Методология расчета взаимодействующих мостовых переходов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.11, кандидат технических наук Май Куанг Хюй

• Май Куанг Хюй
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Май Куанг Хюй

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Развитие методов расчета глубинных деформаций русел на мостовых переходах.

1.1.1. Постулат Н.А. Белелюбского.

1.1.2. Эмпирические методы расчета общего размыва.

1.1.3. Теоретические методы расчета пределов общего размыва.

1.1.4. Теоретические методы расчета развития общего размыва во времени.

1.2. Расчеты деформаций свободной поверхности потока на мостовых переходах.

1.2.1. Актуальность вопроса.

1.2.2. Теоретико-эмпирические методы расчета подпора на мостовых переходах.

1.2.3. Теоретические методы расчета характерных подпоров на мостовых переходах.

1.2.4. Комплексный расчет деформаций свободной поверхности и русел на мостовых переходах.

1.3. Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЯ КОМПЛЕКСНОГО РАСЧЕТА ОТВЕРСТИЙ МОСТОВ.

2.1. Методы расчета глубинных деформаций русел на мостовых переходах

2.2. Исходная информация и результаты расчета по программе «Гидрам -3».

2.2.1. Массив названий и свойств объектов расчета.

2.2.2. Основной массив исходных данных.

2.2.3. Массив измененных длин расчетных интервалов.

2.2.3. Массив измененных проекций длин расчетных интервалов.

2.2.5. Массив измененных отметок дна русла.

2.2.6. Массив измененных отметок геологического ограничения размыву.

2.2.7. Массив измененных ширин русла.

2.2.8. Массив координат типового водомерного графика.

2.2.9. Массив максимальных годовых уровней воды.

2.2.10. Массив координат кривой связи водопостов.

2.2.11. Массив ежедневных уровней натурных паводков.

2.2.12. Массив ежедневных расходов натурных паводков.

2.2.13. Массив фракционного состава донных отложений.

ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ.

3.1. Солнечная активность н число Вольфа.

3.2. Особенности работы взаимодействующих мостовых переходов.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ РУСЕЛ НА ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДАХ.

4.1. Исходные данные и схема к расчету взаимодействующих мостовых переходов.

4.1.1. Схема к расчету взаимодействующих мостовых переходов.

4.1.2. Исходные данные мостовых переходов.

4.2. Результаты исследования деформаций русел на взаимодействующих мостовых переходах.

4.3. Анализ и обобщение результатов моделирования общих размывов на взаимодействующих мостовых переходах.

4.3.1. Определение критических расстояний для размыва.

4.3.2. Определение общих размывов на взаимодействующих мостовых переходах.

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОТОКА НА ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ МОСТОВЫХ

ПЕРЕХОДАХ.

5.1. Исходные данные и схема к расчету взаимодействующих мостовых переходов.

5.1.1. Исходные данные.

5.1.2. Схема исследования деформаций свободной поверхности потока на взаимодействующих мостовых переходах.

5.2. Результаты исследования деформаций свободной поверхности потока на взаимодействующих мостовых переходах.

5.3. Анализ и обобщение результатов моделирования общих размывов на взаимодействующих мостовых переходах.

5.3.1. Определение критических расстояний для подпоров.

5.3.2. Расчет характерных подпоров на взаимодействующих мостовых переходах.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методология расчета взаимодействующих мостовых переходов»

Актуальность исследования. В последние годы для удовлетворения потребностей социально - экономического развития во Вьетнаме происходит интенсивное увеличение протяженности сети железных и автомобильных дорог. На пересечениях рек дорогами будет построено много мостовых переходов.

На реках имеются места, удобные для строительства мостовых переходов. Обычно они оказываются привлекательными и для других мостовых переходов, переходов коммуникаций и т.д. Поэтому случаи строительства мостовых переходов на некотором удалении выше или ниже по течению от существующих встрёчаются очень часто.

Расчеты деформаций свободной поверхности потока и русел на мостовом переходе представляют собой важнейшую часть проектов мостовых переходов, позволяя решать целый комплекс вопросов, связанных как с проектированием самого перехода, так и с теми изменениями режима водотока, которые неизбежно возникают после его строительства.

Поскольку существенное нарушение бытового режима водотока имеет место не только вблизи мостового перехода, но и на значительном удалении вверх и вниз от его оси, взаимное влияние мостовых переходов оказывается огромным. Так, мостовые переходы, расположенные выше существующих, попадают в более худшие условия эксплуатации, чем, если бы они работали в свободных условиях. Низовые мостовые переходы, наоборот, попадают в лучшие условия эксплуатации, чем в свободных условиях. Однако, при этом, на судоходных реках у таких мостов резко ухудшаются условия судоходства.

Основополагающие расчеты, определяющие генеральные размеры сооружений мостовых переходов, такие как расчеты общих, местных размывов и характерных подпоров, выполнять с использованием существующих методов не представляется возможными.

Цель работы: исследование с помощью математической модели особенностей работы взаимодействующих мостовых переходов и разработка методов упрощенного расчета общих размывов и характерных подпоров для верховых и низовых мостов.

Практическая значимость работы :

Полученные в настоящей работе результаты позволяют рекомендовать использовать формулы для быстрого прогноза деформаций свободной поверхности потока и русел рек на взаимодействующих мостовых переходах.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Алгоритм и принципы методологии комплексного расчета мостовых переходов и программы «Гидрам-3».

2. Результаты, полученные при исследовании деформаций свободной поверхности потока и русел с различными расстояниями между взаимодействующими мостовыми переходами.

3. Обоснованы расчетные схемы определения общих размывов и характерных подпоров на взаимодействующих мостовых переходах, т.е. схемы определения наиболее неблагоприятной (но реальной) для мостовых переходов ситуации.

• Первое и второе критические расстояния между мостами для размыва ¿'.и и . кр 1 кр 2

• Первое и второе критические расстояния между мостами для подпоров /Л и . ьр 1 кр2

4. Упрощенные формулы для быстрого определения общих размывов и характерных подпоров на взаимодействующих мостовых переходов при произвольном расстоянии между мостами.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференции «71-я научно-методическая и научно-исследовательская конференция МАДИ» в 31 января 2013 г. в Москве (РФ).

Публикации. По теме диссертации написаны 2 статьи.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и общих выводов, четырех приложений и списка литературы. Она содержит 138 страниц текста, выключая 47 рисунков, 9 таблиц и 56 страниц приложений. Список литературы содержит 50 наименований.

Заключение диссертации по теме «Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей», Май Куанг Хюй

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. По результатам математического моделирования совместной работы двух мостовых переходов на ряде рек в РФ по натуральным сериям паводков установлено, что наибольшие общие размывы под верховым мостом наблюдаются после прохода высоких паводков, а под низовым в это же время размывы незначительны. Под низовым мостом размывы достигают наибольших значений при сравнительно низких паводках спустя 2.3 года после прохода высоких.

2. При исследованиях развития русловых деформаций и изменения подпоров на мостовых переходах по длительным натурным сериям паводков, установлено, что с увеличением расстояния между мостами взаимное влияние мостов возрастает, достигает некоторого максимума, после чего вновь начинает уменьшаться.

3. Критические расстояния, при которых наибольшие начальные подпоры перед верховым мостом и наименьшие общие размывы под низовым мостом достигают экстремальных значений не одинаковы.

4. Разработаны зависимости для определения первого и второго критических расстояний между мостами для размыва, когда общий размыв под низовым мостом наименьший и когда верховой мост уже не оказывает влияние на общий размыв низового моста: II ^, 1Ткр2.

5. Разработаны зависимости для определения первого и второго критических расстояний между мостами для подпоров, когда начальный подпор перед верховым мостом наибольший и когда низовой мост уже не оказывает влияние на подпоры верхового моста: Ь* , .

6. Анализ результатов экспериментов показывает, что при первом критическом расстоянии между мостовыми переходами начальный подпор перед верховым мостом возрастает в среднем в 1,60 раза, а коэффициент размыва под низовым мостом уменьшается в среднем в 0,875 раза по сравнению с одиночным мостовым переходом.

7. В условиях взаимодействия мостовых переходов, коэффициент общего размыва под верховым мостом почти не изменятся по сравнению с одиночным мостовым переходом. Разработаны рекомендации по определению общего размыва под низовым мостом на взаимодействующих мостовых переходах и получены упрощенные эмпирические формулы для его расчета.

8. Разработаны рекомендации по определению характерных подпоров на взаимодействующих мостовых переходах и получены упрощенные эмпирические, зависимости для их расчета.

1. Андреев О.В. Проектирование мостовых переходов. -М.: Дориздат, 1949.

2. Андреев О.В. Проектирование мостовых переходов. -М.: Автотрансизат, 1960.

3. Андреев О.В. Проектирование мостовых переходов. -М.: Транспорт, 1980.

4. Андреев О.В. Очередные приципы расчета отвергая прикладной теории проектирования мостовых переходов// Сб.тр.МАДИ.-М., 1980.

5. Андреев О.В. Расчет русловых деформаций на мостовых переходах. М.: Сообщение №79, ЦНИИС, 1957, 61с.

6. Андреев О.В. Проектирование мостовых переходов. М.: Автотрансиздат, 1960, 295с.

7. ГОСТ 26775-97. Габариты подмостоых судоходных пролетов мостов на внутренних водных путях. -М.:Изд-во стандартов, 1996.

8. Гидравлика, гидрология, гидрометрия: Учеб. для вузов: В 2 ч. 4.1. Общие законы /Константинов Н.М., Петров H.A., Высоцкий Л.И.; Под ред. Н.М. Константинова - М.: Высш.шк., 1987.

9. Гидравлика, гидрология, гидрометрия: Учеб. для вузов: В 2 ч. 4.II. Специальные вопросы /Константинов Н.М., Петров H.A., Высоцкий Л.И.; Под ред. Н.М. Константинова - М.: Высш. шк., 1987.

10. Гидромеханика: Учебник для Вузов/ Д.Н. Попов, С.С. Панаиотти, М.В. Рябинин; Под ред. Д.Н. Попова. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.

11. Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений /Т.В. Артемьева, Т.М. Лысенко, А.Н. Румянцева,

С.П. Стесин. Под ред. С.П. Стесина - М.: Издательский центр «Академия», 2005

12. Гидравлика и гидропневмопривод: Учебник для ВУЗов/ A.B. Лепешкин, A.A. Михайлин, A.A. Шейпак. - М.: Изд-во Мин. образ. РФ, 2003.

13. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы/Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. - М.: Машиностроение, 1982.

14. Емцев Б.Т. Техническая гидромеханика: Учебник для ВУЗов по специальности «Гидравлические машины и средства автоматики». - М.: "Машиностроение", 1978.

15. Железняков Г.В. Овчаров Е.Е. Инженерная гидрология и регулирование стока. - М.: Колос, 1993.

16. Зброжек Ф.Г. Об устройстве мостов на судоходных реках. Труды IV съезда русских деятелей по водным путям. С-Пт., 1898.

17. Латъшенков. A.M. Гидравлический расчет отверстий больших мостов. В сбю: Гидравлическике исследования инженерных сооружений, М.: 1949.

Лиштван JT.JI. К вопросу о расчете общего размыва подмостовых русел. «Технико-информационный сборник Мосгипротранса», 1956, № 6, с.7-29.

19. Лнштван Л.Л. Некоторые вопросы расчета обшего размыва подмостовых рксел. Сб.Научных трудов, вы. 17, изд. ЦНИИСа, М.: 1966.

20. Наставление по изысканиям и проектированию железнодорожных и автодорожных мостовых переходов. М.: «Транспорт», 1972, 280с.

21. Пособие по гидравлическим расчетам малых водопропускных сооружений. -М.: Транспорт, 1992.

22. Примеры гидравлических расчетов: Учеб. пособие для ВУЗов/Н.М. Константинов, H.A. Петров, В.А. Александров и др.; Под ред. Н.М. Константинов - 3-е изд., перераб и доп. - М.: Транспорт, 1987.

23. Проектирование автомобильных дорог. Справочник инженера-дорожника / Под ред. Г.А.Федотов. - М.¡Транспорт, 1989.

24. Проектирование автомобильных дорог. Справочник инженера-дорожника/ Под ред. Г.А. Федотова. -М.: Транспорт, 1989. - 438с.

25. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги. Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 56 с.

26. СНиП 2.01.14-83. Определение расчетных гидрологических характеристик. - М.: Госстрой СССР, 1984.

27. СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы. Проектирование, строительство и приемка в эксплуатацию. -М.: Госстрой СССР, 1984.

28. СНиП 32.05-2002. Мосты и трубы. Проектирование, строительство и приемка в эксплуатацию. - М.: Госстрой России, 2002.

29. СНиП 2.06.04-82. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1983.

30. Срибный. М.Ф. Нормы сопротивления движению естествениных водотоков в расчет отвертий мостов по способу морфометрических характеристик. М.: Гостраисиздат, 1932, 148с.

31. Сборник задач по машиностроительной гидравлике: Учеб. пособие для машиностроительных вузов/Д.А. Бутаев, З.А. Калмыкова, Л.Г. Подвидз и др. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.

32. Федотов Г.А. Автоматизированное проектирование автомобильных дорог. - М.: Транспорт, 1986. - 318 с.

33. Федотов Г.А. Изыскания и проектирование мостовых переходов. - М.: Академия, 2005. - 300 с.

34. Федотов Г.А., Поспелов П.И. Изыскания и проектирование автомобильных дорог. Ч. I. -М.: Высш.шк., 2009. - 646 с.

35. Федотов Г.А., Поспелов П.И. Изыскания и проектирование автомобильных дорог. Ч. II. - М.: Высш.шк., 2010. - 519 с.

36. Федотов Г.А. Расчеты мостовых переходов с применением ЭЦВМ. -М.: Транспорт, 1977.

37. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: Учеб. для ВУЗов. - в 4-х кн.: 2-е изд. пере-раб. и доп. - М.: Энергоиздат, 1991.

38. AASHTO, Model Drainage Manual, American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, D.C., 1991.

39. AASHTO, Highway Drainage Guidelines, American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, D.C., 1992.

40. California State Department of Transportation, Bridge Hydraulics Guidelines, Caltrans, Sacramento.

41. California State Department of Transportation, Highway Design Manual, Caltrans, Sacramento.

42. Kings, Handbook of Hydraulics, Chapter 7 (n factors).

43. U.S. Department of the Interior, Geological Survey (USGS), Magnitude and Frequency of Floods in California, Water-Resources Investigation 77-21.

44. U.S. Department of Transportation, Recording and Coding Guide for the Structure Inventory and Appraisal of the Nation's Bridges, FHWA, Washington D.C., 1988.

45. U.S. Geological Survey, Bulletin No. 17B, Guidelines for Determining Flood Flow Frequency.

46. U.S. Federal Highway Administration, Debris-Control Structures, Hydraulic Engineering Circular No. 9, 1971.

47. U.S. Federal Highway Administration, Design of Riprap Revetments, Hydraulic Engineering Circular No. 11, 1989.

48. U.S. Federal Highway Administration, Evaluating Scour at Bridges, Hydraulic Engineering Circular No. 18, Nov. 1995.

49. U.S. Federal Highway Administration, Hydraulics in the River Environment, Spur Dikes, Sect. VI-13, May 1975.

50. U.S. Federal Highway Administration, Hydraulics of Bridge Waterways, Highway Design Series No.l, 1978.