Разработка методов проектирования мостовых переходов в условиях карчехода тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.03, кандидат технических наук Домогашев, Владислав Николаевич

• Домогашев, Владислав Николаевич
• кандидат технических наук
• 1984

Оглавление диссертации кандидат технических наук Домогашев, Владислав Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ НАСТОЯЩЕЙ РАБОТЫ.

1.1. Рекомендации нормативной литературы.

1.2. Анализ существующих методов проектирования мостовых переходов в условиях карчехода*. Пассивный метод защиты.

1.3. Конструкции существующих карче задерживающих сооружений.'.

1.4. Исследования в смежных областях.

1.5. Цель и задачи настоящей работы

2. КАРЧЕХОД И ЕГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С МОСТОВЫШ ПЕРЕХОДАМИ

2.1. Причины эрозии и появления карчехода на реках

2.2. Движение карчехода в паводок

2.3. Взаимодействие мостового перехода с карчеходом.

3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОБЪЕМА И ИНТЕНСИВНОСТИ КАРЧЕХОДА

3.1. Скорость движения карчи

3.2.-Определение объема и интенсивности карчехода.

3.3. Коэффициент гидродинамического сопротивления карчи. Экспериментальные исследования

3.4. Коэффициент сцепления карчи с дном реки. Экспериментальные исследования

4'. РАСЧЕТ КАРЧЕЗАДЕРЖЙВАЮЩХ СООРУЖЕНИЙ.

4.1. Особенности формирования залома из карчей . . . ;

4.2. Определение нагрузки на карчезадерживающее сооружение

4.3. Коэффициент лобового сопротивления залома, Экспериментальные исследования

4.4. Коэффициент гидродинамического сопротивления залома. Экспериментальные исследования 4.5. Исследование влияния скорости потока и длины залома на величину нагрузки на карчезадерживающее сооружение

4.6. Защита мостов и труб карчезадерживающими сооружениями. Активный метод защиты

5. ВЫБОР МЕТОДА ЗАЩИТЫ МОСТОВ И ТРУБ ОТ КАРЧЕХОДА. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

5.1. Технико-экономическое обоснование выбора защиты мостов и труб от карчехода

5.2. Экономическая эффективность • •••••«•••••

5.3. Народнохозяйственное значение результатов исследований

5.4. Полевые изыскания мостовых переходов при наличии на реке карчехода

5.5. Внедрение результатов исследований в производство

ВЫВОДЫ.

ШИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.III

1РИЛ01ЕНИЯ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов проектирования мостовых переходов в условиях карчехода»

В основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1981 ч- 1985 годы, принятых на ХОТ съезде КПСС, отводится важная роль комплексному развитию Восточных районов страны. Планируется освоение обширных территорий, прилегающих к Байкало-Амурской магистрали (Ш!) и нефтеносных районов Западной Сибири.

В условиях интенсивного хозяйственного развития обширных территорий исключительно важное значение имеет автомобильный транспорт, эффективная работа которого немыслима без развитой сети автомобильных дорог. С ростом протяженности автомобильных дорог увеличивается количество проектируемых искусственных сооружений, особенно в условиях проложения трасс долинными ходами. Рост объема грузоперевозок, увеличение грузоподъемности и эксплуатационных скоростей автомобильного парка предъявляют более высокие требования к техническому состоянию как вновь строящихся, так и эксплуатируемых мостов. Это требует разработки методов защиты мостовых переходов от стихийных воздействий характерных для рассматриваемого региона. 1

Восточные районы страны представлены обширными горно-таежными районами, а также лесотундровой зоной. Наряду с мерзлотно-геологическим строением долин и лесотундры, наледными явлениями, отсутствием уточненных региональных норм стока основным фактором, оказывающим существенное влияние на работу искусственных сооружений в этих условиях, является карчеход при паводках [21] .

Карчеход представляет собой движение в паводок деревьев с кроной и корневой системой, широко распространен по всей горной и равнинной лесотундровой {территории СССР и оказывает разрушающее воздействие на мостовые переходы, запроектированные без учета этого явления. Так, на реке Акра в 1965 - 1972 годах произошло три аварии, а на реке Сахара две аварии мостов. Результатом воздействия карчехода являются также аварии мостов на реках Терех-Юрях, Бурея, Чебижек и другие в период с 1976 по 1980 годы. Наибольшим разрушениям подвергаются малые и средние мосты.

Рекомендации нормативной литературы [~55, 563 » определяющие длину пролета в свету равным 15 м, не учитывают характера карчехода. Во-первых, в районах Восточной Сибири и Якутской АССР образующим карчеход материалом в преобладающем большинстве является лиственница с длиной ствола 20 - 26 м, что приводит к необходимости применения больших пролетов мостов. Во-вторых, в горно-таежных районах с вечномерзлыми грунтами при паводках проходит карчеход большой интенсивности, часто по реке идет сплошной коряжник, который могут пропустить только мосты с большими пролетами.

Перед дорожными организациями, в свете выполнения решений Майского (1982) пленума ЦК КПСС, поставлена важнейшая задача: увеличить сеть сельских автомобильных дорог, со строительством большого количества малых и средних мостов и труб, которые необходимо проектировать с обеспечением безаварийной работы.

По действующим Техническим условиям [57] в логах с карче-ходом требуется строительство мостов, а по другим показателям, например, по расчетному расходу пересекаемого водотока, возможна постройка водопропускной трубы, искусственного сооружения менее сложного и трудоемкого, следовательно, менее дорогого.

Аварии мостовых переходов, причинами которых является карчеход, вызывает необходимость более внимательного и глубокого изучения этого явления и на его базе разработки методов проектирования мостовых переходов. Выбор метода проектирования должен базироваться на результатах оценки карчеопасности на каждой конкретной реке.

Анализ существующих методов проектирования мостовых переходов в условиях карчехода показывает, что современное состояние исследуемого вопроса не позволяет обоснованно назначать основные размеры моста для обеспечения беззаломного пропуска карчехода. Разработанный В.Д.Синютиным метод пассивной защиты мостов не всегда экономически целесообразен и не позволяет проектировать малые мосты и водопропускные трубы через постоянные и временные водотоки с интенсивным карнех.од да', выдери од -паводка.

Приведенный в настоящей работе метод прогнозирования объема и интенсивности карчехода позволяет выполнить оценку карчеопасности в период полевых изысканий. Исследование скорости движения карчи в потоке существенно уточняет результаты. Экспериментальные исследования проведены для лиственичного карчехода, как наиболее опасного и- широко распространенного в лесо-тундровой зоне и восточных районах страны. Для лиственных и кустарниковых карчеходов при необходимости можно произвести аналогичные исследования (см.разд.3.3). проведенные натурные наблюдения и замеры, а также экспериментальные исследования показывают существенное различие в формировании залома из карчей на карче задерживающих сооружениях и пыжа из бревен на лесоудерживающих запанях. Это во-первых структура залома, позволяющая считать его "жестким" телом в отличие от пыжа, который считают "сыпучим". Во-вторых, залом формируется до дна реки, а пыж имеет такую осадку только при лиственичном сплаве на реках с большими скоростями движения (см.разд.4.1). Указанные и другие различия приводят к необходимости разработки нового метода расчета нагрузки на карчеза-держивающее сооружение. Предлагаемая теория взаимодействия карче задерживающего сооружения, залома, потока и русла позволяет определить нагрузку на карчезадерживающее сооружение любого типа и рассчитать величину подпора воды перед заломом, что дает возможность оценить расход воды, сходящей на поймы или староречья для оценки условий переформирования русла.

Для оценки достоверности теоретических и экспериментальных исследований использованы натурные замеры на реках Якутской АССР и Красноярского края.

Результаты данной работы могут быть применены при проектировании переходов через водотоки, а также для защиты от кар-чехода сплавных путей, судоходных рек и водохранилищ.

Технико-экономическое обоснование позволяет выбрать научно и экономически обоснованный вариант проектирования мостового перехода (см.разд.5.2).

Тема диссертации выполнялась в объеме научно-исследовательской работы Красноярского инженерно-строительного института, на кафедре Водоснабжение и канализация по заказу управления Якутдортранс. Результаты исследования внедрены на мостовых переходах (см.разд.5.5) этого управления.

I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ НАСТОЯЩЕЙ РАБОТЫ

Заключение диссертации по теме «Изыскание и проектирование железных дорог», Домогашев, Владислав Николаевич

109 ВЫВОДЫ

1. Исследование особенностей формирования и движения отдельной карчи и в целом карчехода в паводок позволило разработать методику прогнозирования интенсивности и объема карчехода, следовательно в процессе полевых изысканий возможно количественно оценить карчеопасность на реке и на основе технико-экономического обоснования, разработанного в диссертации, принять активный или пассивный метод защиты проектируемых мостовых переходов.

2. Разработан активный метод защиты мостов, водопропускных труб и других гидротехнических сооружений от карчехода на основе изучения формирования и давления залома из карчей на карчезадерживающее сооружение. Предлагаемый метод основан на полном перекрытии заломом русла реки, что ставит карчезадерживающее сооружение в самые тяжелые условия работы, следовательно в его расчет закладывается запас прочности для случая бокового водосброса с верхнего бьефа залома.

3. Теоретические исследования движения карчи и взаимодействия залома с потоком, руслом и преградой учитывают такие особенности как сцепление карчи с дном реки, "жесткось" и осадка залома, которые не позволяют использовать хорошо разработанную методику лесосплавщиков. Результаты теоретических разработок подтверждены и с достаточной точностью согласуются с многочисленными экспериментальными и натурными исследованиями.

На основе лабораторного моделирования движения карчи и формирования залома на карчезадерживающем сооружении определены коэффициенты гидродинамического сопротивления карчи с и залома с ъ , лобового давления воды сл и сцепления карчи с руслом / . Применение значений указанных коэффициентов в практических расчетах подтверждено на основе адекватности рассматриваемой модели действительному физическому явлению, исследуемому в натурных условиях.

5. Разработанные в диссертации методы доведены до практических рекомендаций, следовательно могут быть использованы как при проектировании новых, так и при обеспечении надежности эксплуатируемых мостовых переходов, а также для защиты от воздействия карчехода любых гидротехнических сооружений.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Домогашев, Владислав Николаевич, 1984 год

1. Александров В.Л. Исследование и расчет условий предотвращения подныривания бревен под наплавные сооружения. В кн.: Сборник научных трудов ЦНИИ лесосплава, 1975, вып.22,с.35 39.

2. Александров В.Д. Расчет сил, действующих на элементы запани с пойменным водосбросом. В кн.: Сборник научных трудов ЦНИИ лесосплава, 1966, вып.7, с.16-19.

3. Андреев О.В. Проектирование мостовых переходов. М.: Транспорт, 1980. - 216 с.

4. Андреев О.В. Расчеты русел при проектировании мостовых переходов. В кн.: Труды первой всесоюзной конференции по гидравлике водопропускных сооружений. - М.: Выешая школа, 1969, с.200 - 206.

5. Андреев О.В., Федотов Г.А., Пустова Л.А. Методика расчета подпора на мостовых переходах. Автомобильные дороги, 1979, № I, с.23-25.

6. Андреев О.В., Журавлев М.М., Рассказов O.A. Вопросы мостово гидравлики и гидрологии. М.: Транспорт, 1967.- 200 с.

7. Болдаков Е.В. Переходы через водотоки. М.: Транспорт,1965 - 423 с.

8. Большев Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. М.: Наука, 1965. - 465 с.

9. Быков В.Д., Васильев A.B. Гидрометрия. Л.: Гидрометеоиз-дат, 1977. - 448 с.

10. Ва'жнов А.Н. Гидрология рек. М.: МГУ, 1976. - 340 с.

11. Венцель E.C. Теория вероятностей. М.: Наука, 1964.-576 с.

12. Винарский М.С., Лурье М.В. Планирование эксперимента в технологических исследованиях. Киев.: Техника, 1975.- 168с.

13. Гарманов E.H., Полякова Г.А. Методическое пособие по определению экономической эффективности проектных решений в дорож-но-мостовом строительстве. М.: МАДИ, 1973.- 84 с.

14. Домогашев В.Н. Исследование формирования и давления залома из карчей на карчезадерживающие сооружения. В кн.: Научный поиск молодежи лесной промышленности края. - Красноярск, 1982, с.49 - 50.

15. Домогашев В.Н. Определение скорости карчи при прогнозировании объема карчехода. Красноярск, 1982. - 5с. - Рукопись представлена КПИ. Деп. в ЦБНТИ Минавтодора РСФСР, 1982.5 с.

16. Домогашев В.Н. Проектирование мостовых переходов в условиях карчехода. В кн.: Основные направления повышения эффективное ти и качества капитального строительства в Красноярском крае Тез.докл. и сообщ., ч.Ш. Красноярск, 1982, с.12-13.

17. Донской И.П. Водный транспорт леса. М.: Гослесбумиздат, 1955. - 332 с.

18. Друк Б.Г. Гидродинамическое взаимодействие ледобревенных пыжей с водным потоком. В кн.: Труды СибНИИЛП, 1971, 21, с.95 - 102.

19. Ерофеев В.И. и др. Средства отладки программ в ОС ЕС ЭВМ. -М.: Статистика, 1979. 385 с.

20. Жуков В.И., Синютин В.Д. Влияние формы опор на проход карчехода в пролетах моста. Изв. вузов. Изв.вузов. Сер.Строительство и архитектура, 1976, № 5, с.106-108.

21. Жуков В.Й.,Юрков Ф.Х., Домогашев В.Н. Прогнозирование интенаивности карчехода на горно-таежных реках. Изв. Вузов. Сер. Строительство и архитектура, 1978,Ш 5, с.128 - 131.

22. Журавлев М.М. Вопросы оптимизации расчетных паводков для переходов через водотоки на автомобильных дорогах. В кн.: Проектирование и строительство искусственных сооружений на автомобильных дорогах. М.: СоюздорНИИ, 1974, вып.68,с.93 137.

23. Журавлев М.М. Технико-экономические обоснования мостового перехода, в Кн.: Переходы через водотоки./ Под ред. Л.Г.Бе-гама. М.: Транспорт, 1973, с.390 - 431.

24. Журавлев М.М. Обоснование вероятности превышения расчетных паводков для транспортных водопропускных сооружений. В кн.: Расчеты речного стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1975, т.З,с. 173 185.

25. Журавлев М.М. выбор вероятности расчетного паводка для проектирования водопропускных сооружений на пионерных дорогах Сибири и Средней Азии. Новосибирск, 1972, с.197 -213.

26. ЗаЙдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений. 1.: Наука, 1967. - 88 с.

27. Исследование устойчивости земляного полотна и искусственных сооружений на вечномерзлых грунтах.: Отчет /Красноярский политехнический институт. Руководитель работы В.И.Жуков. -ИГР 73024834 . Красноярск, 1975. - 173 с.

28. Инструкция по изысканию, проектированию, строительству и эксплуатации запаней. М.: Лесная промышленность, 1971. -104 с.29. йцкович И.А. Программирование для ЭВМ '/Наири". М.: Статистика, 1975. - 195 с.

29. Караваев A.M. Выбор типа запани в зависимости от объемноговеса древесины. Изв.Вузов. Сер.Лесной журнал, 1962, № 5. с.56-59

30. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1973.- 832 с.

31. Коржавин К.Н. Воздействие льда на инженерные сооружения. -Новосибирск: йзд-во Сибирского отделения АН СССР, 1962. -204 с.

32. ЛевшинВ.М., Литвин Б.Ф. Приближенные вычисления и программирование на ЭВМ "Наири-К". Л.: Машиностроение, 1977. -237 с.

33. Лебедев Н.И. Водный транспорт леса. М.: Гослестехиздат, 1939. - 368 с.

34. Малинин Л.Й., Процесс формирования пыжа из микропучков в потоке. Изв. Вузов. Сер.Лесной журнал, 1972, № 3, с.51 -55.

35. Методические указания по определению экономической эффекти! ности капитальных вложений в строительство и реконструкцию автомобильных дорог местного значения. М.: ГипродорНИИ, 1975. - 96 с.

36. Методические указания по определению экономической эффекти! ности капитальных вложений и технических решений в транспо^ ном строительстве. М.: Оргтрансстрой, 1974. - 124 с.

37. Методические рекомендации УГКС по сетевым русловым наблюдениям. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. - НО с.

38. Мучник С.Я. Расчет лежневых запаней. М.: Лесная промышлеЕ ность, 1953, № 7, с.13-17.

39. Мосты и трубы. Нормы проектирования. / СНиП П-Д.7-62. М.: Стройиздат, 1964. - 64 с.

40. Наставления по изысканиям и проектированию железнодорожныхи автодорожных мостовых переходов через водотоки. М.: Транспорт, 1972- 280 с.

41. Нормы проектирования подмостовых габаритов на судоходных и сплавных реках и основные требования к расположению мостов. НСП 103 52. - М.: Изд-во литературы по строительству и ар хитектуре, 1952. - 20 с.

42. Пашевский Л.И. Уточненные расчетные данные для проектировав лежневых запаней. Л.: Гослесбумиздат, 1941. - 29 с.

43. Пашевский Л.й. Лежневые запани. Л.: Гослебумиздат, 1941.29 с.

44. Панов H.H. Формирование и давление бревенного пыжа на поперечную запань. В кн.: Сборник научных трудов ЦНИИ лесосплава, 1968, вып. 9, с.121- 128.

45. Панов H.H. Теоретические основы установившегося неравномерного течения водного потока в естественном русле с плавающим бревенным пыком. В кн.: Сборник научных трудов ЦНИИ лесосплава, 1968, № 8, с.II- 14.

46. Поздняков Л.К. Сбег и объем стволов лиственницы даурской, произрастающей в Якутии. В кн.: Труды инстиута леса и дре весины СО АН СССР. - Красноярск: Красноярское книжное издательство, 1961, т. L , с.64 - 81.

47. Ресурсы поверхностных вод СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1971 т.17, - 486 с.

48. Родионов B.C. Анализ и обобщение формул пропускной способности лесосплавных путей. В кн;: Труды СЛТИ - Красноярск: Красноярское книжное издательство, 1957, вып.1, с.16-20.

49. Рулешинский Л.З. Математическая обработка результатов экспе римента. М.: Наука, 1971- 192 с.

50. Синютин В.Д. Защита мостов от карчехода.- Автомобильные дороги, 1977, № 5, с.25 27.

51. Соломенцев H.A., Львов A.M., Симиренко СЛ., Чекмарев В.А. Гидрология суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. - 432 с.

52. Спиридонов A.A., Васильев Н.Г. Планирование эксперимента. -Свердловск, изд. УПИ, 1975. 152 с.

53. Технические указания по изысканию, проектированию и строительству автомобильных дорог в районах вечной мерзлоты. / ВСН 138-70. ¿vi.: Оргтрансстрой, 1970. - 70 с.

54. Технические указания по изысканиям, проектированию и постройке железных дорог в районах вечной мерзлоты. /ВСН 61-61. м.: Оргтрансстрой, 1962. - 41 с.

55. Технические указания по изысканию, проектированию и строительству автомобильных дорог и аэродромов в районах вечной мерзлоты. / ВСН 84-62. - М.: Оргтрансстрой, 1963. - 33 с.

56. Технические условия проектирования железнодорожных, автодорожных и городских мостов и труб. /СН 200-62. М.: Транс-желдориздат, 1962. - 328 с.

57. Технические условия и правила проектирования и постройки автогужевых дорог и искусственных сооружений. М.: ГУШД НКВД СССР, 1939. - 197 с.

58. Технико-экономическое обоснование при проектировании автомобильных дорог и мостовых пароходов. /Под ред.Е.В.Болдакова, Г.А.Федотова и др. М.¡Транспорт, 1981. - 207 с.

59. Технико-экономические показатели автодорожных и городских мостов. М.: Гидропромтрансстрой, 1972. - 27 с.

60. Труфанов A.A. Теория расчета давления бревенного залома на запань. М.: Гослестехиздат, 1933, - 55 с.

61. Указания по технико-экономическому обоснованию строительства и реконструкции мостовых переходов./ Минавтодор iVDCP.1. Кишинев, 1974. 43 с.

62. Указания по определению экономической эффективности капиталовложений в строительство и реконструкцию автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1976. - 63 с.

63. Федотов Г.А. Методика расчета размывов под мостами. Автомобильные дороги, 1968, № I, с.28 - 30.

64. Федотов Г.А., Пустова Л.А. Методика проектирования мостовых переходов с пойменными отверстиями. Автомобильные дороги, 1977, № I, с.23-25.

65. Федотов Г.А. Расчеты мостовых переходов с применением ЭЦВМ. М.: Транспорт, 1977. - 208с.

66. Худоногов В.Н., Корпачев В.П. Основы моделирования в лесосплавном деле. Красноярск: СибТй, 1974. - 56 с.

67. Черноусов Е.А. Программирование задач обработки экономической информации. М.: Финансы и статистика, 1982. - 160 с.

68. Чугаев P.P. Гидравлика. Л.: Энергия, 1970. - 552 с.

69. W. oH.t 196tt У9, pp. 3 -/5.73. /lei/jse/7, алг/ /faïlLScw, ¿F. X ¿teéïis-ecnhoé shuck-ïps. Vt/ashinfion, Cov. p*itiè.offj97Y, 3c?/?.74. /lehts pïoé/m$> ¿n ihe ïiveï environment Mnïeft

70. F/pûf ïepoïF.- Washington : FedeïarP h ¿уЬ&адаЖOffices

71. QJ 2eseo7cT? & c/evefopmenl. Environmental cfeîiqn $ conhofcf/'v., Ï973, ¡v, np\