Проектирование и расчёт земляного полотна
Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Апреля 2013 в 22:02, курсовая работа
Описание работы
Нагорная канава предназначена для перехвата воды, стекающей по
косогору к дороге, и для отвода этой воды к ближайшим искусственным
сооружениям, в резервы и пониженные места рельефа (рис. 1).
Нагорным
канавам
придают трапецеидальное
поперечное
сечение,
размеры которого всегда
приходится обосновывать
гидравлическим расчетом.
При расчете длинных канав
учитывают
увеличение
бассейна вдоль канавы по
мере удаления от водораздела. Поэтому сечение нагорных канав обычно
подбирают по отдельным участкам по мере возрастания площади
водосборных бассейнов.
Файлы: 1 файл
ПРОЕКТИРОВАНИЕ НАГОРНОЙ КАНАВЫ
1 Устройство нагорной канавы
Нагорная канава предназначена для перехвата воды, стекающей по
косогору к дороге, и для отвода этой воды к ближайшим искусственным
сооружениям, в резервы и пониженные места рельефа (рис. 1).
Нагорным
канавам
придают трапецеидальное
поперечное
сечение,
размеры которого всегда
приходится обосновывать
гидравлическим расчетом.
При расчете длинных канав
учитывают
увеличение
бассейна вдоль канавы по
мере удаления от водораздела. Поэтому сечение нагорных канав обычно
подбирают по отдельным участкам по мере возрастания площади
водосборных бассейнов. Соответственно и площади бассейнов разбивают
на участки. По этим участкам определяют максимальные расчетные
расходы воды.
Нагорные канавы трассируют на местности с таким уклоном, при
котором вода не размывала бы грунт. Если нагорная канава меняет уклон,
ее разбивают на участки с разными уклонами дна и рассчитывают
отдельно. Минимальный уклон дна канавы должен быть не менее 5‰.
Во избежание сплывов или оползания откосов выемки из-за
переувлажнения грунта, которое может возникнуть в результате
случайного засорения
нагорной
канавы, расстояние от наружной
бровки выемки до канавы должно
быть не менее 5 м (рис.2). На
косогорах круче 1:5 грунт из
нагорных канав используют для
устройства
невысокого
валика
(банкета) между выемкой и канавой.
Банкет
повышает
безопасность
Рисунок 1- Нагорные канавы на косогоре
Рисунок 2 – Нагорные канавы:
а – у насыпи; б – у выемки; 1 – насыпь;
2 – нагорная канава; 3 – откос выемки
2
дороги от затопления при переполнении нагорной канавы.
В местах перехода дороги из выемки в насыпь канавы отводят с
нагорной стороны в резерв, а с низовой выводят на поверхность грунта в
сторону выемки. Соответственно и площади бассейнов разбивают на
участки. По этим участкам определяют максимальные расчетные расходы
воды. Результаты расчетов сводят в таблицу [1].
2 Назначение расчетного максимального расхода воды
Размеры поперечного сечения нагорной канавы назначаются в
соответствии с расчетным максимальным расходом воды заданной
вероятности превышения.
Вероятность
превышения
расчетного
максимального расхода воды – это вероятность его превышения еще
большим по значению расходом воды. Ее назначают в зависимости от
категории дороги и вида искусственного сооружения. В соответствии со
СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги» [2] для водоотводных канав и
кюветов вероятность превышения назначается по табл. 1.
Таблица 1 – Вероятность превышения расчетных расходов воды для нагорных канав
Категория дороги
Вероятность превышения , %
I,II
2
III
3
IV,V
4
Расчетный максимальный расход ливневого стока заданной
вероятности превышения определяется по формуле [1]
,
7,
16
час
F
K
a
Q
t
p
(1)
где а
час
– интенсивность ливня часовой продолжительности, мм/мин,
зависящая от номера ливневого района и вероятности превышения; K
t
–
коэффициент
перехода
от
интенсивности
ливня
часовой
продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности;
F – площадь водосборного бассейна, км
2
; α – коэффициент потерь стока; φ
– коэффициент редукции.
Сначала карандашом на карте наносят границы водосборного
бассейна, с которого вода будет поступать в нагорную канаву. Границами
бассейна являются водораздельные линии, а также участки существующих
и проектируемых дорог. Далее определяют площадь F и длину
водосборного бассейна L. Для этого разбивают выделенный бассейн на
квадраты. На карте масштаба 1:10000 квадрат площадью 1 см
2
3
соответствует 0,01 км
2
. Длина бассейна определяется по тальвегу (линии
наиболее низких отметок) от самой верхней точки бассейна с отметкой
H
max
до створа канавы (его отметку обозначим, как H
min
).
Уклон тальвега определяется по формуле
L
Н
Н
i
min
max
.
(2)
Далее по карте-схеме ливневого районирования устанавливают номер
ливневого района (рис. 3).
По специальным таблицам определяют а
час
, K
t
(табл. 2 и 3).
Учитывая задержку проникания воды в грунт при сильных ливнях,
рекомендуется принимать коэффициент потерь стока α=1. Для
суглинистых грунтов и F<1 км
2
рекомендуется принимать α=0,62.
Коэффициент редукции вычисляем по формуле
.
10
1
4
F
При этом для F≤0,1 км
2
φ=1.
Рисунок 3 – Карта-схема ливневых районов
4
Таблица 2
Район
а
ч
, мм/мин, при вероятности превышения, %
10
5
4
3
2
1
0,3
0,1
1
0,27
0,27
0,29
0,32
0,34
0,40
0,49
0,57
2
0,29
0,36
0,39
0,42
0,45
0,50
0,61
0,75
3
0,29
0,41
047
0,52
0,58
0,70
0,95
1,15
4
0,45
0,59
0,64
0,69
0,74
0,90
1,14
1,32
5
0,46
0,62
0,69
0,75
0,82
0,97
1,26
1,48
6
0,49
0,65
0,73
0,81
0,89
1,01
1,46
1,79
7
0,54
0,74
0,82
0,89
0,97
1,15
1,50
1,99
8
0,79
0,98
1,07
1,15
1,24
1,41
1,78
2,07
9
0,81
1,02
1,11
1,20
1,28
1,48
1,83
2,14
10
0,82
1,11
1,23
1,35
1,46
1,74
2,25
2,65
Таблица 3
L, км
Значения К
t
при уклоне бассейна i
0,0001
0,001
0,01
0,1
0,2
0,3
0,5
0,7
0,15
4,21
0,30
2,57
3,86
Полный сток 5,24
0,50
1,84
2,76
3,93
0,75
1,41
2,08
2,97
4,50
5,05
1,0
1,16
1,71
2,53
3,74
4,18
4,50
4,90
5,18
1,25
1,00
1,49
2,20
3,24
3,60
3,90
4,23
4,46
1,50
0,88
1,30
1,93
2,82
3,15
3,40
3,70
3,90
1,75
0,80
1,18
1,75
2,58
2,84
3,06
3,33
3,52
2,0
0,73
1,07
1,59
2,35
2,64
2,85
3,09
3,27
2,5
0,63
0,92
1,37
2,02
2,26
2,44
2,65
2,80
3,0
0,56
0,82
1,21
1,79
2,0
2,16
2,34
2,49
3 Гидравлический расчет канавы
1. Строим план нагорной канавы на карте, определяем расчетные
максимальные расходы воды по участкам.
2. Определяем глубину наполнения канавы и скорость перетекания
воды графо-аналитическим способом [3].
2.1. Задаемся параметрами поперечного сечения канавы: шириной
канавы b, заложениями откосов m
1
и m
2
.
2.2. Назначаем глубину воды в канаве h, например, 0,1 м.
2.3. Определяем площадь живого сечения потока воды в канаве по
формуле
.
2
2
2
1
h
m
m
h
b
2.4. Находим смоченный периметр канавы по формуле
5
.
1
1
2
2
2
1
m
m
h
b
2.5. Вычисляем гидравлический радиус
.
R
2.6. Определяем значение ωR
2/3
.
Результаты расчетов сводим в таблицу (табл. 4). Далее назначаем
новую глубину потока h=0,2 м и повторяем расчеты.
Таблица 4
h, м
b, м
m
1
m
2
ω, м
2
χ, м
R, м
R
2/3
ω R
2/3
0,1
0,5
1,5
1,5
0,065
0,86
0,076
0,01
0,2
0,04
0,3
0,092
0,4
0,165
0,5
0,266
2.7. С другой стороны
,
3/
2
а
i
n
Q
R
p
где n – коэффициент шероховатости (для бетона 0,02), i – продольный
уклон канавы.
2.8. Строим график.
Рисунок 4 – Пример графика
ωR
2/3
h, м
0,2
0,4
0,1
0,2
0,3
- R
2/3
- ωR
2/3
а
h
1
6
Откладываем на оси абсцисс значение а, находим глубину наполнения
канавы h
1
и для него значение R
2/3
.
2.9. Рассчитываем среднюю скорость потока при глубине h
1
по
формуле
.
3/
2
i
n
R
v
2.10. Вычисляем площадь живого сечения потока ω, расход воды
.v
Q
и минимальную глубину канавы
h
min
=h
1
+0,2.
3. На лист формата А1 выносятся:
- план нагорной канавы с площадью водосборного бассейна в
масштабе 1:50;
- продольный профиль нагорной канавы (рис. 5) [4];
- поперечный профиль канавы.
Рисунок 5 – Пример оформления продольного профиля канавы
7
Список использованных источников
1. Федотов Г.А., Поспелов П.И. Изыскания и проектирование
автомобильных дорог. В 2 кн. Кн.1: Учебник. – М.: Высш. шк., 2009.
- 646 с.
2. СНиП 2.05.02-85* Автомобильные дороги. М.: Стройиздат, 1986. -
51 с.
3. Автомобильные дороги (примеры проектирования): учеб. пособие
для вузов / под ред. В.С. Порожнякова. – М.: Транспорт, 1983.
4. ГОСТ Р 21.1703-97. Система проектной документации для
строительства.
Правила
выполнения
рабочей документации
автомобильных дорог. – М.: Госстрой России, 1997.
Информация о работе Проектирование и расчёт земляного полотна