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

книги / Установление расчетного расхода при проектировании мостовых переходов

..pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
5.54 Mб
Скачать

 

По таблице Фостера-Рыбкина (прилаж.2) находим коэффициент

с р

в

зависимости от полученного

значения

коэффициента асиммет­

рии

С д и принятой вероятности превышения

р = 2%. Коэффи­

циент

ср

определяем путем интерполяции табличных значений:

 

 

 

 

qo

 

 

 

 

 

 

 

1,6

2,73

 

X_ _QA08I.OJ O5_ _ Q04Х,

 

 

 

1.7

2.78

 

 

0,1

 

 

 

 

qo = 2,73 + 0,041 = 2,771

 

 

 

0,1

0,05

 

 

 

0,081

X

 

 

 

 

 

Вычисляем по формуле (10)

расчетный расход

2$-ной вероят­

ности превышения

 

 

 

 

 

Q

= Qo (<PCV + I) = 926

(2,771.0,559

+ I)

= 2360,4 м3/с .

P Принимаем

VQp= <2360 м3/с .

 

 

 

 

По формуле

(12) определяем стандартную ошибку Д Q p .

Коэффициент Е

находим путем интерполяции табличных значений

для

вероятности превышения р

- 2% (см .табл.2 ).

 

 

 

С

 

Е

 

 

 

 

 

 

0,4

-

0,60

х = -ОлИЗаОлЗа- = 0,207.

 

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

0.6

-

0.86

£

= 0,60 + 0,207

= 0,807.

 

 

0,2

-

0,26

 

 

 

 

 

0,159

-

X

 

 

 

 

Тогда

 

 

 

 

л

F

_

0,807

 

о

&Qp = W

Q p =

 

2360 " 373,5 ~

374 " /0 -

Величина

0,2

Qp = 0,2,2360

= 472 м^/с.

 

Получили

 

0,2 Q p

(374 м3/с <

472 м3/с ) .

Следовательно, длительность заданного ряда годовых максималь­ ных расходов является достаточной для надежного определения расчетного расхода.

21

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО РАСХОДА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ

КРИВЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Определение расчетного расхода с использованием указанных

кривых производят в следующей последовательности.

 

 

 

I .

Наблюденные на водомерном посту годовые максимальные

расходы

Q t- располагают в убывающем порядке

(графа 3

табл.6),

причем каждому расходу присваивают свой порядковый номер и ука­

зывают соответствующий календарный год (графы I

и 2 табл.6).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

6

К определению расчетного расхода с использованием

 

 

теоретических интегральных кривых распределения

 

 

 

Jfi

Годы

8

- Ж

Модульные

*

-

1

01

Эмиирическ

ряда

наблю­

коэффи­

 

 

 

/>Г'

вероятное!

дений

в

убываю­

циенты

+

-

 

превышения

 

 

щем по­

к -

Qi

 

\

модульных

 

 

рядке

 

 

 

 

коэ:рфициен1

 

 

 

 

K i~Qo

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

3

4

 

5

 

6

7

 

8

 

 

 

Р гт7су х

^ m a x

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

О .

к

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.men

s men

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P < i

 

ф ( « г ' ) Z f r r ' f

 

2.

Подсчитывают величину 22 Qi

. м3/с .

 

 

 

 

 

3. Определяют среднее

арифметическое

значение ряда

0 о

,

м3/с , по формуле

( I ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Вычисляют модульные коэффициенты Ki

по формуле

(2)

и

результаты расчетов заносят в графу 4 табл.6.

 

 

 

 

Контроль правильности расчетов

 

 

 

 

 

 

 

EKi = /7.

4

22

5. Определяют величину

- I и результаты расчетов за­

носят в графы

5 и 6 табл.6.

 

Контроль

правильности расчетов

£ ( K i - » - » •

6 . Подсчитывают величину (

- I ) 2

(графа 7 табл.6), а

затем находят ZZ (/< £

- I ) 2.

 

Cv

 

 

7 . Определяют коэффициент вариации

по формулам

(4)

или (5) (в зависимости от

числа

членов ряда

П ).

 

8. Находят эмпирическую вероятность

превышения р^

мо­

дульных коэффициентов для каждого года наблюдений по формуле

Н.Н.Чегодаева

 

 

 

 

 

 

 

р

т - о,з

 

 

( 13

)

 

 

--------------------- юо%,

 

 

где ПГ)

 

1

П + 0,4

 

 

 

 

- порядковый номер члена ряда модульных коэффициентов

при расположении членов в убывающем порядке (графа I

табл.6).

 

Величину

р

по формуле (13) следует определять с

точ­

 

ностью до 0,1 $ . Результаты расчета величины р

заносят

в

 

графу 8 табл.6 .

 

 

 

 

 

 

9. На клетчатку вероятностей нормального распределения

 

(рис.З)

наносят

значения модульных коэффициентов

K i

(графа

4

табл.6) и их эмпирической вероятности превышения

 

(графа 8

табл .6). Полученные

точки соединяют ломаной линией с/3

. Эта

 

линия при бесконечном увеличении числа членов ряда обращается в кривую, которая представляет собой эмпирическую кривую веро­

ятностей превышения. Ее называют также эмпирической кривой обес­ печенности или эмпирической интегральной кривой распределения

(см. п

.1 ).

 

 

 

 

10

.

На

ту же клетчатку вероятностей наносят

теоретические

интегральные кривые распределения С.Н.Крицкого и М.Ф.Менкеля

для подсчитанного значения коэффициента вариации

Су

и задан­

ных отношений

, равных 1 ,0 ; 1,5; 2,0 и 3 ,0

( Cg

- коэф­

фициент асимметрии).

Ординаты теоретических интегральных кривых распределения приводятся в прилож. 3, 4, 5 и 6.

Если коэффициент вариации Су , вычисленный по формулам

(4) или (5 ), не совпадает с приведенными в прилож, 3 ,4 ,5 и 6

23

значениями этого коэффициента, то ординаты теоретических ин­ тегральных кривых распределения К следует находить путем интерполяции и определять их с точностью до сотых (например,

К= 2 ,1 6 ).

Ординаты К сводят в табл. 7, по данным которой строят теоретические интегральные кривые распределения.

Таблица 7

Форма таблицы ординат теоретических интегральных кривых распределения К

Cs

Р

%

 

С</

 

 

 

1,0

1,5

|

2,0

|

3,0

1

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

50

 

 

 

 

 

 

60

 

 

 

 

 

 

70

 

 

 

 

 

 

75

 

 

 

 

 

 

80

 

 

 

 

 

 

90

 

 

 

 

 

 

95

 

 

 

 

 

 

97

 

 

 

 

 

 

99

 

 

 

 

 

 

На рис.З в качестве

иллюстрации пунктирной линией показа­

на одна из четырех теоретических интегральных кривых распреде­

ления. Она соответствует

отношению

 

= 1,5 .

 

 

I I .

Устанавливают, какая

из четырех нанесенных на клетчат­

ку вероятностей теоретических интегральных кривых распределе­

ния меньше

всего отклоняется от эмпирических точек. Эту кривую

принимают

за расчетную.

 

 

 

 

 

25

Теоретическая интегральная кривая распределения, показан­ ная на рис.З, сравнительно мало отличается от эмпирических то-

1,0; 2,0 и 3,0, будут сильнее отличаться от эмпирических то­ чек, то за расчетную следует принять кривую, изображенную на рис.З.

12. По расчетной кривой в зависимости от принятой вероят­

ности превышения

р

определяют расчетное

значение модульного

коэффициента Кр .

 

 

 

Cv

13.

По известному значению коэффициента вариации

из отношения

,

соответствующего расчетной кривой распре­

деления,

находят7 коэффициент асимметрии C j .

 

 

14.

Определяют расчетный расход

Q ^

, MJ/C , по формуле

 

 

 

Op = Kp Q0 .

(

и

)

Полученный расход округляют до числа,

кратного 5 или

10.

15.

Но формуле

(12) определяют стандартную ошибку

д О р

и проверяют, соблюдается ли условие

( I I ) .

 

 

 

П р

и м е р

2.

Определить расчетный расход в створе

мос­

тового перехода, который проектируется через реку Б и является участком автомобильной дороги I технической категории. На реке в непосредственной близости от створа мостового перехода (на расстоянии S = 1 ,6 км выше по течению) имеется водомерный пост с многолетним рядом наблюдений. В табл.8 приведены значе­

ния годовых максимальных уровней воды в реке X i

я

соответст­

вующих им расходов

за период с 1954 по 1991

г . ,

то есть

за Г) = 38 лет.

 

 

 

Расчетный расход определяем методом математической ста­ тистики с использованием теоретических интегральных кривых распределения С.Н.Крицкого и М.Ф.Менкеля. Так как проектируе­ мый мостовой переход находится на автомобильной дороге I тех­

нической категории,

то принимаем вероятность

превышения расчет­

ного расхода р

равной 1%,

 

Наблюденные годовые максимальные расходы

располага­

ем в убывающем порядке (графа 3 табл.9 .) . Каждому расходу при­ сваиваем свой порядковый номер и указываем соответствующий ка­

лендарный год (графы I и 2 табл.9). 26

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица &

 

Значения годовых максимальных уровней воды и расходов в реке Б.

 

п/п

Годы

Отметки

Расходы Q.)

X

Годы

Отметки

Расходы Q •,

наблюдений

уровня воды

м3/с

наблюдений

уровня воды

м3/с

 

 

в реке

 

 

в реке

 

 

* г .

м

 

 

 

Z i > 4

4

1

2

 

3

4

1

2

3

1

1954

123,25

1530

20

1973

126,05

5610

2

1955

125,10

3750

21

1974

122,60

1070

3

1956

122,45

1010

22

1975

124,72

3250

4

1957

126,32

6240

23

1976

123,85

2030

5

1958

124,81

3410

24

1977

125,62

4770

6

1959

127,15

8420

25

1978

122,55

1080

7

1960

125г35

4290

26

1979

126,50

6610

8

1961

122,81

1220

27

1980

127,42

9420

9

1962

123,70

1940

28

1981

125,81

5150

10

1963

121,92

750

29

1982

124,35

2720

11

1964

124,51

2920

30

1983

122,92

1280

12

1965

126,75

7280

31

1984

121,50

560

13

1966

123

58

1820

32

1985

123,62

1860

14

1967

125,24

4090

33

1986

126,91

7620

15

1968

126,15

5820

34

1987

122,35

880

16

1969

124,26

2630

35

1988

125,50

4510

17

1970

127,30

8960

36

1989

124,11

2400

18

1971

123,51

1750

37

1990

123,96

2240

19

1972

125,44

4430

38

1991

125,75

5020

го

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

 

 

Определение расчетного расхода с использованием-

 

 

 

теоретических интегральных кривых распределения

 

 

 

Годы

Расходы Модуль-

Ki - 1

 

 

 

Эмпиричес­

члена наблю­

Qi ,чт!р), ные

+

 

 

 

кая

вероят­

ряда

дений

в убыва­ коэффи­

 

 

i

ность

превы­

 

 

ющем

циенты

 

 

 

шения модуль

 

 

порядке

K . . 9 i

 

 

 

 

ных коэффи­

 

 

 

'

 

g

циентов

 

 

 

KL ' Q 0

 

 

p i

. %

 

 

 

 

 

 

1

2

3

 

4

5

6

 

7

 

8

1 '

1980

9420

2,553

1,553

 

,4118

1,8

 

2

1970

8960

2,428

1,428

 

,0392

4,4

 

3

1959

8420

2 282

1,282

 

,6435

7,0

 

4

1986

7620

2

065

1,065

 

,1342

9,6

 

5

1965

7280

1,973

0,973

 

,9467

12,2

 

6

1979

6610

1 791

0,791

 

,6257

14.8

 

7

1957

6240

1,691

0,691

 

,4775

17.4

 

8

1968

5820

1,577

0,577

 

 

3329

20,0

 

9

1973

5610

1 520

0,520

 

 

2704

22,6

 

10

1981

5150

1 395

0,395

 

 

1560

25 г3

 

11

1991

5020

1,360

0,360

 

 

1296

27.9

 

12

1977

4770

1,293

0,293

 

 

0858

30.4

 

13

1988

4510

1,222

0,222

 

 

0493

33.1

 

14

1972

4430

1,200

0,200

 

 

0400

35.7

 

15

1960

4290

1,162

0,162

 

 

0262

38.3

 

16

1967

4090

1

108

0,108

 

 

0117

40.8

 

17

1955

3750

1,016

0,016

,076

 

0002

43.5

 

18

1958

3410

0

924

 

_

0058

46.1

 

19

1975

3250

0,881

 

|,119

0142

48.7

 

20

1964

2920

0,791

 

,209

О

0437

51.3

 

21

1982

2720

О 737

 

,263

"

0692

53.9

 

22

1969

2630

0,713

 

,287

 

0824

56

5

 

23

1989

2400

0,650

 

,350

 

1225

59.1

 

24

1990

2240

0,607

 

,393

.

1544

61.7

 

25

1976

2030

0,550

 

,450

2025

64.3

 

26

1962

1940

0,526

 

,474

О

2247

66.9

 

27

1985

1860

0,504

 

,496

О

2460

69.5

 

28

1966

1820

О 493

 

,507

-

2570

71.1

 

29

1971

1750

0,474

 

526

 

2767

74.7

 

30

1954

1530

0,415

 

585

 

3422

77.3

 

31

1983

1280

0,347

 

653

_ 4264

79.9

 

32

1961

1220

0,331

 

669

О 4476

82.5

 

33

1978

1080

0,293

 

707

'

4998

85.1

 

34

1974

1070

0,290

 

710

 

5041

87.7

 

35

1956

1010

О 274

 

726

 

5271

90.3

 

36

1987

880

0,238

 

762

 

5806

92.9

 

37

1963

750

0,203

 

797

 

6352

95.6

 

38

1984

560

О 152

 

848

 

7191

98.2

 

 

 

140340

 

 

$(К г1)= О, 026 п

 

 

 

 

 

 

 

2/<г=Э8,029

 

 

<- О

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16,7620

 

 

28

Подсчитываем величину Z l Q f

Она получилась равной

140340 м3/ с .

 

 

1

 

 

 

 

По формуле

(I)

определяем среднее

арифметическое

значе­

ние ряда

п

 

 

 

 

 

 

 

Q

-

- п

 

140340

 

3693

о

 

 

---------—------ ---

М/ с .

 

 

 

П

 

 

38

 

 

 

 

Вычисляем по формуле

(2)

модульные коэффициенты

и

результаты расчетов заносим в графу 4 табл.9.

 

 

Находим величину T!,Ki

. Она получилась равной 38,029»

» 3 8

=п . Следовательно,

расчеты модульных коэффициентов

произведены правильно.

 

 

 

 

 

 

Определяем

величину

 

- I и результаты расчетов зано­

сим в

графы 5 и 6 табл.9. Сумма положительных величин

- I

составляет

10,633,

а отрицательных

- 10,607. Тогда S

(К^-1)=

= 10,633 - 10,607 = 0,026 я?0. Следовательно, расчеты выполнены верно.

Подсчитываем величину

(К / -

I ) 2 (графа 7 табл. 9 ), а за­

тем находим

33

( /Q

- I ) 2 = 16,7620.

Так как число лет наблюдений

Г) = 38 > 30, то коэффициент

вариации вычисляем по формуле (4):

 

v

 

 

 

16,7620

$

4

*

i

■= 0,664.

""38~

Определяем по формуле

(13) эмпирическую вероятность пре­

вышения р модульных коэффициентов для каждого года наблюде­

ний.

 

 

 

 

 

 

 

 

Для первого члена ряда (для

1980 г .)

 

 

Pi

т - о,з

 

 

I

-

0,3

 

п

+1м

100

звТм. 100 1 ,8$,

для второго члена ряда

(для 1970 г .)

 

 

 

 

2

 

- 0,3

 

 

 

 

 

Р> - з в Т м 1 00 - 4 - * '

 

для третьего члена ряда (для 1959

г .)

 

 

 

3

-

0,3

 

=

7,0#

и

т .д .

Ра

------------ 100

3 8 + 0 , 4

 

 

 

 

 

Результаты расчета приведены в графе 8 табл.9.

Наносим на клетчатку вероятностей нормального распреде­

ления (рис.4) значения модульных коэффициентов

(графи

4

табл.9) и их эмпирической вероятности превышения p i

(графа

8

табл.9). Полученные точки соединяем ломаной линией

а 6 .

 

Путем интерполяции табличных значений К (прилож.3-6)

 

находим ординаты теоретических интегральных кривых распреде­ ления С.Н.Крицкого и М.Ф.Менкеля для полученного коэффициента

вариации

Cv = 0,664

и следующих значений

 

: 1 ,0 ;

1 ,5 ;

2,0 и 3„0.

 

 

значений ординат К

 

 

 

Приведем расчет

для вероятности

превышения

р = 1%.

 

 

 

 

 

При -iСуk = 1,0

 

 

 

 

 

с .

 

К

х

= -0,Q 64_^0A28_ = 0 Д8

 

0,6

-

2,59

 

й*1

 

 

 

0,1

 

 

 

 

2.87

 

 

 

 

 

о д

-

 

К

= 2,59 + 0,18

= 2,77.

 

0,28

 

 

 

 

 

0,064

 

X

 

 

 

 

 

При J

 

= 1,5

 

 

 

 

 

0,6

 

К

 

0,064 •

0,35

 

 

2,76

х

 

 

------------------------ --- о 22

Ш

 

з . п

 

0 ,1

 

-

 

 

 

 

 

0,1

-

0,35

К

= 2,76 + 0,22

= 2 ,9 4 .

 

 

 

 

 

 

0,064

-

X

 

 

 

 

 

30