Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

707

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
06.12.2022
Размер:
5.71 Mб
Скачать

Площадь каждого бассейна F, км2, определяется планиметром или при помощи палетки по каждому варианту трассы. Длина главного лога L, км, определяется как длина тальвега Вв (рис. 2.24).

Уклон главного лога Jл равен отношению превышения между точками В и в к длине главного лога:

J =

Í Â Í â

,

(2.35)

ë

L

 

где НВ, Нв — отметки точек В и в; L — длина лога, м.

Рис. 2.24. План водосбора

В тех случаях, когда трасса пересекает продольный водораздел и нагорная сторона меняет свое положение по отношению к трассе, естественно, и бассейны размещаются по обе стороны трассы. На рис. 2.25 нанесены бассейны № 17–23 искусственных сооружений на участке трассы, пересекающей продольный водораздел. Бассейны № 17–20 расположены слева от трассы (по ходу километража), а бассейны № 21–23 — соответственно справа.

Иногда встречаются случаи, когда какой-либо бассейн представляет собой в то же время часть другого бассейна, расположенного по другую сторону трассы и являющегося таким образом составным из двух или нескольких бассейнов. Например, на рис. 2.26 представлен случай составного бассейна для сооружения № 1, в который входят бассейны № 1–4. Это необходимо учитывать при подборе типа и отверстия водопропускного сооружения, так как сооружение № 1 должно обеспечить пропуск расчетного расхода воды не только с бассейна № 1, но и с бассейнов № 2–4.

70

60

Рис. 2.25. Расположение бассейнов при пересечении трассой продольного водораздела

33

Рис. 2.26. Пример составного (сложного) бассейна

После установления границ бассейнов для каждого возможного искусственного сооружения на линии в зависимости от размеров бассейнов и от количества воды, которое может притекать с каждого бассейна к полотну дороги, должны решаться при проектировании вопросы о размещении искусственных сооружений.

Если лога явно выражены и находятся на значительном расстоянии друг от друга вдоль линии железной дороги, необходимость устройства искусственного сооружения на каждом из них очевидна. Если же лога расположены на небольшом расстоянии друг от друга, то путем устройства водоотводных канав можно обеспечить пропуск воды из нескольких бассейнов через одно соору-

жение (рис. 2.27). При устройстве продольного водоотвода расчетный расход должен быть не более 6 м3/с.

Рис. 2.27. Применение продольного водоотвода

Длина водоотводной канавы определяется по планшету. При значительных размерах канавы, помимо строительных затрат, необходимо учитывать и ежегодные расходы на содержание канавы.

Кроме того, незначительная разница отметок пониженных мест часто не дает возможности устройства водоотводных канав с необходимым продольным уклоном (не менее 2 ‰).

2.5.3.Расчет стока с малых водосборов

Взависимости от происхождения различают следующие виды стока: дождевой паводок (ливневый

сток) и весеннее половодье (сток от снеготаяния). Количество воды, притекающей с водосбора к водопропускному сооружению в единицу времени, называется расходом стока Q, м3/с.

Вероятность превышений расходов паводков и соответствующих им уровней воды на пике паводков следует принимать [4]:

– для линии III категории и выше — 1 : 100 (1 %) при расчетных паводков и 1 : 300 (0,33 %) при наибольших паводках;

– для линии IV категории — 1 : 50 (2 %) при расчетных паводках и 1 : 100 (1 %) при наибольших паводках.

34

В дипломном проектировании сток рассчитывается в соответствии с нормами главы СНиП 2.01.14–83 «Определение расчетных гидрологических характеристик» и Инструкцией по расчету ливневого стока воды с малых водосборов (ВСН 63–76) [18].

Расчет дождевых паводков. В курсовом проекте максимальный расход стока дождевых паводков вероятности превышения 1 % для водосборов с песчаными почвами можно определить по номограмме (рис. Е2) в зависимости от площади F водосбора и уклона J главного лога для конкретного ливневого района, соответствующего заданному району проектирования и устанавливаемого по карте-схеме (рис. Е1), и пяти групп климатических районов (табл. 2.20). Для определения расходов иных вероятностей превышения и в случае почв водосбора, отличных от песчаных, расход Qном, полученный по номограмме (см. рис. Е2), умножают на поправочный коэффициент kл (табл. 2.21),

т.е. Qp,℅ = Qном kл.

Пример. Определить расход стока дождевых паводков вероятности превышения р = 0,33 % для водосбора площадью F =

= 4,5 км2 в районе южнее Якутска. Грунты — суглинки, уклон главного лога J = 23 ‰.

По карте-схеме (см. рис. Е1) район строительства относится к 5-му ливневому району, который соответствует III группе климатических районов (см. табл. 2.20). В правой части номограммы на шкале F (см. рис. Е2) находим точку, соответствующую площади водосбора 4,5 км2, и через нее проводим вертикальную прямую до пересечения с линией, которая относится к 5-му ливневому району. Через полученную точку проводим горизонтальную прямую до пересечения со шкалой Y (точка а). В левой части номограммы на шкале J находим точку, соответствующую уклону лога 23 ‰, и через нее проводим вертикаль до пересечения с линией, у которой указана группа климатических районов — III. Через полученную точку проводим горизонтальную линию до пересечения со шкалой X (точка б). Соединяем точки а и б прямой и в месте пересечения со шкалой Q находим Qном = 26 м3/с. Вероятность превышения этого расхода составляет 1 %, и он соответствует песчаным и супесчаным грунтам. Для суглинистых грунтов при р = 0,33 % находим по табл. 2.20 поправочный коэффициент kл = 1,46. Искомый расход Qp,℅ = 26 · 1,46 = 38,0 м3/с.

Таблица 2.20

Ливневые и климатические районы

Номер ливневых районов

1, 2, 3

3а, 4

5, 6

7, 8, 9

10

Группа климатических районов

V

IV

III

II

I

Таблица 2.21

Поправочные коэффициенты к расходу стока дождевых паводков

Вероятность превышения

Грунты водосбора

 

Глинистые и

Песчаные и

Рыхлые

расхода Р, ℅

суглинистые

супесчаные

(осыпи)

 

0,33

1,46

1,39

1,32

1

1,05

1,00

0,96

2

0,88

0,84

0,80

Сток весеннего половодья. Этот вид стока определяют для районов, расположенных севернее штриховой линии, нанесенной на карту-схему изолиний элементарного модуля стока весеннего половодья (рис. Е3). Южнее этой линии учитывают только сток дождевых паводков как преобладающий. Расход стока весеннего половодья зависит от климатических условий района, которые определяют элементарный модуль стока, и от характеристик данного водосбора: размеров площади, заболоченности и озерности.

Элементарным модулем стока весеннего половодья Ср% называется расход воды, м3/с, стекающей во время снеготаяния с 1 км2 площади водосбора минимальных размеров (когда площадь водосбора стремится к нулю). Элементарный модуль стока вероятности превышения р = 1 % С1 % определяется по карте изолинии (рис. Е3). Расположенные в пределах водосбора болота и озера, аккумулируя талые воды, уменьшают расход стока весеннего половодья. В ходе проектирования озерность и заболоченность устанавливают по планам водосборов как выраженное в процентах отношение площади озер и болот к общей площади водосбора.

Вкурсовом проекте максимальный расход стока весеннего половодья вероятности превышения

р= 1 % определяют по номограмме (рис. Е4). Для определения расходов иной вероятности пре-

вышения расход, полученный по номограмме, умножают на поправочный коэффициент kc = 1,37 при р = 0,33 % и kc = 0,87 при р = 2 %. Если на планшете нет болот, то при использовании номограммы заболоченность условно принимают равной 1 %. При степени озерности более 20 % влия-

35

1000õ0,05

ние заболоченности в расчетах не учитывают и сток определяют по номограмме для озерности 20 % и заболоченности 1 %.

Пример. Определить максимальный расход стока весеннего половодья вероятности превышения р = 0,33 % для водосбора (см. предыдущий пример) при заболоченности 4,5 % и озерности 2 %.

По карте (см. рис. Е3) принимаем для района южнее Якутска элементарный модуль стока весеннего половодья С1 % = 2,5 м3/с·км2. На шкале F номограммы (см. рис. Е4) находим точку, соответствующую площади водосбора 4,5 км2, и через нее проводим вертикальную прямую до пересечения с линией элементарного модуля С1 % = 2,5. От найденной точки проводим горизонтальную линию до пересечения с вертикальной шкалой х (точка а). На шкале «Заболоченность» находим точку, соответствующую 4,5 %, проводим через нее вертикальную прямую до пересечения с линией 2 % озерности. Через точку пересечения проводим горизонтальную линию до пересечения со шкалой Y

(точка б). Соединяем точки а и б прямой и в месте ее пересечения со шкалой Q находим Q1 % = 8,0 м3/с.

Для Q0,33 % поправочный коэффициент kс = 1,37 и искомый расход Q0,33 % = 8,0 · 1,37 = 11,0 м3/с.

Врассмотренных примерах доминирующим является расход дождевых паводков, поэтому отверстие водопропускного сооружения рассчитывают исходя из этого расхода.

Вдипломном проекте определение расчетных расходов и объемов ливневого стока следует производить по ВСН 63–76 [18]. Порядок расчетов этим методом иллюстрируется следующим примером.

Пример. Расчет ливневого стока по ВСН 63–76. Железнодорожная линия (вариант № 1, ПК 41+25). Водоток — сухой лог.

Ливневый подрайон: № 10е (Новосибирская область, рис. Е5).

Расчетные данные.

1.Площадь водосбора: F = 0,05 км2 (площадь бассейна определяется по карте).

2.Длина водосбора по главному логу: L = 0,350 км (длину главного лога определяем по карте).

3.Тип водосбора — двускатный. Средняя ширина склонов:

B = F ; 2L

для односкатных водосборов

B = F ;

L

В= 20,050,35 = 0,071 км.

4.Средняя длина стекания по склонам при сумме длин логов промежуточной русловой системы ∑l = 0 км:

1000F

bс = 1,8(l + L) ;

b c = 1,8(0 + 0,35) = 79,37 м.

При расчете стока с односкатных бассейнов в формуле для bс вместо коэффициента 1,8 следует принимать коэффициент 0,9.

5. Средние уклоны главного лога и склонов:

Iл = 10 ‰ — уклон главного лога (определяют по карте как средний уклон лога от его ясно выраженного начала до проектируемого сооружения);

Iс = 8 ‰ — средний уклон склонов (определяют по картам или планам в горизонталях по направлению наибольшего уклона как среднеарифметическое из нескольких (4–6) определений.

6.Коэффициент гидравлической шероховатости русла главного лога mл необходимо принимать

взависимости от вида русла: mл = 20 (извилистое или заросшее ложе).

7.Коэффициент гидравлической шероховатости склонов бассейнов, для расчетов ливневого стока необходимо принимать по табл. 1 [18]: mc = 20.

36

8.Среднее относительное заложение откосов берегов главного русла α следует принимать: α = 2,5 (для средних условий).

9.Категорию впитывания плотных почв и грунтов на поверхности необходимо определять по их виду, неплотных почв и грунтов на поверхности — по процентному содержанию песка (табл. 2 [18]): расчетная категория почвы — III (суглинок).

10.Влияние заболоченности и озерности определяют в зависимости от процента площади болот и озер в общей площади водосборного бассейна. В рассматриваемом примере Б = 0 %, Оз = 0 %.

11.Наибольший линейный размер бассейна D определен по карте или плану как наибольшее расстояние между границами водосбора.

12.Коэффициент неравномерности распределения осадков γ зависит от размера D и района проектирования и определяется по табл. 5 [18] γ = 0,99.

Расчет расходов и объемов ливневого стока.

1. Вычисляем время, необходимое для установления полного стока на склонах бассейна (tсо) при интенсивности водоотдачи α1 = 0,5 мм/мин, по формуле

 

 

 

 

18,6õb0,4

 

 

 

 

 

tсо =

c

 

,

 

 

 

[f (Ic )]0,4 õmc

0,4

 

18,6

= 14,9 (по табл. 1 прил. 3 [18]);

 

[f (Ic )]0,4

 

b

0,4

 

 

 

 

 

c

 

= 1,74 (по табл. 2 прил. 3 [18]);

 

m

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

t= 14,9 · 1,74 = 25,93 мин.

2. Определяем безразмерные характеристики

tâ

и λо:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

tâ

 

=

 

60

 

= 2,31;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

25,93

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

1/6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 1+ α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

69

 

 

 

1+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

λо =

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

;

 

 

 

 

 

 

më 3/ 4

 

 

F1/ 4

Ië3/8

tco

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

694

1+ α2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 9,52 (по табл. 3 прил. 3 [18]);

 

më 3/ 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+

l 1/6

= 1,0 (по табл. 4 прил. 3 [18]);

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F1/4 = 0,47 (по табл. 5 прил. 3 [18]); Iл3/8 = 2,37 (по табл. 5 прил. 3 [18]);

1 λо = 9,52 0,35 0,47 2,37 25,93 = 0,025 .

3.На номограмму (рис. 2 прил. 5 [18]) наносим необходимую для дальнейших подсчетов точку

Вс координатами:

tâ = 2,31 и λо = 0,025.

tñî

4. На бланк косоугольного графика (рис. 3 прил. 5 [18]) накладываем прозрачную бумагу, чертим ось ординат и переносим точку А, нанесенную на бланк графика.

37

5. На прозрачной бумаге в осях косоугольного графика строим кривые α1 = f (tв) для вероятно-

сти

 

1

и

1

по значениям α1 и tв (прил. 1 [18]).

 

 

100

300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результаты занесены в таблицу для ливневого района № 10е и III категории грунта.

 

 

 

 

 

 

 

Значения α1 и tв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tв

а1 при р1 %

 

а1 при р0,33 %

 

 

 

 

 

 

 

0

4,39

 

5,13

 

 

 

 

 

 

 

5

3,17

 

3,71

 

 

 

 

 

 

 

10

2,48

 

2,91

 

 

 

 

 

 

 

20

1,68

 

1,98

 

 

 

 

 

 

 

30

1,24

 

1,47

 

 

 

 

 

 

 

45

0,85

 

1,02

 

 

 

 

 

 

 

60

0,63

 

0,76

 

 

 

 

 

 

 

120

0,32

 

0,4

 

 

 

 

 

 

 

180

0,17

 

0,23

 

 

 

 

 

 

 

240

0,11

 

0,15

 

6.Прозрачную бумагу с кривыми накладываем на номограмму (рис. 2 прил. 5 [18]) так, чтобы точка А совпала с точкой В, а ось ординат на прозрачной бумаге — с направлением оси ординат номограммы.

7.В точках С100 и С300, где кривые α1 = f(tв) ближе всего подходят к ненадписанным поперечным кривым на рис. 2 [18], определяем значения φ:

1/100 φ = 0,9;

1/300 φ = 1,0.

8. Определяем значения α1 и tв, соответствующие точке С:

– для вероятности превышения 1 %

а1 = 2,8 мм/мин, tв = 9,0 мин;

– для вероятности превышения 0,33 %

а1 = 3,0 мм/мин, tв = 10,0 мин.

9. Определяем расход Q и объем ливневого стока W. Расход Q определяется по формуле

Q = 16,7 a1 φ F γ δбо,

где 16,7 — коэффициент, увязывающий принятые размерности величин, входящих в формулу; a1 — расчетная интенсивность водоотдачи, мм/мин; ϕ — коэффициент полноты стока; F — площадь водо-

сбора, км2; γ — коэффициент, учитывающий неравномерность распределения осадков по площади бассейна; δбо — коэффициент озерности и заболоченности (табл. 6 [18]).

Q100 = 16,7 2,8 0,9 0,05 = 2,1 м3/с;

Q300 = 16,7 3,0 1,0 0,05 1,0 = 2,51 м3/с. Объем ливневого стока W определяется по формуле

W = 1000 a1 tв F γ ,

где 1000 — коэффициент, увязывающий принятые размерности величин, входящих в формулу; tв

— расчетное время водоотдачи, мин.

W100 = 1000 2,8 9,0 0,05 0,99 = 1247,4 м3;

W300 = 1000 3,0 10 0,05 0.99 = 1485 м3.

Расход и объем стока с вероятностью превышения один раз в 100 лет (Q100 и W100) служит для подбора отверстия водопропускных искусственных сооружений.

Расход и объем стока с вероятностью превышения один раз в 300 лет (Q300 и W300) служит для определения минимальной высоты насыпи перед выбранным отверстием искусственного сооружения.

Расчет снегового и ливневого стока при курсовом и дипломном проектировании можно произвести только для одного бассейна с определением доминирующего стока. Для остальных бассейнов расчетный и максимальный расходы воды допускается определять для каждого бассейна по номограмме преобладающего стока.

38

2.5.4. Определение отверстий и выбор типа малых водопропускных сооружений

Отверстия малых водопропускных сооружений подбирают по графикам их водопропускной способности (рис. Ж1–Ж8) [8]. Принятое отверстие должно обеспечивать сохранность водопропускных сооружений и подходных насыпей при расчетном и наибольшем расходах воды.

Обеспечение сохранности труб. В ходе проектирования, при подборе типа и отверстия ИССО, необходимо соблюдение следующих условий:

1)отверстие трубы (см. рис. Ж1–Ж4) подбирают таким образом, чтобы расчетный расход находился в зоне расчетных расходов, ограниченной на графиках линией со штриховкой вниз. Значения 2Q и 3Q по оси абсцисс в указанных приложениях соответствуют водопропускной способности двух- и трехочковых труб;

2)высота насыпи в месте расположения сооружения должна удовлетворять конструктивным требованиям, т.е. должна быть обеспечена минимальная высота насыпи для размещения труб

hконстр.

Минимальная высота насыпи у трубы определяется по формуле

hконстр = ho + δ + hзасып – (hш + hбал+ hслив),

(2.36)

где ho — высота трубы в свету, м; δ — толщина перекрытия или свода трубы, м (табл. К1–К3); hзасып — минимальная толщины засыпки над трубой, м (1,0 — для бетонных и железобетонных; 1,2

— для металлических гофрированных труб); hш — толщина шпалы, м (0,18 — для деревянных; 0,23 — для железобетонных); hбал — толщина балласта под шпалой, м (прил. Л); hслив — высота сливной призмы, м (0,15 — для однопутных железных дорог; 0,2 — для двухпутных линий).

Высота трубы в свету (ho) для круглых труб соответствует диаметру трубы, а для прямоугольных принимается по табл. К2–К3 [9].

В проектах типовых труб указывается наибольшая высота насыпи. При естественных нескальных основаниях для круглых железобетонных труб диаметром 1 м эта высота равна 6 м; для этих же труб большего диаметра и всех других железобетонных и бетонных труб — 19 м; при скальных и свайных основаниях — соответственно 5,5 и 16–18 м в зависимости от отверстия трубы. Предельная высота насыпи для размещения металлических гофрированных труб:

– отверстие трубы, м

1,5

2,0

3,0;

– предельная высота насыпи, м

7,4

4,5

4,7.

Обеспечение сохранности мостов. При проектировании рекомендуется использовать следующие схемы разбивки отверстия моста на пролеты:

1)6,0 м × n; 2) 9,3 м × n; 3) 11,5 м × n;

4)9,3 + 13,5 м × m + 9,3 м; 5) 11,5 + 16,5 м × m + 11,5 м,

где n — общее число пролетов в схеме моста; m — число внутренних пролетов.

Графики водопропускной способности эстакадных мостов указанных схем для разных высот подходной насыпи приведены на рис. Ж5–Ж8 [8]. Схема наиболее эффективного использования многопролетных мостов эстакадного типа приведена на рис. Ж10.

При высоте насыпе более 7–8 м проектируют железобетонные мосты с массивными опорами и обсыпными устоями (рис. 2.28). Водопропускную способность таких мостов можно определить в зависимости от ширины русла по дну bдн и напора Н (рис. Ж9) [8].

Рис. 2.28. Железобетонный мост с массивными опорами и обсыпными устоями

39

Сохранность пролетного строения и других элементов моста достигается соответствующим расположением их над уровнем воды при входе потока под мост. Проектная отметка в уровне бровки земляного полотна (рис. 2.29) должна удовлетворять условию

Нбр Нл + hвх + m + c d,

(2.37)

где Нл — отметка лога при входе в сооружение, м; hвх — глубина потока при входе под мост, которую приближенно принимают по значению напора hвх = (0,75–0,85)Н, м; m — возвышение низа проверяемого элемента над уровнем воды, м; c — расстояние от низа проверяемого элемента до подошвы рельса, м; d — расстояние от подошвы рельса до бровки земляного полотна, м.

Рис. 2.29. Проверка сохранности элементов моста

Возвышение низа пролетных строений мостов (m) при пропуске расчетного расхода принимается m = 0,5 м (глубина подпертой воды не более 1 м) и m = 0,75 м (глубина подпертой воды более 1 м). Строительная высота пролетных строений для железобетонных мостов приведена в табл. 2.22.

Таблица 2.22

Строительная высота пролетных строений

L, м

6,0

9,3

11,5

13,5

16,5

18,7

23,6

27,6

34,2

c, м

0,95

1,4/1,1

1,55/1,2

1,7/1,3

1,9/1,5

2,05

2,35

2,75

2,94

Примечание. В числителе — для ребристых пролетных строений; в знаменателе — для пролетных строений в виде пустотных плит.

Предотвращение затопления земляного полотна. Для предохранения насыпи на подходах к водопропускному сооружению от затопления бровки земляного полотна должна возвышаться над уровнем подпертой воды при пропуске наибольшего расхода не менее 0,5 м, т.е. проектная отметка насыпи Нбр в пределах разлива воды должна удовлетворять условию

Нбр Нл + Н+ 0,5,

(2.38)

где Н— напор при пропуске наибольшего расхода.

2.5.5. Выбор типа водопропускных сооружений

На выбор типа и размера ИССО влияют следующие факторы: расчетный расход воды; высота насыпи в месте размещения водопропускного сооружения; целесообразность уменьшения числа типов и размеров сооружений на проектируемой дороге; возможность применения индустриальных методов возведения сооружений.

При подборе водопропускного сооружения необходимо, чтобы расход принятого сооружения был не меньше расчетного расхода и удовлетворял условию пропуска расчетного расхода в безнапорном режиме.

Высота насыпи в месте проектирования ИССО должна удовлетворять конструктивным требованиям для размещения водопропускного сооружения и быть достаточной для предотвращения затопления земляного полотна.

Если высота насыпи недостаточна для размещения ИССО, то можно принять одно из следующих решений:

сместить трассу в плане в низовую сторону по косогору и тем самым увеличить высоту насыпи (рис. 2.30);

поднять проектную линию продольного профиля при неизменном плане линии, если это не приводит к значительному увеличению объема земляных работ (рис. 2.31);

40

взамен одноочковой использовать двухили трехочковую трубу при меньшем отверстии каждого очка и соответственно меньшей высоте трубы;

углубить русло с соответствующим понижением отметок лотка и уровнем подпертой воды (рис. 2.32);

увеличить число пролетов моста, следовательно, и отверстие. При снижении скорости течения воды под мостом, соответственно, уменьшается напор и требуемая высота насыпи.

На электрифицированных линиях укладка металлических труб допускается только при устройстве дополнительной (кроме оцинковки) защиты от коррозии, вызываемой блуждающими токами.

При длине трубы 20 м и более отверстие ее должно быть не менее 1,25 м (1,0 м — при длине до 20 м). В районах со средней температурой воздуха наиболее холодной пятидневки ниже –40 ºС отверстие трубы следует принимать не менее 1,5 м независимо от длины трубы.

Применение труб не допускается при наличии на водотоках ледохода и карчехода, а также в местах возможного возникновения селей и образования наледей. В виде исключения в местах возможного образования наледей может быть допущено применение прямоугольных бетонных труб (шириной не менее 3,0 м и высотой 2,0 м) в комплексе с постоянными противоналедными сооружениями.

На заболоченных участках при насыпях высотой до 8 м эффективно применение свайноэстакадных мостов. Применение мостов такого типа экономически целесообразно при пропуске больших расходов, которые не могут быть пропущены трубами. Такие мосты можно применять при небольших насыпях, когда невозможно разместить трубы необходимых размеров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.30. Увеличение высоты насыпи

Рис. 2.31. Увеличение высоты насыпи

изменением плана трассы:

 

за счет изменения продольного

а — план трассы; б — продольный

профиля трассы железной дороги

профиль трассы 1; в — то же трассы 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.32. Схема углубления русла под мостом

При высоте насыпи более 8 м эффективнее сооружать водопропускные трубы. Лишь при больших расходах, которые не могут быть пропущены двухочковыми трубами самых больших отверстий, возводят железобетонные мосты.

При проектировании ИССО в сейсмически опасных районах (при силе толчков, превышающих 8 баллов по шкале Рихтера) целесообразно вместо труб и малых мостов (железобетонных и СЭМ) применять металлические мосты.

По каждому варианту все данные об искусственных сооружениях представляют в табличной форме (табл. И3).

Пример 1. Требуется выбрать тип и отверстие водопропускного сооружения при следующих исходных данных: расчетный расход водосбора Q1℅ = 11,1 м3/с; наибольший расход Q0,33℅ = 15,4 м3/с.

41

Отметки: лога Нл = 202,50 м, проектной линии по оси водотока Нбр = 205,10 м. Высота насыпи по оси водотока равна 205,10 – 202,50 = 2,60 м. Категория линии — III. Путь уложен на деревянных шпалах при толщине балласта под шпалой 0,45 м (прил. Р). По графику (см. рис. Ж2) подбираем круглую железобетонную трубу. Одноочковая труба непригодна, так как при отверстии 2 м она пропускает расчетный расход не более 7,8 м3/с. Поэтому выбираем двухочковую трубу отверстием 2 × 2 м, которая пропускает расчетный расход 11,1 м3/с при напоре Н = 1,65 м, а наибольший расход 15,4 м3/с при напоре Н = 2,05 м. Минимальная высота насыпи составит (по формуле 2.37): hк = 2,0 + 0,16 + 1,0 – (0,18 + 0,45 + 0,15) = = 2,38 м. Значение δ в примере принимается по табл. К1 в зависимости от высоты насыпи и отверстия

трубы. Высота насыпи 2,60 м позволяет по конструктивным условиям применить трубу диаметром 2 м.

Проверяем незатопляемость земляного полотна по условию (2.38): 205,10 > 202,50 + 2,05 + 0,5. Условие выполняется (205,10 > > 205,05), следовательно, круглая двухочковая железобетонная труба отверстием 2 × 2 м может быть размещена на данном водотоке.

Пример 2. Требуется подобрать тип и отверстие водопропускного сооружения при Q1 % = 30,8

м3/с; наибольший расход Q0,33 % = 39,1 м3/с. Остальные исходные данные те же, что и в примере 1. Использовать круглые трубы не удается, так как даже трехочковые трубы пропускают расчетный

расход не более 23 м3/с (железобетонные отверстием 3 × 2 м) и 16 м3/с (металлическая отверстием 3 × 2 м; принять трехочковую металлическую трубу отверстием 3 × 3 м нельзя, поскольку не позволяет высота насыпи 2,60 м). Учитывая относительно большие расходы водотока и сравнительно малую высоту насыпи, по графику водопропускной способности эстакадных мостов (см. рис. Ж5, б) определяем, что расчетный расход 30,8 м3/с и наибольший расход 39,1 м3/с могут быть пропущены трехпролетным мостом 3 × 6 м при напоре Н = 1,45 м и Н= 1,70 м. Принять двухпролетный мост 2 × 6 м нельзя, поскольку при этом Н= 2,37 м, что недопустимо при насыпи высотой 2,60 м.

Проверяем достаточность возвышения пролетных строений моста над уровнем воды по условию (2.37). Глубину воды при входе под мост определяем по напору: hвх = (0,75–0,85)Н. При пропуске расчетного расхода hвх = 0,8Н = 1,16 м, а при наибольшем расходе hвх= 0,8H= 1,36 м. Строительная высота пролетного строения длиной 6 м равна 0,95 м (табл. 2.22). Условие (2.37) при этих данных выполняется как при расчетном расходе: 205,10 > 202,50 + 1,16 + 0,75 + 0,95 – 0,78, так и при наибольшем расходе: 205,10 > 202,50 + 1,36 + 0,25 + 0,95 – 0,78. Проверка незатопляемости земляного полотна должна удовлетворять условию (2.38): 205,10 > 202,50 + 1,70 + 0,5. Условие выполняется (205,10 > 204,70).

При подборе отверстия данного моста использован график водопропускной способности мостов при высоте 3 м. Поскольку фактическая высота насыпи равна 2,6 м, принятые в расчете значения напора Н и Ннесколько завышены, что обеспечило некоторый запас при проверке условий (2.37) и (2.38). При необходимости уточнения расчетов следовало определить значения напора при насыпи высотой 2 м (см. рис. Ж5, а): Н = 1,25 м, Н= 1,47 м и найти напор при фактической высоте насыпи 2,6 м путем интерполяции. Следовательно, на данном водотоке можно разместить трехпролетный эстакадный мост 3 × 6 м.

Пример 3. Требуется выбрать тип и отверстие сооружения при высоте насыпи по оси водотока 9 м

(Нл = 202,50 м и Нбр = 211,50 м) и расходах Q1 % = 59,1 м3/с; наибольший расход Q0,33 % = 82,2 м3/с.

В данном примере можно рассмотреть вариант применения железобетонного моста с обсыпными устоями (см. рис. 2.28). По условиям пропуска наибольшего расхода 82,2 м3/с может быть принят мост, при котором ширина русла по дну bдн = 6 м (см. рис. Ж9). В этом случае напор Н= 3,8 м, что удовлетворяет условию (2.37): 211,50 > 202,50 + 3,80 + 0,5. Условие выполняется (211,50 > 206,80). Как следует из рис. 2.28, при значениях bдн = 6 м и высоте насыпи hн = 9 м полная длина моста

L = bдн + 2 1,5 6 + 2 1,75(hн – 6) + 2;

L = 6 + 2 9 + 2 1,75(9 – 6) + 2 = 6 + 18 + 10,5 + 2 = 36,5 м.

2.6. Капитальные вложения в строительство новой железной дороги

2.6.1. Структура капитальных вложений

При оценке коммерческой состоятельности инвестиционных проектов новой железной дороги инвестиционные издержки в основной своей массе состоят из капитальных вложений. Капиталь-

42

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]