РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСИЛЕНИЮ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ КОМПОЗИТНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

Приказ Председателя Комитета автомобильных дорог Министерства по инвестициям и развитию Республики Казахстан от 21 декабря 2018 года № 120

Предисловие

1	РАЗРАБОТАНЫ И ВНЕСЕНЫ	Акционерным обществом "Казахстанский дорожный научно-исследовательский институт" (АО "КаздорНИИ")
2	УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ	Приказом Председателя Комитета автомобильных дорог Министерства по инвестициям и развитию Республики Казахстан № 120 от 21.12.2018 г.
3	СОГЛАСОВАНЫ	Акционерным обществом "НК "ҚазАвтоЖол" № 03-14-1-2699-И от 21.11.2018 г.
4	СРОК ПЕРВОЙ ПРОВЕРКИ	2023 год
	ПЕРИОДИЧНОСТЬ ПРОВЕРКИ	5 лет
5	ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ

Содержание

1 Область применения

1.1 Настоящие Рекомендации распространяются на сеть автомобильных дорог общего пользования Республики Казахстан и предназначены для решения вопросов, связанных с проектированием водопропускных систем и водопропускных сооружений.

1.2 Рекомендации устанавливают нормы расчета максимального расхода и объема стока ливневых вод, основу которых составляет принцип формирования паводковой волны.

1.3 Рекомендациями следует руководствоваться при назначении параметров водопропускных сооружений для обоснования средств необходимых для введения комплекса водоотводных систем и водопропускных сооружений автомобильных дорог на стадиях проектирования и эксплуатации, а также при решении инженерно-экономических задач применительно к автомобильным дорогам.

2 Нормативные ссылки

В настоящих Рекомендациях даны ссылки на следующие нормативные документы:

ВСН 63-76 Инструкция по расчету ливневого стока воды с малых бассейнов.

СН РК 3.03-12-2013 Мосты и трубы

СП РК 3.03-112-2013 Мосты и трубы

СН РК 3.04-01-2013 Гидротехнические сооружения.

Пособие к СНиП 2.05.03-84 "Мосты и трубы" по изысканиям и проектированию железнодорожных и автодорожных мостовых переходов через водотоки.

СТ РК 1053-2011 Автомобильные дороги. Термины и определения

СТ РК 1684-2007 Мостовые сооружения и водопропускные трубы на автомобильных дорогах. Общие требования по проектированию.

СТ РК 1858-2008 Сооружения мостовые и водопропускные трубы на автомобильных дорогах. Требования при проектировании бетонных и железобетонных конструкций.

Примечание - при пользовании настоящими рекомендациями целесообразно проверить действие ссылочных нормативных документов по соответствующему указателю, составленному по состоянию на 1 января текущего года. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящих рекомендациях применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 Паводковая волна: Медленно нарастающая глубина паводка, перемещающегося по протяженности русла во время хода ливня.

3.2 Время добегания паводковой волны: Время, за которое створ с максимальным расходом достигнет створа проектируемого сооружения – створа лога водосборного бассейна, в котором пересекается трасса водосборного бассейна.

3.3 Водосборный бассейн: Площадь рельефа, с которого поверхностный сток концентрируется по гидрологической сети в створ водопропускного сооружения.

3.4 Границы водосборного бассейна: Условная линия (линия водораздела) от которой поверхностный сток распределяется между смежными водосборами.

3.5 Площадь водосборного бассейна: Площадь рельефа земной поверхности, которая находится в границах водосборного бассейна.

3.6 Длина водосборного бассейна: Расстояние от створа водопропускного сооружения до самой удаленной точки водосбора по тальвегу на линии водораздела.

3.7 Максимальный расход стока ливневых вод: (м³/с): Значение максимального количества объема стока (м³) ливневых вод, прошедшего через живое сечение лога в створе водопропускного сооружения за единицу времени (сек).

4 Основные требования к водопропускным трубам

4.1 Трубы должны соответствовать требованиям по обеспечению механической прочности и устойчивости, чтобы в период их эксплуатации не возникали риски обрушения и повреждения строительных конструкций, бесперебойности и безопасности движения транспортных средств, экономичности содержания объектов, а также требованиям по защите здоровья людей и по созданию безопасных условий труда обслуживающего персонала и охраны окружающей среды.

4.2 Для обеспечения выполнения требований механической прочности и устойчивости, трубы должны быть спроектированы и построены таким образом, чтобы нагрузки, приложенные в период его строительства и эксплуатации, не приводили к следующим последствиям:

1) обрушению трубы или их элементов;

2) образованию деформации, превышающей предельно допустимую величину;

3) повреждению строительной конструкции, использованной в строительстве труб в результате значительной деформации несущих элементов;

4) повреждение в результате нагрузки, по степени воздействия не превышающей первоначальную нагрузку, ставшую источником повреждения [1].

5 Требования по обеспечению безопасности водопропускных труб

5.1 Водопропускные трубы применяются на периодически действующих и постоянных водотоках при отсутствии на них ледохода, карчехода и селей.

В местах возможного образования наледей допускается применение прямоугольных железобетонных труб в комплексе с постоянными противоналедными сооружениями. При этом боковые стенки трубы должны быть массивными бетонными.

5.2 Расчет отверстий труб следует производить по средним скоростям течения воды, допускаемым для грунта русла и типов укрепления русла и откосов насыпи.

Расчетными следует считать паводки того происхождения, при которых создаются наиболее неблагоприятные условия работы трубы.

5.3 Швы между звеньями труб и между телом трубы и блоками оголовков должны заделываться с применением материалов, обеспечивающих герметичность заделки при допустимых значениях деформации трубы в процессе эксплуатации, а также требуемую долговечность.

5.4 Откосы насыпи у оголовков труб должны быть укреплены.

5.5 В случае необходимости, установленной на основании гидравлических расчетов при устройстве труб следует предусматривать: углубление, планировку и укрепление русел сооружения, препятствующие накоплению наносов, гасители скоростей протекающей воды на входе и выходе [1].

6 Требования по обеспечению безопасности конструкций труб

6.1 Конструкции мостов и труб должны удовлетворять требованиям:

- по безопасности;

- по эксплуатационной пригодности;

- по долговечности, а также дополнительным требованиям, указанным в задании на проектирование.

6.2 Для удовлетворения требования безопасности конструкции должны иметь такие исходные характеристики, чтобы с надлежащей степенью надежности и различными расчетными воздействиями в процессе строительства и эксплуатации мостов и труб были исключены разрушения любого характера или нарушения эксплуатационной пригодности, связанные с причинением вреда жизни или здоровью граждан, имуществу и окружающей среде.

6.3 Безопасность конструкций труб и другие устанавливаемые требования осуществляются в соответствии с заданием на проектирование и нормативной документацией и должна быть обеспечена выполнением:

1) требований к материалу и его составляющим;

2) требований к расчетам конструкций;

3) конструктивных требований;

4) технологических требований;

5) требований по использованию;

6) требований по хранению, транспортированию, монтажу и эксплуатации.

6.4 Для удовлетворения требования долговечности конструкции должны иметь такие исходные характеристики, чтобы в течение установленного длительного времени они удовлетворяли бы требованиям по безопасности и эксплуатационной пригодности с учетом влияния на геометрические характеристики конструкций и механические характеристики материалов различных расчетных воздействий (длительное действие нагрузки, неблагоприятные климатические, температурные и влажностные воздействия, попеременное замораживание и оттаивание, агрессивные воздействия и др.) [1].

7 Основные требования к конструкциям

7.1 Основные размеры труб следует назначать с соблюдением принципов модульности и унификации в строительстве.

7.2 Для труб на основании гидравлических расчетов следует предусматривать углубление, планировку и укрепление русел, устройства, препятствующие накоплению наносов, а также устройства для гашения скоростей протекающей воды на входе и выходе.

7.3 Отверстие (и высоту в свету) труб следует назначать, как правило, не менее (м):

1,0 - при длине трубы до 20 м;

1,25 - при длине трубы 20 м и более.

7.4 Отверстия труб на автомобильных дорогах ниже II категории допускается принимать равными, м:

1,0 - при длине трубы до 30 м; 0,75 - при длине трубы до 15 м;

0,5 - на съездах при устройстве в пределах трубы быстротока (уклон 10 ‰ и более) и ограждений на входе.

7.5 Допускается использовать трубы в качестве пешеходных переходов, скотопрогонов, а в случае технико - экономической целесообразности - для пропуска автомобильного транспорта (низких, узкозахватных сельскохозяйственных машин) с обеспечением соответствующих габаритов.

7.6 Водопропускные трубы, следует проектировать с входными и выходными оголовками, форма и размеры которых обеспечивают принятые в расчетах условия протекания воды и устойчивость насыпи, окружающей трубу.

7.7 Применять трубы не допускается при наличии ледохода и карчехода, а также, как правило, в местах возможного возникновения селей и образования наледи.

7.8 Толщину засыпки над звеньями труб следует принимать не менее 0,5 м считая от верха звена трубы до низа монолитных слоев дорожной одежды. Но не менее 0,8 м от верха звена трубы до поверхности дорожного покрытия.[3]

Возвышение бровки земляного полотна на трубах при напорном или полунапорном режиме работы - не менее 1,0 м. Кроме того, на автомобильных дорогах при назначении возвышения бровки земляного полотна на подходах к указанным сооружениям следует соблюдать требования по возвышению низа дорожной одежды над уровнем грунтовых и поверхностных вод, установленные СП РК 3.03-101 [2].

8 Проектирование водопропускных труб

8.1 Гидравлический расчет водопропускных труб

8.1.1 Искусственные сооружения на автомобильных дорогах проектируются под расчетный расход воды заданной вероятности превышения.

8.1.2 Искусственные сооружения проектируются на продолжительный срок службы, поэтому вероятность превышения расчетного паводка в зависимости от технической категории дороги принимается от 1 до 3 % (таблица 1), т.е. максимальные расходы рассчитываются на повторяемость 1 раз в 100 лет (ВП - 1%), 50 лет (ВП - 2%) и 33 года (ВП -3%).

8.1.3 Выбираем на плане трассы место для проектируемого малого искусственного сооружения и карандашом намечаем границы водосборного бассейна. Границами являются водоразделы, существующие и проектируемые дороги.

8.1.4 Затем определяют параметры бассейна:

- площадь водосборного бассейна F (км²) площадь водосборного бассейна определяется по топографической карте с помощью палетки или планиметра.

- длину бассейна L (м); длина главного лога как сумма прямых отрезков, или курвиметром;

- i средний уклон бассейна (‰) определяется по формуле (1):

(1)

где H_з, H₀ – отметки дна в вершине (м) i_c- уклон бассейна в створе сооружения (‰):

(2)

где H_в,H_н – отметки дна бассейна на расстоянии 50 м от оси дороги вверх и вниз по течению соответственно (м);

Далее необходимо вычислить максимальные расходы воды, образующиеся в результате ливня и таяния снегов. Расходы определяются по нормам стока.

8.2 Определение максимального расхода ливневых вод

8.2.1 Максимальный расход воды от ливневых осадков с водосборного бассейна площадью до 100 км² рассчитывается по методике МАДИ

1) Значение расхода ливневых вод вычисляют по формуле:

(м³сек) (3)

2) Объем ливневого стока следует определять по формуле:

(м³), (4)

где а_ч– интенсивность ливня часовой продолжительности, (мм/мин) таблица 2;

К_t – коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности;

a – коэффициент потерь стока таблица 3;

f – коэффициент редукции, учитывающий неполноту стока и зависящий от площади водосборного бассейна, определяется по 4 таблице или по формуле 10.

Таблица 1 – Вероятность превышения паводка

Трубы автомобильных дорогах	Вероятность превышения, %
Трубы на дорогах I категории Трубы на дорогах II и III категорий Трубы на дорогах IV и V категорий	1 2 3

8.2.2 Определение границ ливневого района

В зависимости от вероятности превышения паводка определяем интенсивность ливня часовой продолжительности а_ч. и назначаем ливневый район (таблица 2) [5].

На основе данных таблицы 2 была разработана карта ливневых районов Республики Казахстан участков дорог республиканского значения подверженных паводковым водам в весенний период (рисунок 1).

Таблица 2 – интенсивность ливня часовой продолжительности а_ч.

Район	а, мм/мин при ВП, %
	10	5	4	3	2	1	0,3	0,1
1	0,29	0,36	0,39	0,42	0,45	0,50	0,61	0,75
2	0,29	0,41	047	0,52	0,58	0,70	0,95	1,15
3	0,45	0,59	0,64	0,69	0,74	0,90	1,14	1,32
4	0,46	0,62	0,69	0,75	0,82	0,97	1,26	1,48
5	0,54	0,74	0,82	0,89	0,97	1,15	1,50	1,99
6	0,81	1,02	1,11	1,20	1,28	1,48	1,83	2,14
7	0,82	1,11	1,23	1,35	1,46	1,74	2,25	2,65

Рисунок 1– Карта ливневых районов республики Казахстан участков дорог республиканского значения подверженных паводковым водам в весенний период

8.2.3 Находим коэффициент перехода К_t.

(5)

V_{п.волны} - скорость паводковой волны, движущейся по главному логу водосбора во время прохождения ливневого фронта над водосборным бассейном в направлении по стоку (км/мин).

L_лога протяженность главного лога водосборного бассейна, считая от самой удаленной точки на водоразделе до створа проектируемого водопропускного сооружения на автомобильной дороге, (км);

8.2.4 Определяем скорость формирования паводковой волны по формуле:

(км/мин), (6)

, (7)

Определяем коэффициенты, соответствующие относительным величинам:

(8)

, (9)

V_{тучи min} (км/час) - минимально возможная скорость прохождения ливневых фронтов, которые оказывают влияние на формирование паводковой волны в регионе.

V_тучи (км/час) - доминирующая скорость прохождения ливневых фронтов для региона.

V_л.min= 250 км/час - минимально возможная длина лога водосборного бассейна, при которой возможно формирование паводковой волны из условия минимальной возможной скорости прохождения ливневого фронта.

8.2.5 Коэффициент потерь стока a определяем по таблице 3 в зависимости от вида и характера поверхности дна бассейна.

Таблица 3 – Коэффициент потерь стока a

Вид и характер поверхности	Коэффициент a при площади (F км2)
	0-1	1-10	10-100
Асфальт, бетон, скала без трещин	1,0	1,0	1,0
Жирная глина, такыры (плоские глинистые поверхности, почти лишенные растительности в пустынях субтропической зоны)	0,7 – 0,95	0,65 – 0,95	0,65 – 0,9
Суглинки, подзолистые, тундровые и болотные почвы	0,6 – 0,9	0,55 – 0,8	0,5 – 0,75
Чернозем, лҰсс, каштановые и карбонатные почвы	0,55 – 0,75	0,45 – 0,7	0,35 – 0,65
Супеси, степные почвы	0,3 – 0,55	0,2 – 0,5	0,2 – 0,45
Песчаные, гравелистые, рыхлые и каменистые почвы	0,2	0,15	0,10

8.2.6 Вычисляем коэффициент редукции f по формуле или по таблице 4.

Таблица 4 – Коэффициент редукции f

F , км2	ϕ	F , км2	ϕ	F , км2	ϕ	F , км2	ϕ	F , км2	ϕ
0,10	1,0	0,60	0,64	1,5	0,51	2	0,47	50	0,21
0,20	0,84	0,70	0,61	2,00	0,47	5	0,38	100	0,18
0,30	0,76	0,80	0,59	2,5	0,45	10	0,32	300	0,16
0,40	0,71	0,90	0,58	3,0	0,43	20	0,27	500	0,14
0,50	0,67	1,0	0,56	4,0	0,40	-	-	1000	0,12

8.3 Расчет отверстия трубы

8.3.1 Определяем коэффициен формы лога:

, (11)

8.3.2 Устанавливаем соотношение для 1-го отрезка прямой аккумуляции:

по оси абсцисс

(м³/сек), (12)

по оси ординат

(м³), (13)

8.3.3 Устанавливаем соотношение для 2-го отрезка прямой аккумуляции:

по оси абсцисс

, (м³/сек) (14)

по оси ординат

(м³), (15)

8.3.4 На графике пропускной способности труб проводим 1-ый и 2-ой отрезки прямой аккумуляции, определяем расход с учетом аккумуляции и подбор воды перед трубами.

8.3.5 Величина отверстия искусственного сооружения зависит от расчетного расхода, глубины воды перед сооружением и режима протекания воды через сооружение.

8.3.6 В качестве расчетного расхода назначается максимальный по величине из трех приведенных ниже расходов:

- расход ливневого стока;

- расход ливневого стока с учетом аккумуляции воды перед трубой;

- расход талых вод.

8.3.7 Подбор отверстия водопропускной трубы производится путем сопоставления расчетного расхода и гидравлических характеристик труб, приведенных в таблице 5 и таблице 6.

Таблица 5 – Гидравлические характеристики типовых круглых труб

Тип оголовка	Диаметр отверстия, м	Расход, м3/с	Глубина воды перед трубой, м	Скорость на выходе из трубы
Безнапорный режим
Портальный	0,75	0,25	0,41	1,40
		0,40	0,62	1,70
		0,60	0,79	2,00
		0,74	0,90	2,20
Раструбный с нормальным входным звеном	1,00	1,00	0,94	2,40
		1,40	1,15	2,70
		1,70	1,27	2,70
Раструбный с коническим входным звеном	1,00	0,60	0,57	1,40
		1,00	0,84	2,40
		0,40	1,03	2,70
		1,70	0,08	2,70
		2,00	0,31	3,30
		2,20	1,39	3,40
	1,25	1,00	0,77	2,20
		1,50	0,95	2,50
		2,00	1,13	2,70
		2,50	1,29	3,00
		2,70	1,37	3,20
		3,00	1,46	3,30
		3,50	1,61	3,50
		3,90	1,74	3,80
	1,50	2,50	1,19	2,90
		2,80	2,27	3,00
		3,00	2,32	3,00
		3,50	1,45	3,20

Продолжение таблицы 5

	1,50	3,90	1,54	3,30
		4,30	1,63	3,50
		4,70	1,75	3,70
		5,00	1,81	3,70
		6,00	2,08	4,10
	2,00	3,50	1,26	2,90
		4,00	1,36	3,00
		5,00	1,55	3,30
		4,50	1,47	3,20
		5,50	1,65	3,40
		6,00	1,73	3,50
		6,50	1,81	3,60
		7,00	1,90	3,70
		7,50	1,98	3,80
		8,00	2,06	3,90
		8,50	2,14	4,00
		9,00	2,22	4,10
		9,70	2,32	4,20
		10,00	2,38	4,30
		10,50	2,46	4,30
		11,00	2,54	4,50
		12,50	2,78	4,80
Полунапорный режим
Раструб с нормальным входным звеном	1,00	1,70	1,27	3,60
		2,30	1,89	4,90
		2,50	2,12	5,30
		2,80	2,54	6,00
	1,25	3,00	1,59	4,10
		3,50	1,00	4,80

Окончание таблицы 5

	1,25	4,00	2,38	5,50
		4,40	2,73	6,00
	1,50	4,70	1,91	4,40
		5,20	2,21	4,90
		5,60	2,42	5,30
		6,00	2,64	5,70
		6,36	2,85	6,00
Напорный режим
Раструбный с коническим выходным звеном	1,00	3,00	1,66	4,20
		3,50	2,00	5,00
	1,25	5,00	1,96	4,50
		6,00	2,45	5,40
	1,50	7,00	2,24	4,40
		8,00	2,40	5,00
		8,50	2,58	5,30
	2,00	13,50	2,86	4,90
		14,50	3,01	5,10
		16,00	3,11	5,70
		16,50	3,22	5,90

Таблица 6 – Гидравлические характеристики прямоугольных труб с нормальным входным звеном

Отверстие трубы	Безнапорный режим								Полунапорный режим
	Qp, м3/с	Qн, м3/с	Н, м	hВХ, м	hК, м	hCЖ, м	iK	VВЫХ, м/с	Qн, м3/с	Н, м	VВЫХ, м/с
	6,75	-	1,97	166	1,31	1,11	0,007	4,1	8,25	2,30	4,3
1,5х2,0	-	7,5	2,12	-	1,41	1,19	0,007	4,2	13,50	3,99	7,1
	9,00	-	1,97	166	1,31	1,11	0,007	4,1	11,00	2,30	4,3
2,0х2,0	-	10,00	2,12	-	1,41	1,19	0,007	4,2	18,00	3,99	7,1
	13,50	-	1,97	166	1,31	1,11	0,007	4,1	16,50	2,30	4,3
3,0х2,0	-	15,00	2,12	-	1,41	1,19	0,007	4,2	27,00	3,99	7,1
	17,00	-	3,01	2,50	2,01	1,11	0,008	5,0	21,00	3,47	5,5
2,0х3,0	-	19,00	3,27	-	2,17	1,82	0,008	5,2	23,60	3,99	6,2
	25,50	-	3,01	2,50	2,01	1,70	0,008	5,0	31,50	3,47	5,5
3,0х3,0	-	28,50	2,27	-	2,17	1,82	0,008	5,2	35,40	3,99	6,2
	34,00	-	3,01	2,50	2,01	1,70	0,008	5,0	42,00	3,47	5,5
4,0х3,0	-	38,00	3,27	-	2,17	1,82	0,008	5,2	47,00	3,99	6,2
	42,50	-	3,01	2,50	2,01	1,70	0,008	5,0	52,50	3,47	5,5
5,0х3,0	-	48,00	3,27	-	2,17	1,82	0,008	5,2	59,00	3,99	6,2
	51,00	-	3,01	2,50	2,01	1,70	0,008	5,0	63,00	3,47	5,5
6,0х3,0	-	57,00	3,27	-	2,17	1,82	0,008	5,2	70,80	3,99	6,2

Приложение А
(информационное)

Методика расчета стока ливневых вод при проектировании водопропускных сооружений на дороге

А.1 Исходные данные

1 Расположение: а/д Акчатау-Агадырь 166+750 км.

2 Вероятность превышения паводка для водопропускных труб на автомобильной дороге III технической категории равна 3%.

3 Интенсивность ливня часовой продолжительности:

ливневой район -7, а час равна 1,35 (мм/мин).

4 Площадь водосборного бассейна (рисунок А.1) F равна 13,71 (км2).

5 Средний уклон лога бассейна iл равен 0,008 ‰.

6 Длина лога бассейна L равна 5,54 (км).

Рисунок А.1 – Площадь водосбора бассейна на а/д Акчатау-Агадырь 166+750 км на топографической карте масштабом 1:200 000

А.2 Определение расхода стока ливневых вод:

1) m_лога – показатель гладкости лога, m_лога =30;

2) Определить коэффициент скорости достижения паводковой волной створа проектируемого водопропускного сооружения на автомобильной дороге при показателе гладкости лога m_лога =30:

V_{тучи min} (км/час) - минимально возможная скорость прохождения ливневых фронтов, которое оказывает влияние на формирование паводковой волны в регионе, для которого выполняется расчет - V_{тучи min} = 3,0 км/час; доминирующая скорость прохождения ливневых фронтов.

V_тучи =15,0 км/час - минимально возможная длина лога водосборного бассейна, при которой возможно формирование паводковой волны из условия минимальной возможной скорости прохождения ливневого фронта V_л.min= 250 км/час.

3) Определяем коэффициенты, соответствующие относительным величинам:

;

Тогда:

4) Определяем скорость формирования паводковой волны по формуле:

, (км/мин);

, (км/мин);

5) Коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой интенсивности к расчетной интенсивности, заданной вероятности превышения определяется по формуле:

;

;

6) Максимальны ливневой расход:

(м³/сек)

- интенсивность ливня часовой продолжительности, мм/мин;

а) по данным ВСН 63-76: а_час=0,52 (мм/мин) [4];

б) по расчетам МАДИ: а_час=1,35 (мм/мин).

К_t- коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности;

- коэффициент стока; а=0,5;

- коэффициент редукции, определяется по формуле:

(м³/сек)

Максимальный расход ливневых вод составляет

.

7) Объем ливневого стока определяется по формуле:

А.3 Расчет отверстия трубы

Так как условия рельефа перед водопропускным сооружением позволяют создать пруд, то с целью возможного уменьшения отверствия водопропусной трубы, расчет необходимо выполнить с учетом возможной аккумуляции ливневого стока перед водопропускной трубой. По следующей последовательности расчета:

1) Определяем коэффициен формы лога:

уклон левого склона i_ск.лев = 0,0035 ‰;

уклон правого склона i_ск.лев = 0,0023 ‰;

;

2) Устанавливаем соотношение для 1-го отрезка прямой аккумуляции: по оси абсцисс.

(м³/сек)

по оси ординат

(м³)

3) Устанавливаем соотношение для 2-го отрезка прямой аккумуляции:

по оси абсцисс

(м³/сек)

по оси ординат

(м³)

4) На графике пропускной способности труб (рисунок А.2) проводим 1-ый и 2-ой отрезки прямой аккумуляции, определяем расход с учетом аккумуляции и подбор воды перед трубами:

d=2,0 м ;Q_c=7,0(м³/сек); H³=20,7 (м); H=2,0 (м);

Рисунок А.2 – Назначение отверстия круглой трубы

5) Необходимо сравнить снижение расхода стока в сооружении с максимально допустимой степенью аккумуляции, не более, чем в 3 раза. Степень аккумуляции по условиям формирования максимального расхода стока позволяет снизить расход в сооружении, т.к. фактическая степень аккумуляции меньше расчетной, т.е. С_фак <С_ак

6) Устанавливаем режим работы водопропускной трубы d = 2,0 м;

- безнапорный режим, где h_вх- высота входного звена трубы [1].

7) Устанавливаем скорость на выходе из трубы

, (м/сек)

(м/сек)

А.4 Определение минимальной высоты насыпи

Минимальная высота насыпи определяется по зависимости

(м)

Тогда:

(м)

где минимальная толщина засыпки труб принимается (м),

d = толщина стенки звена трубы, (м).

Толщина засыпки водопропускной трубы обычно назначается из условий положения линии продольного профиля автомобильной дороги.

Библиография

[1] СН РК 3.03-12-2013 Мосты и трубы.

[2] СП РК 3.03-112-2013 Мосты и трубы.

[3] СНиП 2.05.03-84* "Мосты и трубы".

[4] ВСН 63-76 Инструкция по расчету ливневого стока воды с малых бассейнов.

[5] Чистякова И.В. Разработка научных и технологических основ гидрологического обоснования проектных решений автомобильных дорог: автореф. дисc. доктора. техн. наук: 05.23.11; 05.23.16 / Абрамов Василий Викторович. – М., 2012. – 123 с.

Ключевые слова: дороги автомобильные, водопропускные сооружения, максимальный расход стока ливневых вод, водопропускная труба, водосборный бассейн, ливневой район

Исполнители:

Президент, АО "КаздорНИИ" д.т.н., профессор		Б.Б Телтаев
Вице-президент АО "КаздорНИИ" к.т.н		Е.Е. Айтбаев
Вице-президент АО "КаздорНИИ" к.т.н		А.С. Жайсанбаев
д.т.н., профессор МАДИ		И.В. Чистяков
		Б.З.Садыков
		А.В. Кострыкина

Қазақстан Республикасының автомобиль жолдарының су бұрғыш жүйелерінің жұмысының сенімділігін арттыру бойынша ұсынымдар

Қазақстан Республикасы Инвестициялар және даму министрлігі Автомобиль жолдары комитеті Төрағасының 2018 жылғы "21" желтоқсандағы № 120 бұйрығымен бекітілген.

Алғысөз

1	"Қазақстан жол ғылыми-зерттеу институты" акционерлік қоғамы ("ҚазжолҒЗИ" АҚ) ДАЙЫНДАП ЕНГІЗДІ
2	Қазақстан Республикасы Инвестициялар және даму министрлігі Автомобиль жолдары комитеті Төрағасының 2018 жылғы "21" желтоқсандағы №120 бұйрығымен БЕКІТІЛІП, ҚОЛДАНЫСҚА ЕНГІЗІЛДІ
3	"ҚазАвтоЖол" ҰК" Акционерлік қоғамының 2018 жылғы 21 қарашадағы № 03/14-1-2699-И хатымен КЕЛІСІЛДІ

Мазмұны

1 Қолдану саласы

1.1 Осы Ұсынымдар Қазақстан Республикасының жалпы пайдаланымдағы автомобиль жолдыраның желісіне таралады және су өткізгіш жүйелер мен су өткізгіш құрылыстарды жобалаумен байланысты мәселелерді шешуге арналған.

1.2 Ұсынымдар нөсер сулардың максималды шығыны мен ағып түсу көлемін есептеу ормаларын орнатады, оның негізін тасқын толқынын қалыптастыру қағидатында.

1.3 Жобалау және пайдалану сатыларында, сондай-ақ автомобиль жолдарына қатысты инженерлік-экономикалық тапсырмаларды шешуде автомобиль жолдарының су өткізгіш жүйелері мен су өткізгіш құрылыстар кешенін енгізу үшін қажетті қаражатты негіздеу үшін су өткізгіш құрылыстардың параметрлерін тағайындауда осы нұсқаулықты басшылыққа алу қажет.

2 Нормативтік сілтемелер

Осы Ұсынымдарда келесі нормативтік құжаттарға сілтемелер берілген:

ВҚН 63-76 Кіші алаптардан нөсер суларының ағып түсуін есептеу бойынша нұсқаулық.

ҚР ҚН 3.03-12-2013 Көпірлер және құбырлар

ҚР ЕЖ 3.03-112-2013 Көпірлер және құбырлар

ҚР ҚН 3.04-01-2013 Гидротехникалық құрылыстар

ҚНжЕ 2.05.03-84 арналған оқу құралы "Көпірлер және құбырлар" ағын сулар арқылы өтетін теміржол және автожол көпір өтпелерін іздестіру және жобалау бойынша

ҚР СТ 1053-2011 Автомобиль жолдары. Терминдер мен анықтамалар

ҚР СТ 1684-2007 Автомобиль жолдарындағы көпір имараттары жəне сужібергіш құбырлар. Жобалау бойынша қойылатын жалпы талаптар

ҚР СТ 1858-2008 Автомобиль жолдарындағы көпірлік құрылыстар мен су өткізгіш құбырлар. Бетон жəне темірбетон құрастырылымдарды жобалау кезіндегі талапта

Ескерту – Осы ұсынымдарды қолдану кезінде ағымдағы жылдың 1-қаңтардағы күйі бойынша жасалған "Стандарттау бойынша нормативтік құжаттар" көрсеткіші бойынша, және де ағымдағы жылда жарияланған тиісті ақпараттық көрсеткіштер бойынша сілтемелік стандарттардың әрекет етуін тексеру қажет. Егер сілтемелік құжат ауыстырылған (өзгертілген) болса, онда осы ұсынымдарды пайдалану кезінде ауыстырылған (өзгертілген) стандартты нұсқау етіп қолдану қажет. Егер сілтемелік құжат ауыстырылмай күші жойылған болса, онда оған сілтеме берілген ереже осы сілтемені қозғамай қатысты қолданылады.

3 Терминдер мен анықтамалар

Осы Ұсынымдарда тиісті анықтамалары бар келесі терминдер қолданылады:

3.1 Тасқын толқындары: Нөсер кезінде арна ұзындығы бойынша жылжыйтын тасқынның баяу ұлғайятын тереңдігі.

3.2 Тасқын толқынының жету уақыты: Максималды шығыны бар тұстамасы жоспарланып жатқан құрылыстың тұстамасына - су жинайтын қойманың трассасы су жинайтын қойма сайының тұстамасы жететін уақыт.

3.3 Су жинайтын қойма: беттік тұстама гидравликалық желі бойынша су өткізгіш құрылыстың тұстамасына жиналатын бедер алаңы.

3.4 Су жинайтын қойманың шекарасы: Беттік тұстама іргелес су жинағыштар арасында үлесетін шартты шек (суайырық шегі).

3.5 Су жинайтын қойманың алаңы: су жинайтын қойманың шкарасында орналасқан жер беті бедерінің алаңы.

3.6 Су жинайтын қойманың ұзындығы: Суайырық шегінің өзек табаны бойынша су өткізгіш құрылыстан сужинағыштың ең қашықтағы нүктесіне дейінгі арақашықтық.

3.7 Нөсер сулардың ағып шығуының максималды шығыны: (м³/с): Бір уақыт бірлігінде су өткізгіш құрылыс тұстамасында сайдың қимылды қимасы арқылы өткен нөсер сулар ағыны мөлшерінің (м³) максималды көлемінің мәні.

4 Су өткізгіш құбырларға қойылатын негізгі талаптар

4.1 Көпірлер мен құбырлар, оларды пайдалану кезінде бұзылу және құрылыс құрылымдарының зақымдану қаупін болдырмайтын механикалық беріктігі мен тұрақтылығын, көлік құралдары қозғалысының үздіксіз жұмыс істеуі мен қауіпсіздігін, нысаналарды үнемді ұстап күтуді қамтамасыз ету бойынша, сондай-ақ адам денсаулығын қорғау мен қызмет көрсететін қызметкерлердің қауіпсіз еңбек ету жағдайын жасау және қоршаған ортаны қорғау бойынша талаптарға сәйкес келуі тиіс.

4.2 Механикалық беріктік және тұрақтылық талаптарын орындауды қамтамасыз ету үшін көпірлер мен құбырлар оларды салу және пайдалану кезінде түскен жүктемелер төмендегідей салдарға әкелмейтіндей етіп жобалануы және салынуы тиіс:

1) құбырдың немесе олардың элементтерінің құлауы;

2) жол берілетін шекті мәнінен асатын деформацияның пайда болуы;

3) көпірлер мен құбырларды салу кезінде қолданылған құрылыс құрылымдарының салмақ түсетін құрылымдардың айтарлықтай деформациялануы салдарынан бұзылуы;

4) әсер ету деңгейі бойынша алғашқы жүктемеден аспайтын бұзылу көзі болып табылған жүктеме салдарынан болған бұзылу [1].

5 Су өткізгіш құбырлардың қауіпсіздігін қамтамасыз етуге қойылатын талаптар

5.1 Су өткізгіш құбырлары жиі қолданыстағы және тұрақты су ағыстарында оларда мұз жүру, карч жүру және сел болмаған кезде қолданылады.

Мұз тоңу пайда болуы мүмкін жерлерде тұрақты тоңған мұздарға қарсы құрылыспен бірге тікбұрышты темір бетон құбырларды қолдануға болады. Бұл ретте құбырдың бүйір қабырғалары қатты бетоннан болуы тиіс

5.2 Құбыр тесіктерін есептеуді есептік тасқындардың гидрографтары немесе аңғар топырағына рұқсат етілетін су ағысының орташа жылдамдықтары және аңғар мен үйінді құламаларын бекіту түрі бойынша жасау керек.

Есептік тасқын деп құбырлардың жұмыс істеуіне неғұрлым көп қолайсыз жағдай жасайтын тасқындарды санауға болады.

5.3 Құбырлар буындарының, құбыр денесінің және баулық блоктарының арасындағы жіктер пайдалану үдерісі кезінде құбырдың деформациялануының мүмкін көрсеткіштері болғанда жауып бітелген жерлердің бітеулігін, сондай-ақ қажетті төзімділікті қамтамасыз ететін материалдармен жауып бітелуі тиіс.

5.4 Құбыр баулықтарының алдындағы үйінді құламалары бекітілуі тиіс.

5.5 Қажет болған жағдайда гидравликалық есептеулер негізінде бекітілген құбырларды орналастыру кезінде мыналарды қарастыру керек: тереңдету, сорғыштардың толып қалуына кедергі жасайтын құрылыс аңғарларын жобалау және бекіту, кіретін және шығатын кезде ағынды судың жылдамдығын азайтушы [1].

6 Құбыр құрылымдарының қауіпсіздігін қамтамасыз етуге қойылатын талаптар

6.1 Көпір және құбыр құрылымдары төмендегі талаптарға, сондай-ақ жобалау тапсырмасында көрсетілген қосымша талаптарға сәйкес болуы тиіс:

- қауіпсіздігі бойынша;

- пайдалану жарамдылығы бойынша;

- ұзақ мерзімділігі.

6.2 Қауіпсіздікке қойылатын талаптарды қанағаттандыру үшін құрылымдардың негізгі сипаттамалары тиісті сенімділік деңгейімен және әртүрлі есептік әсерлермен көпірлер мен құбырларды салу және пайдалану барысында азаматтардың өміріне немесе денсаулығына, мүлікке және қоршаған ортаға зиян келтірумен байланысты кез келген сипаттағы қираулар немесе пайдалану жарамдылығындағы бұзылуларды жоюы тиіс.

6.3 Көпірлер мен құбырлар құрылымдарының қауіпсіздігі және басқа да бекітілетін талаптар жобалау тапсырмасына және нормативтік құжаттамаларға сәйкес жүргізілуі және төмендегілердің орындалуын қамтамасыз етуі тиіс:

1) материалдарға және оның құрушысына қойылатын талаптарды;

2) есептік құрылымдарға қойылатын талаптарды;

3) құрылымдық талаптарды;

4) технологиялық талаптарды;

5) қолдану талаптарына;

6) сақтауға, тасымалдауға, монтаждауға және пайдалануға қойылатын талаптарды.

6.4 Ұзақ мерзімділікке қойылатын талаптарды қанағаттандыру үшін құрылымның негізгі сипаттамалары бекітілген ұзақ уақыт ішінде қауіпсіздікке және пайдалану жарамдылығына қойылатын талаптарды қанағаттандыруы тиіс. Олар құрылымның геометриялық сипаттамаларына және материалдардың механикалық сипаттамаларына түсетін әртүрлі есептік әсерлерді (жүктеменің ұзақ әсер етуі, қолайсыз климаттық, температуралық және ылғалдылық әсерлері, кезек-кезек қату мен еру, агрессивті әсерлер және т.б) есепке алуы тиіс [1].

7 Құрылымдарға қойылатын негізгі талаптар

7.1 Құбырлардың негізгі өлшемдерін құрылыстағы модульділік және бірегейлік қағидаттарын сақтай отырып белгілеу қажет.

7.2 Гидравликалық есептеулер негізінде құбырлар мен көпірлер орналастыру кезінде өзен арналарын тереңдету, тиісті жоспарлау және нығайту, қоқыстардың жиналуын болдырмайтын құрылғылар, сонымен қатар кіру және шығу орындарында ағып жатқан судың жылдамдығын баяулату құрылғыларын қарастыру керек.

7.3 Құбырлардың саңылауларына (және көрінетін биіктігіне) әдетте келесідей шамалар тағайындау керек, м, кем емес:

1,0 - құбыр ұзындығы 20 м-ге дейін болғанда;

1,25 - құбыр ұзындығы 20 м немесе одан артық болғанда.

7.4 ІІ санаттан төмен автомобиль жолдарында құбырлардың саңылауларын келесідей етіп қабылдауға жол беріледі, м:

1,0- құбыр ұзындығы 30 м-ге дейін болғанда; 0,75 - құбыр ұзындығы 15 м-ге дейін болғанда;

0,5 - жылдам ағынды құбыр шегінде тиісті құрылғының аузында (еңіс 10 ‰ және одан жоғары) және кірістегі қоршауларда.

7.5 Құбырларды жаяу жүргінші өткелдері, мал айдап өту орындары түрінде қолдану, техника-экономикалық тиімді болған жағдайда - ауыл шаруашылығы машиналарын (төмен, тар алымды ауыл шаруашылығы машиналары) өткізу мақсатында тиісті габариттерді қамтамасыз ету арқылы қолдануға жол беріледі.

7.6 Су өткізгіш құбырларды пішіні мен өлшемдері есептеулерде қабылданған судың ағу жағдайларын және құбырды қоршап жатқан үйіндінің орнықтылығын қамтамасыз ететін кіріс және шығыс ауыздықтарды қарастыра отырып жобалау қажет.

7.7 Мұз кету және сең жүру мүмкіндігі бар болған жағдайда, сонымен қатар, әдетте тасқындардың пайда болуы және мұз қату ықтималдығы бар орындарда құбырлар қолдануға жол берілмейді.

7.8 Құбыр буындарының үстіндегі көму қалықтықтарын құбыр бунының үстінен жол төсемесінің монолитті қабатының төменгі бөлігіне қарай 0,5 м кем емес етіп қабылдау қажет. Бірақ, құбыр буынының үстінен жол жамылғысының бетіне дейін кемінде 0,8 м болуы қажет [3].

Арынды немесе жартылай арынды жұмыс тәртібінде құбырлардағы жер төсемесінің биіктетілген жиектері – кемінде 1,0 м. Одан басқа, автомобиль жолдарында айтылған құрылыстарға кіреберістердегі жер төсемесінің жиектерін биіктетулерде жол төсемесінің төменгі жағын топырақ және беттік сулар деңгейінен биіктетуде ҚР ЕЖ 3.03-101 [2] талаптарын қадағалау қажет.

8 Су өткізгіш құбырларды жобалау

8.1 Су өткізгіш құбырларды гидравликалық есептеу

8.1.1 Автомобиль жолдарындағы жасанды құрылыстар берілген жоғарылау ықтималындағы судың есептік шығынында жобаланады.

8.1.2 Жасанды құрылыстар ұзақ қызмет ету мерзімімен жобаланады, сондықтан жолдың техникалық санатына байланысты есептік тасқынның өсу ықтималы 1%-дан 3 %-ға дейін қабылданады (1-кесте), яғни максималды шығындар 100 жылда (АЫ - 1%), 50 жылда (АЫ - 2%) және 33 жылда (АЫ - 3%) 1 рет қайталануға есептелінеді.

8.1.3 Трасса планында жобаланатын кіші жасанды құрылыс үшін орын таңдап аламыз және су жинайтын қойманың шекарасын қарындашпен белгілейміз. Қолданыстағы және жобаланып жатқан жолдың суайырықтары шекара болып табылады.

8.1.4 Одан кейін қойманың параметрлері анықталады:

- су жинайтын қойманың алаңы F (км²) палетканың немесе планиметрдің көмегімен топографикалық карта бойынша анықталады.

- қойманың ұзындығы L (м); негізгі сайдың ұзындығы тік бөліктердің жинағы ретінде немесе курвиметрмен; негізгінің орташа еңісі

I - қойманың орташа еңісі (%_o):

(1)

мұнда H_з, H₀ – түптің жоғарыдағы белгілері (м) i_c- құрылыс тұстамасындағы қойманың еңісі (‰):

(2)

мұнда H_в,H_н – жолдың өсі бойынша 50 м арақашықтықтағы жоғарыдағы және ағын бойынша төмендегі (м) белгілері;

Одан кейін нөсердің және қардың еруі нәтижесінде пай болатын судың максималды шығынын есептеу қажет. Шығындар ағу нормалары бойынша анықталады.

8.2 Нөсер сулардың максималды шығынын анықтау

8.2.1 Алаңы 100 шқ² дейінгі су жинайтын қоймадағы нөсер жауын-шашындары суларының максималды шығыны МАЖИ әдістемесі бойынша есептелінеді.

Нөсер сулары шығынының мәні төмендегі формуламен есептелінеді:

(м³сек) (3)

Нөсер ағындыларының көлемін төмендегі формуламен анықтау қажет:

(м³), (4)

мұнда а_ч– сағаттық ұзақтықтағы нөсердің қарқындылығы, (мм/мин)

2-кесте;

К_t– сағаттық ұзақтықтағы нөсердің қарқындылығынан есептік ұзақтықтағы нөсер қарқындылығына өту коэффициенті;

a – ағын шығынының коэффициенті, 3-кесте;

f – ағынның толымсыздығын ескеретін және су жинатын қойманың алаңына тәуелді редукция коэффициенті, 4-кесте бойынша немесе 10-формуламен анықталады.

1-кесте – Нөсердің арту ықтималы

Автомобиль жолдарының құбырлары	Арту ықтималы, %
I санаттағы жолдардың құбырлары II және III санаттағы жолдардың құбырлары IV және V санаттағы жолдардың құбырлары	1 2 3

8.2.2 Нөсерлік ауданның шекарасын анықтау

Нөсердің арту ықтималына байланысты нөсердің сағаттық ұзақтықтағы қарқындылығын а_ч. анықтаймыз және нөсерлік ауданды белгілейміз (2-кесте) [5].

2-кесте мәліметтері негізінде көктемгі кезеңде нөсер суларға ұшырау қауіпі бар республикалық маңызы бар жолдар телімдерінің картасы әзірленді (1-сурет).

2-кесте - Нөсердің сағаттық ұзақтықтағы қарқындылығын а_ч.

Аудан	а, АЫ болғандағы, %
	10	5	4	3	2	1	0,3	0,1
1	0,29	0,36	0,39	0,42	0,45	0,50	0,61	0,75
2	0,29	0,41	047	0,52	0,58	0,70	0,95	1,15
3	0,45	0,59	0,64	0,69	0,74	0,90	1,14	1,32
4	0,46	0,62	0,69	0,75	0,82	0,97	1,26	1,48
5	0,54	0,74	0,82	0,89	0,97	1,15	1,50	1,99
6	0,81	1,02	1,11	1,20	1,28	1,48	1,83	2,14
7	0,82	1,11	1,23	1,35	1,46	1,74	2,25	2,65

1-сурет- Көктемгі кезеңде нөсер суларға ұшырау қауіпі бар республикалық маңызы бар жолдар елімдерінің картасы

8.2.3 Өту коэффициентін К_t. табамыз:

(5)

V_{п.волны} – ағу бағыты бойынша су жинайтын қойма үстінде нөсер аймағының өту уақытында су жинағыштық негізгі сайы бойынша қозғалатын нөсер толқынының жылдамдығы (шқ/мин).

L_лога – су жинайтын қойманың негізгі сайының ұзындығы, су айырықтағы ең қашықтықтағы нүктеден автомобиль жолындағы жобаланып жатқан су өткізгіш құрылыстың тұстамасына дейін санағанда, (шқ);

8.2.4 Тасқын толқынының қалыптасу жылдамдығын келесі формуламен анықтаймыз:

(шқ/мин), (6)

, (7)

Салыстырмалы шамаларға сәйкес келетін коэффициенттерді анықтаймыз:

(8)

, (9)

V_{тучи min} (шқ/сағ.) - өңірдегі тасқын толқындарының қалыптасуына ықпал ететін нөсер аймақтарының минималды ықтимал өту жылдамдығы.

V_тучи (шқ/сағ.) - өңір үшін нөсер аймақтарының өтуінің басым жылдамдығы.

V_л.min=250 шқ/сағ. - нөсер аймағының өтуінің минималды иқтимал жылдамдығы жағдайынан тасқын толқынының қалыптасуы ықтимал су жинайтық қойма сайының минималды ықтимал ұзындығы.

8.2.5 Ағын шығынының a коэффициентін қойма түбінің бетінің түрі мен сипатына байланысты 3-кесте бойынша анықтаймыз.

3-кесте - Ағын шығынының a коэффициенті

Беттің түрі мен сипаты	(F км2) алаңындағы a коэффициенті
	0-1	1-10	10-100
Асфальт, бетон, жарықшақтары жоқ жартас	1,0	1,0	1,0
Майлы балшық, тақыр (шөл субтропикалық аймақтағы өсімдік қабаты жоқ дерлік жазық балшықты бет)	0,7 – 0,95	0,65 – 0,95	0,65 – 0,9
Сортаң балшықтар, тундра және батпақ топырақтары	0,6 – 0,9	0,55 – 0,8	0,5 – 0,75
Қара топырақ, сарғыш топырақ, құба және карбонатты топырақтар	0,55 – 0,75	0,45 – 0,7	0,35 – 0,65
Құмайттар, далалық топырақтар	0,3 – 0,55	0,2 – 0,5	0,2 – 0,45
Құмды, қиыршық тасты, борпылдақ және тасты топырақтар	0,2	0,15	0,10

8.2.6 Формула немесе 4-кесте бойынша редукция f коэфициентін есептейміз.

(10)

4-кесте - Редукция f коэфициенті

F , шқ2	ϕ	F , шқ 2	ϕ	F , шқ 2	ϕ	F , шқ 2	ϕ	F , шқ 2	ϕ
0,10	1,0	0,60	0,64	1,5	0,51	2	0,47	50	0,21
0,20	0,84	0,70	0,61	2,00	0,47	5	0,38	100	0,18
0,30	0,76	0,80	0,59	2,5	0,45	10	0,32	300	0,16
0,40	0,71	0,90	0,58	3,0	0,43	20	0,27	500	0,14
0,50	0,67	1,0	0,56	4,0	0,40	-	-	1000	0,12

8.3 Құбырдың тесігін есептеу

8.3.1 Сай пішінінің коэффициентін анықтаймыз:

, (11)

8.3.2 Тура шоғырланудың 1-бөлігіне арналған арақатынасты анықтаймыз:

абсцисса өсі бойынша

(м³/сек), (12)

ордината өсі бойынша

(м³), (13)

8.3.3 Тура шоғырланудың 2-бөлігіне арналған арақатынасты анықтаймыз:

абсцисса өсі бойынша

, (м³/сек) (14)

ордината өсі бойынша

(м³), (15)

8.3.4 Құбырдың өткізгіштік қабілетінің кестесінде тура шоғырланудың 1-ші және 2-бөлімдерін жүргіземіз, құбырлар алдындағы судың шоғырлануын және жиналуын ескере отырып, шығынды анықтаймыз.

8.3.5 Жасанды құрылыс тесігінің шамасы есептік шығынға, құрылыс алдындағы судың тереңдігіне және судың құрылыс арқылы ағып өту тәртібіне байланысты.

8.3.6 Есептік шығын ретінде төменде келтірілген үш шығындардың ішінен шамасы бойынша ең жоғарысы белгіленеді:

нөсер ағынының шығыны;

судың құбыр алдында шоғырлануын ескере отырып, нөсер ағынының шығыны;

қар суының шығыны.

8.3.7 Су өткізгіш құбыр тесігін іріктеу 5 және 6-кестелерде келтірілген құбырлардың есептік шығыны мен гидравликалық сипаттамаларын салыстыру жолымен жүзеге асырылады.

5-кесте -Типтік дөңгелек құбырлардың гидравликалық сипаттамалары

Баулықтың типі	Тесіктің диаметрі, м	Шығын, м3/с	Құбыр алдындағы судың тереңдігі, м	Құбырдан шыққандағы
Арынсыз тәртіп
Порталды	0,75	0,25	0,41	1,40
		0,40	0,62	1,70
		0,60	0,79	2,00
		0,74	0,90	2,20
Қалыпты шығу буыны бар қонышты	1,00	1,00	0,94	2,40
		1,40	1,15	2,70
		1,70	1,27	2,70
Конустық шығу буыны бар қонышты	1,00	0,60	0,57	1,40
		1,00	0,84	2,40
		0,40	1,03	2,70
		1,70	0,08	2,70
		2,00	0,31	3,30
		2,20	1,39	3,40
	1,25	1,00	0,77	2,20
		1,50	0,95	2,50
		2,00	1,13	2,70
		2,50	1,29	3,00
		2,70	1,37	3,20
		3,00	1,46	3,30
		3,50	1,61	3,50
		3,90	1,74	3,80
	1,50	2,50	1,19	2,90
		2,80	2,27	3,00
		3,00	2,32	3,00
		3,50	1,45	3,20
		3,90	1,54	3,30
		4,30	1,63	3,50
		4,70	1,75	3,70
		5,00	1,81	3,70
		6,00	2,08	4,10
		3,50	1,26	2,90
		4,00	1,36	3,00
		5,00	1,55	3,30
		4,50	1,47	3,20
		5,50	1,65	3,40
	2,00	6,00	1,73	3,50
		6,50	1,81	3,60
		7,00	1,90	3,70
		7,50	1,98	3,80
		8,00	2,06	3,90
		8,50	2,14	4,00
		9,00	2,22	4,10
		9,70	2,32	4,20
		10,00	2,38	4,30
		10,50	2,46	4,30
		11,00	2,54	4,50
		12,50	2,78	4,80
Жартылай арынды тәртіп
Қалыпты шығу буыны бар қоныш	1,00	1,70	1,27	3,60
		2,30	1,89	4,90
		2,50	2,12	5,30
		2,80	2,54	6,00
	1,25	3,00	1,59	4,10
		3,50	1,00	4,80
		4,00	2,38	5,50
		4,40	2,73	6,00
	1,50	4,70	1,91	4,40
		5,20	2,21	4,90
		5,60	2,42	5,30
		6,00	2,64	5,70
		6,36	2,85	6,00
Арынды тәртіп
Конустық шығу буыны бар қонышты	1,00	3,00	1,66	4,20
		3,50	2,00	5,00
	1,25	5,00	1,96	4,50
		6,00	2,45	5,40
	1,50	7,00	2,24	4,40
		8,00	2,40	5,00
		8,50	2,58	5,30
	2,00	13,50	2,86	4,90
		14,50	3,01	5,10
		16,00	3,11	5,70
		16,50	3,22	5,90

6-кесте – Қалыпты шығу буыны бар тікбұрышты құбырлардың гидравликалық сипаттамалары

Құбыр тесігі	Арынсыз тәртіп								Жартылай арынды тәртіп
	Qp, м3/с	Qн, м3/с	Н, м	hВХ, м	hК, м	hCЖ, м	iK	VВЫХ, м/с	Qн, м3/с	Н, м	VВЫХ, м/с
	6,75	-	1,97	166	1,31	1,11	0,007	4,1	8,25	2,30	4,3
1,5х2,0	-	7,5	2,12	-	1,41	1,19	0,007	4,2	13,50	3,99	7,1
	9,00	-	1,97	166	1,31	1,11	0,007	4,1	11,00	2,30	4,3
2,0х2,0	-	10,00	2,12	-	1,41	1,19	0,007	4,2	18,00	3,99	7,1
	13,50	-	1,97	166	1,31	1,11	0,007	4,1	16,50	2,30	4,3
3,0х2,0	-	15,00	2,12	-	1,41	1,19	0,007	4,2	27,00	3,99	7,1
	17,00	-	3,01	2,50	2,01	1,11	0,008	5,0	21,00	3,47	5,5
2,0х3,0	-	19,00	3,27	-	2,17	1,82	0,008	5,2	23,60	3,99	6,2
	25,50	-	3,01	2,50	2,01	1,70	0,008	5,0	31,50	3,47	5,5
3,0х3,0	-	28,50	2,27	-	2,17	1,82	0,008	5,2	35,40	3,99	6,2
	34,00	-	3,01	2,50	2,01	1,70	0,008	5,0	42,00	3,47	5,5
4,0х3,0	-	38,00	3,27	-	2,17	1,82	0,008	5,2	47,00	3,99	6,2
	42,50	-	3,01	2,50	2,01	1,70	0,008	5,0	52,50	3,47	5,5
5,0х3,0	-	48,00	3,27	-	2,17	1,82	0,008	5,2	59,00	3,99	6,2
	51,00	-	3,01	2,50	2,01	1,70	0,008	5,0	63,00	3,47	5,5
6,0х3,0	-	57,00	3,27	-	2,17	1,82	0,008	5,2	70,80	3,99	6,2

А қосымшасы

(ақпараттық)

Жолдардағы су өткізгіш құрылыстарды жобалауда нөсер сулардың ағып түсуін есептеу әдістемесі

А.1 Бастапқы деректер

1. Орналасуы: Ақчатау-Агадырь а/ж166+750 шқ

2. III техникалық санаттағы автомобиль жолдарындағы су өткізгіш құбырлар үшін тасқынның арту ықтималы 3% тең.

3. Нөсердің сағаттық ұзақтықтағы қарқындылығы:

нөсерлі аудан -7, а _час 1,35 (мм/мин) тең.

4. Су жинайтын қойманың алаңы (А.1-сурет) F 13,71 (шқ²) тең.

5. Қойма сайының орташа еңісі i_л 0,008 %ₒ тең.

6. Қойма сайының ұзындығы L 5,54 (шқ) тең.

А.1-сурет - Ақчатау-Агадырь а/ж 166+750 шқ орналасқан су жинайтын қойманың 1:200 000 масштабындағы топографиялық картадағы алаңы

А.2 Нөсер сулардың ағу шығынын анықтау:

1) m_лога – сайтың тегістігінің көрсеткіші, m_лога =30;

2) Сайдың тегістілік көрсеткіші m_лога =30 болғанда тақын толқынының автомобиль жолындағы су өткізгіш құрылысының тұстамасына жету жылдамдығының коэффициентін анықтау:

;

V_{тучи min} (шқ/сағ.) - өңірдегі тасқын толқындарынң қалыптасуына ықпал етінің, V_{тучи min} = 3,0 (шқ/сағ.) есебі жасалатын нөсер аймақтарының өтуінің минималды ықтимал жылдамдығы; осы өңірдің нөсерлік аймақтардың өтуіңінің басым жылдамдығы -

V_тучи =15,0 шқ/сағ. - V_л.min=250 шқ/сағ - нөсер аймағының өтуінің минималды иқтимал жылдамдығы жағдайынан тасқын толқынының қалыптасуы ықтимал су жинайтын қойма сайының минималды ықтимал ұзындығы.

3) Определяем коэффициенты, соответствующие относительным величинам:

;

Онда:

4) Келесі формула бойынша тасқын толқынының қалыптасу жылдамдығын анықтаймыз.

, (шқ/мин);

, (шқ/мин);

5) Арту ықтималы берілген нөсердің сағаттық ұзақтықтағы қарқындылықтан есептік ұзақтықтағы нөсер қарқындылығына өту коэффициенті келесі формуламен анықталады:

;

;

Максималды нөсер шығыны:

(м³/сек)

- нөсердің сағаттық ұзақтықтағы қарқындылығы, мм/мин;

а) ВҚН 63-76 мәліметтері бойынша: а_час=0,52 (мм/мин) [4];

б) МАЖИ есептері бойынша: а_час=1,35 (мм/мин).

К_t- нөсердің сағаттық ұзақтықтағы қарқындылықтан есептік ұзақтықтағы нөсер қарқындылығына өту коэффициенті;

- ағу коэффициенті; а=0,5;

- редукция коэффициенті төмендегі формуламен анықталады:

(м³/сек)

Нөсер суларының максималды шығыны:

.

Нөсер ағуының көлемі төмендегі формуламен анықталады:

А.3 Құбыр тесігін есептеу

Су өткізгіш құрылыстар алдындағы бедердің жағдайы тоған жасауға мүмкіндік бергендіктен, су өткізгіш құбырдың тесігін ықтимал кішірейту мақсатында су өткізгіш құбыр алдындағы нөсер ағынының шоғырлану мүмкіндіктерін ескерере отырып есептеу қажет. Есептеу келесі кезеңдермен жүргізіледі:

1) Сай пішінінің коэффициентін анықтаймыз:

сол жақ бөктердің еңісі i_ск.лев = 0,0035 %ₒ;

ол жақ бөктердің еңісі i_ск.лев = 0,0023 %ₒ;

;

2) Тура шоғырланудың 1-бөлігіне арналған арақатынасты анықтаймыз: абцисса өсі бойынша.

(м³/сек)

ордината өсі бойынша

(м³)

3) Тура шоғырланудың 2-бөлігіне арналған арақатынасты анықтаймыз:

абцисса өсі бойынша.

(м³/сек)

ордината өсі бойынша

(м³)

4) Құбырдың өткізгіштік қабілетінің кестесінде (А.-сурет) тура шоғырланудың 1-ші және 2-бөлімдерін жүргіземіз, құбырлар алдындағы судың шоғырлануын және жиналуын ескере отырып, шығынды анықтаймыз.

d = 2,0 м; Q_c = 7,0(м³/сек); H³ = 20,7 (м); H = 2,0 (м);

А.2-сурет - Дөңгелек құбыр тесігін белгілеу

5) Құрылыстағы ағу шығынының төмендеуін шоғырлану деңгейінің рұқсат етілетін 3 еседен аспайтын максималды деңгейімен салыстыру қажет. Максималды ағу шығының қалыптасу жағдайы бойынша шоғырлану деңгейі құрылыстағы шығынды төмендетуге мүмкіндік береді, себебі шоғырланудың нақты деңгейі есептік деңгейден аз, яғни Сфак <Сак

6) Су өткізгіш құбырдың жұмыс істеу тәртібін орнатамыз d = 2,0 м;

- арынсыз тәртіп, мұнда hвх- құбырдың кіру буынының биіктігі [1]

7) Құбырдан шыққандағы жылдамдығын анықтаймыз

, (м/сек)

(м/сек)

А.4 Үйіндінің минималды биіктігін анықтау:

Үйіндінің минималды биіктігі төмендегіге байланысты анықталады

(м)

Онда:

(м)

мұнда құбырды көмудің минималды қалыңдығы (м),

d = құбыр бұйынының қабырғасының қалыңдығы, (м).

Су өткізгіш құбырды көму қалыңдығы әдетте автомобиль жолының бойлық пішінінің сызығын қою жағдайымен белгіленеді.

Библиография

[1] ҚР ҚН 3.03-12-2013 Көпірлер және құбырлар

[2] ҚР ЕЖ 3.03-112-2013 Көпірлер және құбырлар

[3] ҚНжЕ 2.05.03-84* Көпірлер және құбырлар

[4] ВҚН 63-76 Кіші алаптардан нөсер суларының ағып түсуін есептеу бойынша нұсқаулық.

[5] Чистякова И.В. Автомобиль жолдарының жобалық шешімдерін гидрологиялық негіздеудің ғылыми және технологиялық негіздерін әзірлеу: автореф. дисc. ... техника ғылымдарының докторы: 05.23.11; 05.23.16 / Абрамов Василий Викторович. – М., 2012. – 123 б.

Түйінді сөздер: автомобиль жолдары, су өткізгіш құрылыстар, нөсер сулардың ағуының максималды шығыны, су өткізгіш құбыр, су жинайтын алап, нөсерлік аудан

Орындаушылар:

"ҚазжолҒЗИ" АҚ президенті, т.ғ.д., профессор		Б.Б Телтаев
"ҚазжолҒЗИ" АҚ вице-президенті, т.ғ.к.		Е.Е. Айтбаев
"ҚазжолҒЗИ" АҚ вице-президенті, т.ғ.к.		А.С. Жайсанбаев
т.ғ.д., МАЖИ профессоры		И.В. Чистяков
		Б.З.Садықов
		А.В. Кострыкина