книги из ГПНТБ / Переходы через водотоки

Рис. ХѴІ-7. Изменение приведенной стоимости высоководного перехода с железобетонным мос­ том LM= 30 м по сравне­ нию с низководным пе­ реходом (деревянный

мост)

четный. Формула (ХѴІ-30) в этом случае пополнится дополнитель­

ным членом:

тСЛ

(ХѴІ-33)

в которой К — единовременные затраты на устройство перехода в целом; Ус и Уэп — соответственно строительный и эксплуатацион­ ный ущербы от паводка, которые можно определить (в тыс. руб.) по ориентировочным формулам:

Ус — 0,05LM;

Уэп ■ = 2,1 уус.

Эти формулы выведены на основании обработки фактических данных по ущербам на 10 низководных переходах. В первой форму­

ле LM— длина моста, м.

На рис. ХѴІ-7 приведено сравнение высоководного капитального перехода (с железобетонным мостом длиной 30 м) с низководным переходом (деревянный мост) на дороге IV категории.

Перестройка деревянного моста предусмотрена с выносом дви­ жения на обход. Как видно из рис. ХѴІ-7, низководный переход с деревянным мостом, перестраиваемым 3 раза, по сравнению с вы­ соководным переходом невыгоден. При сокращении числа перестро­ ек деревянного моста до одной низководный переход становится вы­ годным.

нованиях и неглубоких свайных основаниях. Укрупненные стоимо­ сти учитывают устройство регуляционных сооружений средней сложности.

Объем 1 км земляного полотна подходов к мостам в зависимос­ ти от высоты насыпи и ширины ее поверху можно получить из рис. ХѴІ-9.

Стоимость 1 км дорожного покрытия капитального и облегчен­ ного усовершенствованного типов колеблется [92] от 108—82 тыс. руб. (дороги II—III категорий) до 41—20 тыс. руб. (дороги IV— V категорий). Трудоемкость строительства моста обычно значи­ тельно превышает трудоемкость строительства подходов. Поэтому при приведении капиталовложений к последнему году строительст­ ва определяющим является срок строительства моста (рис. XVI-10), а не подходов.

Ежегодные затраты на ремонт и содержание железобетонных мостов колеблются от 0,3 до 0,5% от их первоначальной стоимости. Те же затраты по подходам к мосту, отнесенные к 1 о их длины, составляют ориентировочно 2—3 тыс. руб. в год.

Устройство капитального высоководного моста является ради­ кальным решением. Для дорог с большой интенсивностью движе-

Рис. ХѴІ-11. Продольные профили капитальных переходов, принятых для технико-экономических сравнений

ния (I—II категорий) такое решение во многих случаях является единственно приемлемым.

В табл. ХѴІ-9 и XVI-10 рассмотрены основные характеристики группы боль­ ших переходов через реки III—VII классов, с шириной русла ß p от 100 до 500 м и шириной пойм В п соответственно от 2 до 5,5 км (рис. ХѴІ-11).

7. Эффективность устройства переходов разных типов

Введение в практику расчетов сравнительно высокого значения коэффициента эффективности £^ = 0,12 для всего народного хозяй­ ства и в особенности норматива приведения затрат £ Hn = 0,08 (до 1969 г. эти коэффициенты имели значение Ен = Еяи= 0,10) направле­ но на выбор более эффективных решений и на ускоренную аморти­ зацию сооружений.

Если повышенный коэффициент эффективности ставит в выгод­ ное положение менее дорогие варианты сооружения, то сниженный норматив приведения затрат вместе с тем снижает и эффективность применения сооружений, характеризующихся большими эксплуата­ ционными расходами. Последнее обстоятельство сказывается на временных сооружениях, не обеспечивающих круглогодичную пере­ возку грузов, и на деревянных мостах, требующих перестройки пос­ ле их износа.

Технико-экономические расчеты по изложенной выше методике дают возможность установить границы целесообразного примене­ ния временных переходов разных типов на автомобильных дорогах III—V категорий, пересекающих большие и средние реки. Что каса­ ется дорог I—II категорий, то на них, как правило, целесообразны переходы капитального типа.

Паромные переправы эффективны лишь на дорогах V категорий при ширине русла реки более 200■ м. При этом для дороги V катего­ рии, с возрастающим грузооборотом на 10 год в 2 раза и на 20 год —■ в 3,5 раза, требуется устройство двух несамоходных паромов на шесть автомобилей, а при ширине русла более 300 м —-одного само­ ходного парома на восемь автомобилей. Устройство самоходного парома на 20 автомобилей ввиду большой стоимости, как правило, неэффективно.

Наплавные мосты эффективны на дорогах IV и V категорий при ширине русла реки более 300—400 м.

Потери себестоимости перевозок по существующему мосту на длине перепро­ бега 50—20=30 км и S = 0,083 руб. (табл. ХѴІ-4):

Уэ = 320-30-0,083 = 800 тыс. руб./год.

Ущерб народному хозяйству от задержки доставки грузов из-за перепробега

где 252 руб. = 0,6Ц=0,6-420 руб.; /0 — Іт= 50—20 = 30 км.

Годовые затраты на ремонт и содержание капитальной дороги на длине пере­ пробега составляют:

•Эрис = 30-2,0 = 60 тыс. руб./год.

В период эксплуатации ледовой дороги автомобили будут терять время из-за снижения скорости до 15 км/ч по сравнению со скоростью движения 50 км/ч по капитальной дороге. На расчетный год эти потери по формуле (ХѴІ-23) составят:

При средней стоимости 1 авт-ч 1.9 руб. (табл. ХѴІ-5) денежные потери будут: =26,5-1,9 = 50,5 тыс. руб./год, в то время как при перепробеге по существую-

129

щему мосту за тот же период потери себестоимости составили бы 800— =570 181

тыс. руб., что доказывает большую выгодность устройства ледовой дороги. Годовыее затраты на устройство ледовой дороги с намораживанием льда, а

также затраты на ремонт и содержание дороги с подходами к ней со стороны левого берега:

руб. — затраты на ремонт и содержание 1 км ледовой дороги и подходов.

Ущерб народному хозяйству за счет снижения скорости движения автомоби­ лей по ледовой дороге определим, зная количество потерянных автомобиле-часов.

Вэтом случае формулу (ХѴІ-22) можно переписать в виде

=іпті$д0,ЩЕ„ 26,5-1,6-252-0,12

0,1 тыс. руб.

Таким образом, при существующей организации перевозок по сравнению с перевозками, которые могли бы осуществляться по вновь построенному и исклю­ чающему перепробег мостовому переходу, эксплуатационные и народнохозяйст­ венные потери на расчетный год составляют:

"• 4 5 1= 2УЭ+ 2У„ + 2 -Эр,« = 800+ 50,5+ 0,7+ 0,1+ 6 0 + 1 2 0 = 1031 тыс. руб.

Полученные потери Эі следует сравнивать с расчетными потерями одного из вариантов реконструкции перехода (см. табл. ХѴІ-3).

Устройство паромной переправы, очевидно, нецелесообразно, ввиду ее боль­ шой стоимости (при расчетной интенсивности Ѵр = 560-1,96= 1000 авт./сутки потре­ буется три самоходных парома вместимостью по 20 автомобилей), и значительных эксплуатационных и народнохозяйственных потерь в период распутиц. По тем же причинам и из условий обеспечения судоходства на реке V класса нецелесообраз­ но устройство наплавного моста. Поэтому для сравнения выбран вариант устрой­ ства высоководного капитального моста.

Приведенная к последнему году строительства стоимость капитального моста с подходами в пределах пойм реки (табл. ХѴІ-10) составляет К2 = 3050 тыс. руб., а годовые расходы на ремонт и содержание мостового перехода по той же табли­

эти данные, определим коэффициент эффективности капиталовложений при ус­ тройстве нового высоководного капитального моста:

Как видно из расчетов, устройство нового мостового перехода, исключающего перепробег транспортных средств, экономически оправдывается.

§ 74. ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ВЕРОЯТНОСТИ ПРЕВЫШЕНИЯ ПАВОДКА И ГЕНЕРАЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ПЕРЕХОДА <

Нормативные значения вероятностей превышения (ВП) павод­ ков для расчета отверстий транспортных водопропускных сооруже­ ний, введенные в ТУ с 1936 г., не имеют достаточных технико-эконо­ мических обоснований. Они назначены исходя из приблизительной оценки значимости дорог и срока службы сооружений, но не дают обеспечения сохранности последних за эти сроки.

Вероятность прохода паводков более редких, чем предусматри­ вают ТУ, увеличивается пропорционально возрастанию числа соору­ жений. Например, если для одного сооружения паводок ВП 1 % будет превышен в среднем 1 раз в 100 лет, то для 100 сооружений его превышение возможно уже 1 раз в год, для 1000 сооружений — 10 раз ів год и т. д. Вероятность прохода редких паводков увеличи­ вается с возрастанием срока службы сооружений. Так, за период службы сооружения примерно 100 лет число превышений рассмотренных 100 и 1000 сооружений вместо 1 и 10 раз в год соста­ вят соответственно 100 и 1000 случаев в год. Следовательно, на транспортной сети СССР несколько тысяч сооружений ежегодно имеют превышения расчетного паіводка. Однако замечают лишь те превышения расчетного паводка, при которых сооружение повреж­ дается или разрушается.

Таким образом, увеличенные числа прохода высоких паводков и, следовательно, возрастание числа повреждений или разрушений транспортных сооружений в данном районе происходит вследствие увеличения количества сооружений и по мере возрастания срока их службы. Это четко выявляется, например, при анализе американ­ ской статистики по ущербам от наводнений за 50 лет [9, 10].

Возрастание числа редких паводков обусловливается также вме­ шательством человека в природные процессы. Использование зе­ мель, сопровождающееся вырубкой лесов и застройкой пойм водо­ токов, нарушает водный баланс, вызывает эрозию почв, что способ­ ствует увеличению разрушительного действия паводков.1

1 Некоторые положения настоящего параграфа являются дискуссионными (прим. ред.).

Рис. ХѴІ-13. Ущерб, вызываемый высокими паводками и графо-аналитический прием расчета:

а — характер возрастания ущербов; б — графо-аналитический прием определения оптимальной ВП паводка:

Тенденция увеличения разрушительного действия паводков про­ слеживается как на железных, так и на автомобильных дорогах на­ шей страны (рис. ХѴІ-13, а), где ежегодный ущерб от прохода па­ водков выражается значительными суммами.

Это свидетельствует о необходимости пересмотра расчета со­ оружений, в основу которого положены нормативные ВП паводков. Этот принцип, не учитывающий реальную возможность прохода более высокого паводка в любой год эксплуатации сооружения, дол­ жен быть заменен принципом проектирования по экономически це­ лесообразной ВП паводков.

В последние 15—20 лет появилось несколько исследований по обоснованию ВП паводков для проектирования гидротехнических и транспортных іводошіропускных сооружений: Н. П. Чеботарева, Союздорнии — МАДИ, С. Н. Крицкого — М. Ф. Менкеля, Ю. А. Тю­ рина, Д. Л. Соколовского и др. Из иностранных источников следует отметить работу У. В. Гулда (Австралия). В этих исследованиях наметилось два подхода к решению проблемы: технико-экономиче­ ский и формально-статистический. К исследованиям прогрессив­ ного, технико-экономического подхода к решению проблемы отно­ сится работа Н. П. Чеботарева, развитая позже С. Н. Крицким и М. Ф. Менхелем [64], Союздорнии — МАДИ [9, 47] и У. В. Гулда

[158].

В работе С. Н. Крицкого и М. Ф. Менкеля факторы, определяю­ щие эффективность капиталовложений, учитываются с достаточной полнотой. Однако, приняв связь максимального расхода со средним расходом и ВП ,в виде степенной функции (исходя из биноминаль­

ной кривой Пирсона III типа), авторы завысили значение максиму­ мов в зоне редких ВП. Исходную зависимость для расчета авторы приводят в виде сложного уравнения с параметрами, определение которых представляет большие трудности.

В работах 1961—1963 гг. Союздорнии и МАДИ [9, 47] оптималь­ ная ВП паводка для расчета отверстия транспортного водопропуск­ ного сооружения связывается с капиталовложениями и возможны­ ми ущербами в формуле приведенной стоимости:

строительный и эксплуатационный ущербы.

Уравнение (ХѴІ-34) содержит доступные для определения пара­ метры. Решение уравнения производится графо-аналитически (см. рис. ХѴІ-13, б), оптимальной ВП паводка соответствует наимень­ шая стоимость сооружения.

Недостатками методики Союздорнии — МАДИ 1963 г. являются неоправданный учет амортизационных отчислений (этим текущие эксплуатационные расходы учитываются по существу 2 раза), а также неразработанность вопросов оценки возможных ущербов от прохода редких паводков. В частности, расчетная зависимость (ХѴІ-34) не учитывает народнохозяйственный ущерб, а эксплуата­ ционный ущерб в ней принят постоянным (Уэ' = const).

Группа авторов в разное время выступила с обоснованием ВП расчетных паводков с формально-статистических позиций (А. А. Мо­ розов, 1952 г., Ю. А. Тюрин, 1957— 1969 гг. и др.)- Они рассматрива­ ют возможное число превышений нормативных ВП за срок службы сооружения исходя из распределения максимальных расходов по биноминальной кривой Пирсона III типа. Это распределение (см. главу VI) вследствие резкого возрастания конца интегральной кри­ вой в зоне экстраполяции по сравнению с физически более обосно­

н е о г р а н и ч е н н ы м и , б у д е т в д е с я т к и и б о л е е р а з м е н ь ш е й .

Поэтому нельзя согласиться и с концепцией проф. Д. Л. Соколовского [122] о том, что ВП «выдающихся максимумов как весенних половодий, так и дож­ девых паводков, наблюдавшихся за последние несколько сот лет на реках СССР

и всего земного шара, не достигает р = 0,1%», который также, исходил из кривой Пирсона III типа.