На тему: «Проектирование водопропускных сооружений в Курской области»
Курсовая работа
по дисциплине «Основы изысканий мостовых и тоннельных переходов»
На тему: «Проектирование водопропускных сооружений в Курской области»
Выполнила: Животягина А.В.
группа Б2831
Проверила: Волокитина О.А.
Воронеж 2017 г.
Содержание
Раздел 1. Описание района строительства мостового перехода………………...3
Раздел 2. Проектирование и расчет малого водопропускного сооружения...….8
Раздел 3. Расчеты, проводимые при проектировании мостовых переходов….12
Раздел 4. Проектирование мостового перехода…………………………………13
Раздел 5. Расчет размывов………………………………………………………...18
Раздел 6. Расчет подпоров………………………………………………………...21
Раздел 7. Определение расчетного судоходного уровня……………………….24
Раздел 8. Проектирование подходов к мосту……………………………………24
Морфоствор мостового перехода………………………………………………...26
Список литературы………………………………………………………………..26
Раздел 1. Описание района строительства мостового перехода.
Ку́рская о́бласть — субъект Российской Федерации, входит в состав Центрального федерального округа. Административный центр — Курск. Курская область граничит на северо-западе с Брянской, на севере — с Орловской, на северо-востоке — с Липецкой, на востоке — с Воронежской, на юге — с Белгородской областями; с юго-западной и западной стороны к ней примыкает Сумская область Украины.
Рельеф
Территория Курской области расположена на юго-западных склонах Среднерусской возвышенности. Характеризуется наличием древних и современных форм линейной эрозии — густой сети сложно-разветвленных речных долин, оврагов и балок расчленивших водораздельные поверхности, что определяет пологоволнистый, слегка всхолмлённый равнинный рельеф. Рельеф имеет сложный характер вертикального и горизонтального расчленения, характеризуется наличием разнообразных высотных ярусов. Густота долинно-балочной сети на большей части территории колеблется от 0,7 до 1,3 км/км2, а овражной сети — от 0,1 до 0,4 км/км2.
Высота поверхности над уровнем моря, в основном, 175—225 м. Наиболее приподнята центральная часть области. Абсолютная высота территории в поймах современных рек редко поднимается выше 140—170 м (в пойме р. Сейм самая низкая отметка — 130 м). Над поймой, в междуречьях, преобладают высоты 200—220 м. Наивысшая точка — 274 м, возле села Ольховатка Поныровского района.[7]. (По другой версии 288 м в верховьях р. Рать.) Общий наклон местности идет с северо-востока на юго-запад. Глубина врезания речных долин до 80—100 м.
В области выделяются три основные водораздельные гряды — Дмитровско-Рыльскую, Фатежско-Льговскую и Тимско-Щигровскую. Они перекрещиваются, образуя треугольник, снижающийся к западу—юго-западу.
Из рельефообразующих процессов на территории области ведущую роль сыграли тектонические движения земной коры. В современных же условиях главная роль в создании рельефа принадлежит деятельности текучих вод, создающих эрозионный рельеф. В области практически отсутствуют ледниковые формы рельефа.
Климат
Климат Курской области умеренно континентальный, с умеренно холодной зимой и теплым летом. Континентальность усиливается с запада на восток.
Территория области за год получает солнечной энергии 89 ккал на 1 см² поверхности, а с учётом отражения — 36 ккал/см². Продолжительность солнечного сияния в год составляет около 1780 часов (45 % летом, и около 55 % зимой) крайний юго-восток области, особенно весной пересекает ось Воейкова оказывающая не большое влияние на климат на этих районов области. Для области характерна пасмурная погода, общее число пасмурных дней в год составляет около 60 %, облачных и ясных — по 20 %. Развитию большой облачности способствует относительно высокая влажность воздуха и частые циклоны.
Среднегодовая температура воздуха по области колеблется от +5,9°С (на севере) до +7,1°С (на юго-западе). Период со среднесуточной температурой воздуха выше 0°С продолжается 230—245 дней, с температурой выше + 5°С — 185—200 дней, выше + 10°С — 140—150 дней, выше +15°С — 100—115 дней. Длительность безморозного периода — 145—165 дней. Летом среднесуточная температура воздуха, как правило, держится в пределах + 20°С, зимой — от 0°С до минус 5°С. Абсолютный максимум температуры воздуха достигает + 41°С, абсолютный минимум — минус 40°С.
Средняя продолжительность отдельных сезонов года: зима длится около 125, весна — 60, лето — 115, осень — 65 дней.
Для области характерна неоднородность в распределении атмосферных осадков. В северо-западных районах выпадает от 550 до 640 мм осадков в год, на остальной территории — от 475 до 550 мм в год. На тёплый период (апрель-октябрь) приходится 65—70 % годовой суммы осадков.
Постоянный снежный покров устанавливается во второй декаде декабря, в начале марта начинается снеготаяние, длящееся около 20 дней (Кабанова и др., 1997). Высота снежного покрова колеблется от 15 до 30 см (максимум 50 см), а сам покров лежит в среднем 2-2,5 месяца.
Гидрография
Курский край не располагает значительными водными ресурсами, хотя имеет густую речную сеть (0,17 км/км2), с объёмом годового стока 3,38 км3. Реки западной и центральной части области (79 % территории) принадлежат к бассейну Днепра, а восточной (21 % территории) — к бассейну Дона. Количество всех рек области длиною более 10 км — 188, а их общая длина — почти 5160 км.
В пределах области большинство водотоков относится к очень малым, рек длиной более 100 км всего четыре : Сейм, Псел, Свапа и Тускарь. Речная сеть лучше развита на севере, востоке и в центре области, где её средняя густота составляет 0,25—0,35 км/км2, уменьшаясь к юго-западу до 0,15—0,20 км/км2.
Долины крупных рек, как правило, широкие и глубокие. Долины небольших притоков основных рек области по своей форме напоминают крупные балки. Они имеют только пойму, реже — невысокую первую надпойменную террасу, сложенную суглинками.
Питаются реки главным образом талыми снеговыми водами (50—55 % годового стока) и меньше — грунтовыми (30—35 %) и дождевыми (10—20 %). Особенностью режима рек является высокое весеннее половодье, продолжающееся 20—30 дней, и низкий уровень летом и зимой. Обычно реки области вскрываются в конце марта — начале апреля. Наиболее низкий, так называемый меженный уровень воды наступает в августе-сентябре.
В области насчитывается больших и малых 870 озёр, общей площадью до 200 км². Естественные озера в области встречаются только в поймах рек, наибольшее их число приурочено к древним, хорошо развитым речным долинам. Почти все озера по своему происхождению являются старицами и обычно имеют вид узких и вытянутых полос длиной от нескольких десятков метров до нескольких километров. Наивысший уровень в таких озёрах отмечается весной, а самый низкий — в конце лета. Внепойменные озера в Курской области встречаются очень редко.
На территории области имеется 785 искусственных водоемов — прудов и малых водохранилищ, общей площадью 242 км² (то есть 0,8 % территории), в среднем около 30 водоемов на 1000 км² площади территории. Площадь прудов в среднем невелика — 0,002 км²), их средняя глубина 0,8—2 м, максимальная до 3—4 м. В области имеется четыре крупных водохранилища — Курское, Курчатовское, Старооскольское и Михайловское, с объёмом наполнения более 40 млн м3. Насчитывается также 147 сравнительно крупных искусственных водоемов, объёмом от 1000—10000 тыс. м3, 363 водоема размером 100—1000 тыс. м3 и 275 небольших водоемов объёмов до 100 тыс. м3. Большинство природных и искусственных водоемов относится к бассейну Днепра.
Почвы
Почвы разнообразны, однако основным типом являются различные чернозёмы (выщелоченные, слабовыщелоченные, типичные, оподзоленные и прочие). Ими занято около 2/3 территории. Значительная часть почвенного покрова (1/5 площади) представлена серыми лесными почвами (тёмно-серые, серые, светло-серые и другие), которые типичны для северо-западных районов. В общий массив чернозёмных и серых лесных почв пятнами вкраплены песчаные, лугово-чернозёмные, болотные и некоторые другие типы почв.
По механическому составу чернозёмы относятся к тяжелосуглинистым или глинистым, а серые почвы — к легкосуглинистым и среднесуглинистым крупнопылеватым разновидностям. Большая часть земельного фонда — 82 % используется под сельскохозяйственными угодьями (пашни, сады, сенокосы, пастбища). Склоновые земли подвержены плоскостной и линейной формам эрозии. Естественная растительность сохранилась на 18 % площади.
Ландшафты и биогеография
По природным условиям область делится на Северо-Западный (Свапский), Юго-Западный (Суджанский), Восточный (Тимский) и Юго-Восточный (Осколо-Донецкий) природно-географические районы.
Северо-западный район расположен к северу от долины реки Сейм и от долин рек Свапа и Тускарь до западной границы. Здесь широко распространены песчано-мергельные отложения верхнемелового возраста и лёссовидные суглинки; выпадает максимальное количество осадков; наибольшая в области лесистостью — 13—14 %. Распространены различные подтипы серых почв — от светло-серых до темно-серых. Растительный покров типичный отражает черты северной лесостепи, чередуя широколиственные леса с луговыми степями. Границы района находятся в пределах Среднерусской хвойно-широколиственной и Среднерусской широколиственной подпровинций.
Юго-Западный природно-географический район занимает левобережье р. Сейм и правобережье р. Псёл. Здесь под четвертичными лёссовидными суглинками залегают песчано-глинистые отложения палеогена и неогена; обнажается мел и мергели. Большая часть территории занята чернозёмами (75 %), остальная — серыми и темно-серыми лесными почвами. Лесистость около 10 %; преобладают дубравы, имеются сосновые насаждения. Разнотравно-луговая растительность в основном сохранилась лишь в пределах Центрально-Чернозёмного заповедника. Район находится в пределах Среднерусской лесостепной подпровинции. Восточный район располагается в центральной части Среднерусской лесостепной подпровинции. На западе ограничен р. Тускарь, на юге — правым берегом р. Сейм, а юго-восточной части и на востоке его граница проходит по водоразделу между Тимом, Кшенью и Олымом с одной стороны и бассейном Оскола с другой. На территории района широко распространенны пески и глины, мергели и писчий мел; обнажаются верхнедевонские известняки и юрские глины. Почвы высокоэродированы; в западной части преобладают выщелоченные и оподзоленные чернозёмы, а в восточной — типичные чернозёмы. Степные участки в районе распаханы, а лесистость (дубравы и искусственные лесополосы) колеблется от 7 % до 1 %.
Юго-восточный район природно-географический район ограничен бассейном р. Оскол; является частью Среднерусской лесостепной подпровинции. По склонам балок и речных долин здесь обнажаются писчий мел, мергели и пески мелового периода; водоразделы сложены четвертичными лёссовидными суглинками; распространены пески и суглинки аллювиального происхождения. Кроме чернозёмов, имеются перегнойно-карбонатные почвы; почвы эродированные. Растительность типичной лесостепи, но сильно изменена человеком; встречается много реликтовых и редких растений; лесистость наименьшая по области — менее 3 %.
Животный мир во всех природно-географических районах области отражает типичное сочетание представителей лесных и степных фаунистических форм.
Раздел 5. Расчет размывов
Расчет общего размыва
Для определения общего размыва на данной реке выявляют группу мостового перехода по отношению продолжительности расчетного паводка к времени стабилизации предельного (нижнего) размыва (tпав/tн).
Время продолжительности паводка принимается по заданию, tпав=29 сут.
По формуле рассчитывается степень стеснения потока:
Длину зоны сжатия перед мостом определяют при β=3,11 по формуле:
Коэффициент формы воронки размыва перед мостом определяют по формуле:
Погонный бытовой расход руслоформирующих наносов рассчитывается по формуле, при диаметре частиц, слагающих дно, d=2,5 мм, (Vnd/d)1/6=0,70; А∂=1,78*10-4; Ав=0,65*10-4
Не размывающая средняя скорость течения по формуле равна:
Время стабилизации предельного размыва определяют по формуле:
Находят отношения:
и
.
Так как 1,5<27,87, следовательно, этот мостовой переход относится ко II группе и расчетным для определения размыва является верхний предел размыва.
Для VIкласса реки принимают 
, 
тогда относительная ширина русловой опоры определяется по формуле:
Коэффициент, учитывающий влияние длительности паводка, определяется по формуле:
Глубина общего размыва в этом случае:
Отметка дна русла после общего размыва равна
Расчет размыва у промежуточной опоры
Расчетную опору размещают в самом глубоком месте русла.
Определяют среднюю скорость течения в русле после общего размыва по формуле:
Сравниваем не размывающую скорость для частиц, слагающих дно русла
Vнер со средней скоростью течения в русле после общего размыва Vрм.
Vнер=1,05 м/с, Vрм=1 м/с, следовательно, Vрм>Vнер и поступление наносов в воронку размыва возможно.
Среднюю скорость течения по вертикали перед опорой рассчитывают по формуле. Коэффициент формы русла равен:
Средняя взмучивающая скорость турбулентного потока перед опорой определяется по формуле:
При d=2,5 мм=0,0025 м, W=0,177 м/с, значит:
При 
глубина воронки местного размыва у промежуточной опоры определяется по формуле:
n=0,67, так как 
Таким образом, глубина потока у опор моста равна
Отметка дна русла после суммарного размыва равна
Расчет размыва в голове струенаправляющей дамбы
При грунтах поймы – суглинок легкий пылеватый (связной грунт) 
Угол набегания потока 
. Глубина воронки местного размыва в голове дамбы определяется по формуле:
Длина тюфяка, достаточная для того чтобы закрыть размываемый откос, рассчитываем по формуле:
Принимаем коэффициент заложения откоса 
, тогда, следовательно, длина тюфяка для укрепления откоса
м
Раздел 6. Расчет подпоров
Начальный подпор
Начальный подпор определяется по формуле:3
,
где 
параметр, вычисляемый по формуле, 
:
Определяем среднюю глубину размыва на пике расчетного паводка 
по формуле, и коэффициент размыва по формуле:
При β=3,6 и 
=0,99 по номограмме находим 
=7,8.
Определяем среднюю бытовую глубину всего потока по формуле:
Вычисление начального подпора
| Шаг расчета | Левая часть уравнения,  | Относительный подпор,  | Правая часть уравнения,  | Разница, % |  |
| 1,0 | 0,08 | - | 0,04 | ||
| 0,04 | 1,005 | 0,076 | 47,4 | 0,058 | |
| 0,058 | 1,008 | 0,074 | 21,6 | 0,066 | |
| 0,066 | 1,009 | 0,073 | 9,6 | 0,0695 |
1. 
2. 
3. 
4. 
Расчет показал, что начальный подпор равен 
см при относительном подпоре 
.
Полный подпор
В рассматриваемом примере 
, следовательно, полный подпор необходимо вычислять по формуле:
Расстояние от моста до створа полного подпора определяется по формуле:
Полный подпор практически равен начальному в связи с малым уклоном 
.
Максимальный подпор
Максимальный подпор у насыпи определяется по формуле:
,58 
Подмостовой подпор
Подмостовой рассчитываем по формуле:
0,023=0,67
Коэффициент 
Коэффициент Кориолиса в бытовых условиях 
рассчитывается по формуле:
Коэффициент Кориолиса в подмостовом сечении определяется по формуле:
Параметр 
вычисляется по формуле:
Средняя глубина под мостом до размыва рассчитывается по формуле:
Расчет подмостового подпора
| Шаг расчета | Левая часть уравнения,  | Относительный подпор,  | Правая часть уравнения,  | Разница, % |  |
| 1,0 | 0,67 | - | 0,335 | ||
| 0,335 | 1,024 | 0,6 | 44,2 | 0,467 | |
| 0,467 | 1,034 | 0,57 | 18,07 | 0,518 | |
| 0,518 | 1,038 | 0,56 | 7,5 | 0,54 | |
| 0,54 | 1,039 | 0,562 | 3,9 | 0,55 |
1. 
2. 
3. 
4. 
5. 
В результате расчета установлено, что подмостовой подпор равен 
при относительном подмостовом подпоре 
Список литературы
· учебное пособие «Проектирование водопропускных сооружений на автомобильных дорогах»
· СП «Мосты и трубы» 35.13330.2012
· СП «Автомобильные дороги» 34.13330.2012
· https://ru.wikipedia.org/wiki/Курская область - информация о Курской области
Курсовая работа
по дисциплине «Основы изысканий мостовых и тоннельных переходов»
на тему: «Проектирование водопропускных сооружений в Курской области»
Выполнила: Животягина А.В.
группа Б2831
Проверила: Волокитина О.А.
Воронеж 2017 г.
Содержание
Раздел 1. Описание района строительства мостового перехода………………...3
Раздел 2. Проектирование и расчет малого водопропускного сооружения...….8
Раздел 3. Расчеты, проводимые при проектировании мостовых переходов….12
Раздел 4. Проектирование мостового перехода…………………………………13
Раздел 5. Расчет размывов………………………………………………………...18
Раздел 6. Расчет подпоров………………………………………………………...21
Раздел 7. Определение расчетного судоходного уровня……………………….24
Раздел 8. Проектирование подходов к мосту……………………………………24
Морфоствор мостового перехода………………………………………………...26
Список литературы………………………………………………………………..26