книги из ГПНТБ / Болдаков, Е. В. Проблемы мостовых переходов

Выбор ВП расчетного п ав одк а 1

Задача такого рода может решаться путем оптимизации строительно-эксплуатационных затрат за весь срок службы со­ оружения. В соответствии с этим за исходную зависимость при­ нят минимум приведенных затрат, зависящих и не зависящих от прохода паводка. К затратам первого рода следует отнести ос­ новную часть эксплуатационных расходов 9 t, которая связана с размерами движения и может изменяться при нарушениях эксплуатации от действия паводковых вод. К затратам второго рода относится строительная стоимость К (капиталовложения), которая определяется по заранее выбранной ВП паводка и в те­ чение срока службы остается неизменной, а также постоянные годовые расходы на ремонт и содержание сооружения 5 Р.С. Ис­ ходя из этого минимум приведенных затрат можно записать в виде

ния, могут быть выражены долей первоначальных капиталовло­ жений АК-

Исследования показывают, что с учетом реновационных от­ числений для АК колеблется от 0,02 К до 0,04 К (для переходов с железобетонным мостом Д/С= 0,02 К)-

Возрастание эксплуатационных расходов Эг обычно следует определенному закону. Если известен этот закон, то выражение

(1) можно записать как

1 Публикуемая методика Союздорнии является материалом для обсужде­ ния. (Прим, ред.)

21

Последний член выражения (3) преобразуем на основании теоремы о среднем. Тогда

сходящегося ряда геометрической прогрессии гц. При большом сроке суммирования затрат имеем

или участка дороги паводком вызовет эксплуатационные поте­ ри, которые, в свою очередь, вызовут потери, которые будут нес­ ти предприятия народного хозяйства. Эти потери (или ущербы) и следует противопоставить капиталовложениям на устройство

где Ус, Уэ, Уя — соответственно три круга ущербов: 1) строитель­ ный, 2) эксплуатационный и 3) народнохозяйственный; тр —

22

4

31-°~

Е

1: <и =3

=3 2 S-

о

1

Показатель грузооборота а ?%

Рис. 4. Зависимость расчетного года tp от воз!растания грузооборота на до­ роге и коэффициент увеличения эксплуатационных и народнохозяйственных затрат на этот год:

/ — при # НвП =0,08; 2 —- при Я н>п =0,10; 3 — линейная зависимость при В н>п «0,08; / =

^н.п тр=1+ а;р

коэффициент, характеризующий возрастание эксплуатацион­ ных расходов (ущербов) на расчетный год tv.

при криволинейной зависимости i(tp= е“*р), так и при линейной (тр=1+ Щ р). Заметим, что при криволинейной зависимости и действующем в настоящее время нормативе разновременных затрат £ н.п=0,08 коэффициент возрастания эксплу­ атационных расходов тр, по сравнению с линейной зависимостью, изменяется от 1,2 (при а = 4%) до 2,3—4,2 (а = 6 и 7%) больше. Такой разрыв тр для этих двух зависимостей плохо увязывается с фактическими данными о возрастании

подходов), определяемую для паводка данной ВП.

Стоимость малого перехода с трубой определяется с частью подходов. Длина подходов принимается по рис. 5, составленно­ му на основании статистических данных о разрушении труб и насыпи.

Определение трех ущербов Ус, Уэ и Ун теоретическим путем ввиду многообразия определяющих факторов многим кажется неразрешимой задачей. Однако эта задача выполнима, если при­

23

влечь натурные статистикеские данные, которых, к сожалению, еще мало (см. § 3).

Обработка и анализ та­ ких данных позволили по­ строить зависимости для

практических расчетов. Так, строительный ущерб Ус, при-

чиняемый переходам высоки­ ми паводками, может быть

выражен в функции генеральных размеров сооружений.

где А х— параметр, тыс. руб., зависящий от ВП паводка, на ко­ торую запроектировано сооружение, от впитывающей способ­ ности почв и от ВП разрушающего паводка; т — коэффи­ циент изменения стоимости перехода по сравнению с его

Рис. 6. Строительный ущерб при разрушении:

рыве плотин. Ниже линии 3 частично разрушенные переходы

24

стоимостью для III категории дороги; для дорог I, II—III и IV—V категорий коэффициент т ориентировочно (по проект­ ным данным) равен 1,7; 1,0 и 0,8; Я — высота насыпи у со­ оружения, м; «1 — степенной показатель, близкий к 2,0.

Параметр А х определяется в зависимости от соотношения ре­

дуцированных слоев осадков разрушающего h0 и расчетного hp паводков:

Значения А х приведены в табл. 7, в которой слои осадков вы­ числены по нормам стока 1 для средних природных условий (Центральные районы СССР, суглинистые почвы III категории). В табл. 7 редуцированный слой осадков разрушающего паводка (ВП-0%) принят равным h0 = hp- о°/0=1510 мм.

Т а б л и ц а 7

Строительный ущерб для средних и больших переходов (рис. 6, б) выражается уравнением

где А2— параметр, зависящий от ВП расчетного и разрушающе­ го паводков, а также от коэффициента вариации максималь­ ных расходов Су; т — тот же коэффициент, что и в выраже­ нии (8); L — длина моста, м, рассчитанного на паводок р%\ п2— степенной показатель:

в которой к0 и /Ср — модульные коэффициенты максимумов, со­ ответственно разрушающего (ВП-0%) и расчетного (р%) па­ водков. Значения А 2 для разных коэффициентов вариации мак­ симальных расходов приведены в табл. 8.

1 Имеются в виду расчеты стока с малых бассейнов по упрощенной форму­ ле Союздорнии. (Прим, ред.)

25

Эксплуатационный и народнохозяйственный ущербы Уд и Ув определяются при совместном рассмотрении натурных статисти­ ческих данных и моделей транспортных условий, складываю­ щихся при повреждении или разрушении участка дороги или со­ оружения высоким паводком.

Такой подход к исследованию позволил установить главней­ шие показатели эксплуатационных условий, влияющие на раз­ мер ущербов.

Первый из показателей — степень развитости дорог в данном районе. Протяженность дорог с твердым покрытием, отнесенная к 100 км2 территории определенного административного района, различна в центральных и западных районах европейской части и резко падает в азиатской части (рис. 7). Этот показатель учи­ тывает лишь фактическую протяженность дорог, во многих слу­ чаях не отвечающую развитию производительных сил этого района. С этой точки зрения более репрезентативным показате­ лем является комплексный параметр, учитывающий и плотность населения в районе:

где ST—-показатель развитости дорог с твердым покрытием, км на 1 км2 территории; 5Н—-то же, км на 1000 чел. населения (см. приложение 4, в котором параметр S T вычислен на

100 км2).

На рис. 8 показан средний рост параметра ST.Hдля европей­ ской и азиатской частей территории нашей страны в двух ва­ риантах: при существующих темпах дорожного строительства (в среднем 6% в год) и при усиленном дорожном строительстве (8% в год). Из этого рисунка видно, что при существующих тем­ пах дорожного строительства дорожная сеть азиатской террито­ рии страны достигнет показателя среднеразвитых районов через 20 лет, а при усиленных темпах — через 13.

Другими показателями эксплуатационных условий, влияю­ щих на размеры ущербов, являются рельеф местности и погод­ но-грунтовые условия в период паводков. Эти показатели опре­ деляют возможность устройства объезда разрушенного участка

26

27

где Д — параметр, зависящий от района строительства и катего­ рии дороги (для III категории дороги, в районах № 1, 2 и 3 параметр Д соответственно равен 0,015; 0,13 и 0,67); d — сте­ пенной показатель, колеблющийся от 0,13 (I категория доро­ ги в районе № 3) до d = 0,06 (V категория дороги в районе № 1); Ус — строительный ущерб, тыс. руб.

Народнохозяйственный ущерб Ун подсчитывается по фор­

где Qг— количество непрерывно накапливающихся грузов круг­ логодичного производства и потребления, т/год; 6 — коэффи­ циент, учитывающий долю товарных и скоропортящихся гру­ зов (можно принимать 6= 0,6); Ц — средняя стоимость 1 т грузовой массы (в среднем 420 руб.); — продолжитель­ ность задержки доставки грузов, мес; £ н=0,12 — норматив­ ный коэффициент эффективности капиталовложений.

Методика расчета оптимального значения ВП паводка по уравнению (7) и разработкам М. М. Журавлева сводится к сле­ дующему:

определяют полные стоимости переходов для ВП, указанных

в табл. 7 и 8; по формулам (8) — (12) и табл. 7 и 8 вычисляют строитель­

ные ущербы, т. е. первый круг ущербов для всех вариантов пере­

ходов; по полученным строительным ущербам для данного района

дорожного строительства и категории дороги по рис. 9 или по уравнению (14) определяют ущербы второго и третьего круга

У9+У н;

28

принимая равенство роста эксплуатационных расходов росту грузооборота, по заданному годовому приросту а и закону воз­ растания грузооборота находят (см. рис. 4) расчетный год tv и коэффициент тр увеличения эксплуатационных расходов на этот год;

определяют по уравнению (7) приведенные стоимости вари­ антов переходов (вычисления удобно вести в табличной форме); полученные приведенные стоимости наносят на график (см.

29