полутвёрдая Гидрологические характеристики:

Ширина русла — 26,4 м Скорость течения в русле — 2,4 м/с.

Толщина льда — 0,9 м.

3. Расчёт отверстия моста

Отверстие моста через равнинные реки рекомендуется назначать не менее ширины русла в бытовых условиях (В_рб) с учётом степени стеснения потока промежуточными опорами моста (). Мост с таким отверстием имеет максимальную величину общего размыва, что не всегда оказывается целесообразным.

Искусственное уширение русел под мостом путём устройства срезок является эффективным средством снижения общего размыва. Величина срезки не должна превышать возможного самоуширения русла, вызванного стеснением потока насыпями подходов. В этом случае срезка оказывается устойчивой и не заиливается в процессе эксплуатации.

Решаем вопрос о возможном уширении русла путём среза грунта. Эта возможность определяется соотношением вероятности подтопления пойм:

Р^ф_n% > P^т_n%, (3.1)

где Р^ф_n% = 70% - фактическая вероятность подтопления пойм;

P^т_n% — требуемая вероятность подтопления пойм;

P^т_n% определяется в зависимости от степени стеснения потока ().

(3.2)

По таблице 1 находим значение Р^Т_n% соответствующее в = 3,17:

Р^Т_n% =29

Таблица № 3.1

где Q = 138,64 — общий расчётный расход, м³/с

Q_рб = 43,70 — русловой бытовой расход, м³/с

70%<29%

Уширение возможно, определяем расчётную ширину русла под мостом :

м (3.3)

где к_п и к_р% — коэффициенты, учитывающие соответственно вероятность подтопления пойм и полноту расчётного паводка, определяются по формулам:

(3.4)

(3.5)

Определяем ширину расчётной срезки:

b_c = В_рм — В_рб = 26,4 — 15 = 11,4 м (3.6)

Устраивается срезка.

Отверстие моста назначают не меньше величины, определяемой по формуле:

(3.7)

где = 1,1 — гарантийный запас;

b_оп — суммарная ширина промежуточных опор, м

b_оп = 0,5 м

b_укр — ширина укреплений подошв конусов

b_укр = 1,0 м

m = 2 — коэффициент заложения откосов

h_пк — глубина воды у подошвы конусов при РУВВ, м

h_пк = 1,3 м Так как устраивается срезка, то необходимо произвести повторное определение коэффициента стеснения русла, и в дальнейших расчётах пользоваться полученной величиной :

(3.8)

где: — пойменный бытовой расход, м³/с:

м³/с (3.9)

где: и — соответственно расходы левой и правой пойм, м³/с;

и — соответственно ширина левой и правой пойм, м.

м³/с

4. Назначение отметки низа и верха конструкции

Отметка низа конструкции определяется по формуле:

H_нк=РУВВ_1%+h_м+h_в+h_зап, м (4.1)

где: h_м=0,5 м — подпор воды под мостом;

h_в=0,2 м — высота волны;

h_зап=0,3 м — технический запас;

H_нк=106,2+0,5+0,2+0,3=107,5 м

Отметка верха конструкции определяется по формуле:

H_вк= H_нк+h_пс+h_мп+h_поп, м (4.2)

где: h_пс=1,08 м — высота пролетного строения, м

h_мп=0,20 м — высота мостового полотна, м

h_поп = Г/2 · i =10,75/2 · 0,02=0,11 м (4.3)

H_вк=107,5+0,21+0,151+1,23=109,09 м.

5. Описание схемы моста

Принимается схема моста из трёх пролётов длиной по 18 м из ребристых балок таврового сечения с каркасно-стержневой арматурой.

Габарит моста Г = 10+2Ч1,0 м.

Береговые опоры — свайные двухрядные. Сваи сечением 35Ч35 см. Промежуточная опора — опора стенка.

Конструкция проезжей части состоит из:

— выравнивающего слоя — от 30 до 45 мм;

— оклеечной гидроизоляции- 5 мм «Технопластмост»;

— защитного слоя — 60 мм;

— асфальтобетонного покрытия — 90 мм.

6. Расчет общего размыва

Выбор способа расчета общего размыва у опор моста зависит от поступления наносов в створ мостового перехода. Условие поступления наносов выражается неравенством:

(6.1)

где: V_рб — скорость потока в русле,

V_рб = 2,4 м/с;

V_нер — неразмывающая скорость грунтов дна, м/с.

Все мостовые переходы могут быть разделены на четыре группы, характеризующиеся размывающей способностью расчетного паводка.

В курсовом проекте глубина общего размыва рассчитывается по формуле, соответствующей I группе мостового перехода.

Для связных грунтов дна (супесь пластичная):

м/с (6.2)

где: Н — глубина потока, Н =2 м

— коэффициент снижения размывающей скорости, (если поток влечёт частицы — = 1,4);

С_р — расчётное сцепление в грунте, кгс/см²;

С_р =3 кгс/см²

d_ср — средний размер частиц равен, мм;

м/с

V_р.б. = 2,4 м/с V_нер. = 1,08 м/с Условие выполняется, следовательно, наносы в створ мостового перехода поступают.

В случае невыполнения условия (6.1) донные наносы отсутствуют, тогда общий размыв определяется зависимостью:

h_р.м.= h_р.б. · ((в^0,89 -1)· П^0,5 +1) (B_р.б./(B_р.м. · (1 — л)))^0,67 (6.3)

h_р.б.=щ_р/В_р.б. =1,91 м (6.4)

л=Уb_оп/L=(0,5+0,5)/44,24=0,02 (6.5)

h_р.м.= 1,91· ((2,64^0,89 -1)· 0,8^0,5 +1) (15/(26,4 · (1 — 0,02)))^0,67 = 3,12 м.

Полученные значения представляют среднюю глубину в русле после достижения общего размыва. Определяется максимальная глубина в русле:

h_р.м.max = h_р.м + h_р.м · 0,15=3,12+3,12· 0,15=3,58 м (6.6)

K_ор = h_р.м.max./ h_р.б.?2 (6.7)

где: h_р.м.max — максимальная бытовая глубина в русле, м

K_ор = 3,58/ 1,91=1,87 м.

Отметка линии общего размыва определяется:

ЛОР = РУВВ — h_{р. м. max} (6.8)

ЛОР =106,2 — 3,58 = 102,62

7. Расчет местного размыва

Местный размыв возникает у преград, создающих сопротивление водному потоку. Такими преградами являются мостовые опоры, струенаправляющие дамбы и траверсы.

Наибольшая глубина местного размыва у опоры определяется в зависимости от режима наносов. Если средняя скорость потока на вертикали перед опорой (V) не превышает неразмывающую скорость грунтов дна (V_нер), то наносы поступают в воронку размыва. В этом случае глубину местного размыва определяют по формуле:

м (7.1)

где: b — средняя ширина опоры, м;

Н — глубина потока перед опорой, Н =2 м;

V — средняя скорость потока на вертикали перед опорой, м/с (принимаем равной V_р.б.);

V_в — средняя взмучивающая скорость турбулентного потока перед опорой, м/с;

К_ф — коэффициент формы опоры, К_ф=0,85;

К — коэффициент косины потока.

Средняя ширина опоры () определяется в соответствии с расчетной схемой (рис.) 1 по формуле:

(7.2)

Средняя взмучивающая скорость (V_в) определяется по формуле:

(7.3)

где: V_в.д. — донная взмучивающая скорость, м/с.

Для гладких русел (0,05 мм

(7.4)

м/с м/с.

Рис. 1. Схема к определению расчетной ширины опоры Коэффициент косины потока определяем по следующей зависимости:

(7.5)

м.

Определяем линию местного размыва:

м (7.6)

ЛМР=102,62−1,36=101,26 м.

8. Подсчет объемов работ

При подсчете объемов работ отдельно считают объемы работ для крайних и промежуточных опор, пролетных строений и объемы земляных работ.

Заключение

В курсовом проекте была принята схема моста из 3-х пролетов по 18 м длиной. Тип пролетного строения — ребристое таврового сечения. Длина моста — 54 м. Выполнен расчет и конструирование опор моста (крайней и промежуточной). Разработаны схемы опор, пролетного строения, схема моста и его план. Определены объемы строительных работ.

1. СНиП 2.05.03 — 84 Мосты и трубы / ГОССТРОЙ СССР — М ЦИТП ГОССТРОЯ СССР 1985 г. — 200 с.

2. СНиП 23−01−99* - Строительная климатология.

3. Разработка конструктивной схемы моста. Методические указания к курсовому проектированию. Н. Новгород 2009 г. -18с Лахов Я.П.

4. Назначение отверстие указание моста и расчет размывов. Методические указания к курсовому проектированию. Н. Новгород 2011 г. -19с Аполлонова А.В.