Prefabrykacja w mostownictwie - Polski Kongres Drogowy

POLSKI KONGRES DROGOWY 

O. LUBELSKI 

23.01.'09 Krasnobród 1


Prefabrykacja w mostownictwie 

Projektowanie 

KDiM, PL, SLK. 


Laminated wood 


Gubin 


Fundamenty drewniane 





Gabiony 





Beton 



Bailey Bridge 


Podgórz 



Fiberline 


MontaŜ 


Blachy fałdowe 


Projektowanie 


Charakterystyka cieku 

rz. Czarny Potok – Sitaniec Wolica – Orientacja 1: 500

Podstawa prawna, normy i pozycje bibliograficzne 

 

 

 

 

 

 

Dz. U. RP, Nr 89, z dn. 25. sierpnia 1994. r. – Prawo budowlane 

Dz. U. RP, Nr 115, z dn. 11. października 2001. r. – Prawo wodne 

Dz.U. RP, Nr 63, z dn. 3. sierpnia 2000. r. - Warunki techniczne jakim 

powinny odpowiadać drogowe obiekty inŜynierskie i ich usytuowanie 

B. Utrysko – Światła mostów i przepustów. Zasady obliczeń z 

komentarzami i przykładami. IBDiM, Wrocław-śmigród, 2000. 

J. Stachý, B. Fal – Zasady obliczania maksymalnych przepływów 

prawdopodobnych, Prace IBDiM, z. 3-4, 1986. 

Karczmarek Z., Trykozo E. – Application of the Method of Quantities to 

Estimation of the Person Distribution, Acta Geophysica Polonica, 12/1, 

1964. 

Dębski K. – Hydrologia, Warszawa 1970. 

 

Opracowanie powstało a w trybie Art. 122 p. 2 oraz p. 2.3. Prawa 

wodnego, a na podstawie art. 140, p. 2.5 właściwym organem do jego 

rozpatrzenia jest Wojewoda Lubelski. 


Opis techniczny – stan istniejący 

Droga 

Istniejący przepust jest usytuowany w ciągu drogi klasy 

technicznej D będącej ciągiem pieszo-jezdnym, o 

nawierzchni ŜuŜlowej. Szerokość jezdni wynosi 3,5 do 

4,0 m, pobocza gruntowe nieregularne ~0,5 m. Spadki 

poprzeczne i podłuŜne nie są zachowane. Brak jest 

urządzeń odwodnienia powierzchniowego. Przed 

przepustem brak jest oznakowania pionowego. 

Zdegradowany stan techniczny nawierzchni skutkuje 

prędkością uŜytkową ~20 km/h. 


Rzeka Czarny Potok 

Rzeka płynie w obrębie Padołu Zamojskiego i jest dopływem rz. Łabuńki. 

Koryto jest w niewielkiej dolince, jest dość kręte i płytkie. Obszar dopływów 

Czarnego Potoku został zmeliorowany, w obszarze górnym zlewni 

ograniczonym linią drogi krajowej Lublin-Zamość występuje znaczna 

gęstość rowów melioracyjnych. Koryto rzeki w sąsiedztwie istniejącego 

przepustu ma szerokość 2,5 do 3,5 m, pochylenia skarp 1:1,5. Dno jest 

piaszczyste, namułowe. 

Z informacji od mieszkańców wiadomo, iŜ maksymalny stan powodziowy 

wystąpił na początku lat 80-tych XX w. i odniesiony do fundamentu budynku 

stodoły odpowiada rzędnej 202,84 m npm (~50 m od przepustu od strony 

napływu). Inny stan wysoki wystąpił wiosną bieŜącego roku i odpowiadał 

rzędnej 202,50 m npm (w odniesieniu do osi niwelety drogi nad 

przepustem). W tym przypadku duŜe znaczenie miało piętrzenie wody 

ograniczonym światłem przepustu. Występował przepływ przy spiętrzeniu 

~1 m ponad górną krawędzią otworów przepustu. RóŜnica pomiędzy rzędną 

niwelety drogi a poziomem wody była rzędu decymetra (patrz Rys. 1.). 

 

 

Przeprowadzono pomiary niwelacyjne przekrojów hydraulicznych w dniu 

24.04.’06. przy stanie wód scharakteryzowanym przez wysokość słupa 

wody w cieku ~1 m. 

Dodatkowe pomiary, słuŜące wyznaczeniu lokalnego profilu podłuŜnego 

cieku, miały miejsce w dniu 15.05.’06. przy stanie wód niskim, tj. przy 

głębokości średniej wody w korycie rzeki ~0,5 m. 


Istniejący przepust 

Widoki istniejącego przepustu odpowiednio od 

napływu i odpływu 




14.07.’06. – Jezdnia nad przepustem 14.07.’06. – Pobocze jezdni, poręcz 


Istniejący przepust jest typowym rozwiązaniem konstrukcyjnym. Sposobu 

fundamentowania nie rozpoznano w trakcie wizji lokalnych a jednocześnie 

brak jest dokumentacji technicznej tego obiektu. Światło przepustu 

kształtują dwie rury o przekroju prostokątnym o wymiarach w świetle 

2,1x2,0 m (wymiary gabarytowe 2,50x2,50 m) wykonane z prefabrykatów 

Ŝelbetowych o szerokości 55 cm (2x13 szt.). 

Ściany skrzydeł wykształtowano przez ustawienie płyt Ŝelbetowych 

3,0x1,0x0,14 m (jedną z nich zastąpiono fragmentem płyty Ŝelbetowej 

‘Krata’). 

Nad skrajnymi elementami Ŝelbetowymi ułoŜono podłuŜnie po 2 belki 

Ŝelbetowe typu ‘Gromnik’ o długości 9,0 m, w przekroju 0,4x0,45 m, które 

kształtują koryto balastowe wypełnione warstwą piasku o wysokości do ~0,5 

m. Strefy zaskrzydłowe takŜe zasypano piaskiem. 

Nawierzchnię drogi nad przepustem oraz skarpy drogi nad przepustem 

wykonano z płyt Ŝelbetowych 3,0x1,0x0,14 m ( w tym jedna płyta typu 

JOMB); łączna ilość 40 szt. 

Słupki bariery i pochwyt zbudowano z kątowników stalowych L50x50x4 mm. 

Słupki zakotwiono w belce podporęczowej Ŝelbetowej o wymiarach w 

przekroju ~0,2x0,25 m. W barierze zastosowano dwa przeciągi w rury 

stalowej o zewnętrznej średnicy 60 mm. 

Na drodze, w zakresie przepustu nie ma wydzielonych ciągu ruchu pieszorowerowego. 

Szerokość rzeki w sąsiedztwie przepustu jest powiększona do ~5 m. Skarpy 

mają kształty regularne. Bezpośrednio przy przepuście skarpy są częściowo 

umocnione płytami Ŝelbetowymi typu ‘Krata’. 


Istn. most w c. dr. nr 12 


Istn. most w dół Czarnego Potoku na rz. Łabuńce 


735 Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej 

z dn. 30 maja 2000 r. 

Wart. prawdopodobieństwa p [%] 

Obiekt / Klasa drogi A, S, GP G, Z L, D 

Most 0,3 0,5 1 

Most tymczasowy 2 3 3 

Przepust 1 1 2 

Przepust tymczasowy 3 5 5 


p = 1% 

Spływ miarodajny 

Na podstawie [3].§38 oraz §40.2 stwierdzamy, Ŝe 

przewidując budowę przepustu o duŜej średnicy 

rozpatrujemy sytuację pośrednią pomiędzy ‘małym 

mostem’ a przepustem, dlatego przyjęto do analiz 

wartość prawdopodobieństwa – p = 1% 

PowyŜsze załoŜenie jest tym bardzie słuszne, gdy 

uwzględnimy prawdopodobne podniesienie w 

przyszłości klasy drogi do min Z, co wynika z ogólnych 

tendencji zwiększania bezpieczeństwa ruchu. 


Zlewnia 


Lublin 

Rys. 5.3. Mapa zlewni rz. Czarny Potok, m. Sitaniec Wolica 

Skala 1:100000 

Projektowany most 

Azlew.=100,00 skm 


Ze względu na brak danych o stanach i przepływach 

wód wysokich (W.W.) spływ miarodajny wyznaczono 

trzema metodami wskazanymi w [3], [4], [5]. 


Ze wzoru Dębskiego 

Do wyznaczenia przepływy wody wysokiej występującego z prawdopodobieństwem p % 

Q = Q 1+ 

c φ s,p 

wykorzystano wzór Dębskiego – [ ( )] 

gdzie oznaczono: 

p% 

50% 

v 

- 

Q = - maksymalny przepływ o prawdopodobieństwie pojawienia się 50%, 

n 

50% 

CA 

- c v 

= 0, 89 [9] - współczynnik zmienności, 

φ - jest funkcją wynikającą z rozkładu Persona 3-go rodzaju zaleŜną od 

współczynnika asymetrii s i prawdopodobieństwa p, 

2 

- A = 100,0km – pole powierzchni zlewni, 

- C – współczynnik określający wszystkie wpływy fizycznogeograficzne z wyjątkiem 

powierzchni zlewni przyjęty C = 0, 36 (jak dla rz. Wieprz), 

- n – wykładnik, który wg Dębskiego [8] wynosi ([5], Tab. 5) n = 2 / 3 ; stąd – 

- ( s,p) 

Q 

2 / 3 

= 0,36*100 

3 

7,76m /sec 

. 

φ s ,p = φ 0,7;1 = 3, wartość spływu miarodajnego wynosi – 

50 % 

= 

Przy wartości ( ) ( ) 09 

[ + 0,89*3,09 ] 29,10m / sec 

Q1 % 

= 7,76* 1 

= 

. 

3 


Formuła roztopowa wg [5] 

aK h A 

= (wzór [5].55) 

01 1 

Qp 

δ 

0,2 JδBλp 

( A + 1) 

K o1 =0,006 ([5], z mapy na Rys. 13) 

a=0,8 ([5], z mapy na Rys. 13), 

h 1 =100 mm - wys. warstwy odpływu roztopowego ([5], z mapy na Rys. 12) 

A=100 pow. zlewni, 

δ =1 J 

- wsp. red. jeziornej, 

δ 

B 

=1 - wsp. red. bagiennej, 

λ 

1 

=1 - kwanty rozkładu z [5], Tab. 12 

0,8*0,006*100*100 

3 

Q1 % 

= 1= 

20,66m /sec . 

0,2 

100 + 1 

( ) 


Wg równania regresji ([5], wzór 38) 

Q 

0,92 1,11 1,07 0,1 0,35 

−2.11 

−0,47 

1 

= β 

% 1A 

H1 

ϕ Ir 

Ψ (1 + JEZ) (1 + B) 

β 1 = 2,369 x 10 –3 , 

H = 100 mm – max opad dobowy ([5], Rys. 9), 

1% 

= H 1 

W 

max − 

W 

d 

257,4 -199,9 

m 

Ψ = 

= 

= 

5,75 

- średnie nachylenie zlewni wg 

0,5 

A 100 

km 

Kajetanowicza, 

ϕ = 0,5 - współczynnik odpływu, z mapy ([5] Tab. 6) - gliny piaszczyste, 

Wg 

− Wd 

257,4 -199,9 m 

Ir = = 

= 3,105 - spadek zlewni 

L 18,52 km 

zlew. 

−3 

0,92 1,11 1,07 0,1 0,35 

Q1 = 2,369*10 100 100 0,5 3,105 5,75 1 = 

% 

26,77 

m 

3 

/sec 


Do dalszych obliczeń przyjęto wartość – 

Q m = Q 1% = 29,10 m 3 /sec 

(dla przepustu). 


Obliczenia hydrauliczne 

Celem obliczeń jest określenie rzędnej 

zwierciadła wody wysokiej Rz.Zw.W.W. 

Poszukiwaną wielkość wyznaczymy 

stosując metodę wypełnień pomierzonych 

w terenie przekrojów poprzecznych doliny 

i koryta rzeki. 


Przekrój I-I znajduje się 133 m przed osią drogi 

na przepuście. 

Przekrój II-II, zwany dalej mostowym, jest tuŜ za 

przepustem tj. 8,5 m od niwelety mierzony w 

planie w kierunku odpływu. 

Przekrój III-III znajduje się 96,5 m od osi drogi 

od odpływu. 

Oś cieku w zakresie objętym przekrojami ulega 

załamaniu w miejscu przepustu o kąt 23 o . 

Usytuowanie przekrojów przedstawiono na Rys. 

Plan sytuacyjny, wyniki pomiarów niwelacyjnych 

i ich opracowanie zestawiono w Zał. 1. Pomiary 

w terenie. 


1, 2 

Rys. 5.2. Plan sytuacyjny 

Rozmieszczenie przekrojw 

hydrauliczno-hydrologicznych 

Rz. Czarny Potok, m. Sitaniec Wolica 

Skala 1:1000 

19 

20 

6' 

18 

Przekrój III-III 

96,5 m za mostem Przekrój II-II (mostowy) 

8,5 m za mostem 

5 

6 

17 

13 

16 

15 

14 

14 

15 

St.2 

12 

13 

12 

4 

Reper rob. 

202,24 

21 

11 

3 

10 

7 

33 

9 

8 

St.1' 

8 

St.1 

10 

9 

7 

26 

6 

11 

5 

4 

Przekrój I-I 

133 m przed mostem 

St.3 

31 

3 

30 

2 

29 

28 

27 

22 1 

23 

24 

25 


Przekrój I-I 

138 m przed osią mostu 

Przekrój II-II (mostowy) 

8,5 m za osią mostu 

Przekrój III-III 

96,5 m za osią mostu 


Do wyznaczenia prędkości wody w przekroju wielodzielnym zastosowano wzór 

1 2/3 1/ 2 

empiryczny Manninga – υ = R U , przy czym przyjęto współczynniki szorstkości 

n 

1 

1 

koryta i terenu zalewowego odpowiednio – n 

k 

= 0,0286 → = 35 , n 

z 

= 0,040 → = 25 . 

n 

k 

n 

z 

Przyjęto następujące oznaczenia – 

F 

- R = –promień hydrauliczny przekroju, 

p 

- p – długość obwodu zwilŜonego, 

U – średni spadek zwierciadła wody w sąsiedztwie przepustu (na odcinku przyjętych 

przekrojów I-I do III-III. 


Rys. 2. Profil podłuŜny cieku Czarny Potok w sąsiedztwie istn. przepustu w m. 

Sitaniec Wolica (pomiary z dn. 15.05.'06) 

202,8 

202,3 

201,8 

Spadek cieku - 0,00084 

Średni spadek dna - 0,00055 

201,3 

200,8 

200,3 

199,8 

199,3 

240 

230 

220 

210 

200 

190 

180 

170 

160 

150 

140 

130 

120 

110 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

Rz. dna Rz. Zw. wody Linia śr.lok. spadku Istn. przepust 

Do obliczeń przyjęto U = 0, 00084, co implikuje wartość U = 0, 029 . 


204,0 

Rys. 3. Przekrój II - II 

203,0 

202,0 

201,0 

200,0 

199,0 

0 10 20 30 40 50 60 70 80 

Przekr. II-II 

Zw.W.W 202,43 m npm 

Przyjęto poziom - Zw.W.W. II-II = 202,43 m npm 


202, 43 

199, 36 

F=25, 187 

p=19, 30 

Rys. 3.a. Pole przepływu w Przekr. II-II 

Pole wypełnienia koryta rzeki – 

2 

F 

II 

= 25,19 m , 

obwód zwilŜony – 

p II 

= 19,30m , 

promień hydrauliczny – 

FII 

2 / 3 

R 

II 

= = 1,31m ( R 

II ) = 1, 194 , 

p 

II 

prędkość przepływu ze wzoru Manninga wynosi – 

υ = υ 1,21m / sec , 

II śr.II 

= 

co prowadzi do wielkości spływu – 

3 

Q 

II 

= 30,51m / sec , 

przy czym błąd względny wynosi – 

30,51 − 29,10 

∆ 

II 

= 

= 0,05 . 

29,10 


202, 36 

F=22, 21 

p=16, 39 

F=5, 356 

29, 374 

Rys. 4.a. Pola przepływów składowych w Przekr. III-III 

Znajdujemy odpowiednio dla zalewu i koryta rzeki – 

2 

F 

III z 

= 5,356 m , p III z 

= 29,374 m , R z 

0,182 m 

3 

υ 0,23 m / sec , Q 1,25 m / sec 

III z 

= 

III z 

= 

oraz 

2 

F III 

k 

= 22,21 

m 

, p 

III k 

= 16,39 

m 

, R 

k 

1,355 

m 

3 

υ 

III k 

= 1,24 m / sec , Q 

III k 

= 27,60 m / sec . 

Spływ w przekroju III wynosi – 

3 

Q = Q + Q 28,84 m / sec , 

III III z III k 

= 

przy błędzie względnym o wartości – 

28,84 − 29,10 

∆ 

III 

= 

= − 0,01 < 0,05 . 

29,10 

Prędkość średnia przepływu wody w przekroju – 

Q 

III 29,10 

υ 

śr 

= = 

= 1,05 m / sec . 

.III 

F 5,356 + 22,21 

∑ 

i 

i 

2 / 3 

III 

= , ( R 

z 

) 0, 322 

III 

= , 

2 / 3 

III = , ( R 

k 

) 1, 

225 

III = , 


202, 55 

F=6, 32 

p=13, 51 

F=15, 41 

p=24, 47 

F=19 , 314 

p=11, 59 

Rys. 5.a. Pola przepływów składowych w Przekr. I-I 

2 

F 

I zl 

= 6,32 m , p zl 

13,51m 

R 

I 

= , 

FI zl 

FI zp 

2 / 3 

= + 1,10 m ; ( R 

I z 

) = 1, 06 . 

p p 

I z 

= 

I zl I zp 

Prędkość wody w zalewach jest równa – 

2 

F 

I zp 

= 15,41m 

, p zp 

24,47 m 

υ 0,77 m / sec , 

I z 

= 

3 

co prowadzi do wartości spływu równej – Q 

I z 

= 4,47 m / sec . 

Odpowiednio w korycie rzeki mamy – 

2 

F 

I k 

= 19,314 m , p I k 

= 11,59 m , R k 

1,67 m 

I 

= , 

2 / 3 

I 

= , ( R 

k 

) 1, 41 

3 

υ 

I k 

= 1,22 m / sec oraz spływ – Q 

I k 

= 23,60 m / sec . 

Spływ sumaryczny w przekroju I-I wyznaczony jako suma ma wartość – 

3 

Q = Q + Q 28,47 m / sec . 

I I k I z 

= 

Błąd względny w tym przypadku wynosi – 

28,47 − 29,10 

∆ 

I 

= 

= − 0,02 < 0,05 . 

29,10 

Prędkość średnia przepływu wody w przekroju wynosi – 

Q 

I 

28,47 

υ 

śr 

= = 

= 0,69 m / sec . 

.I 

F 6,32 + 15,41 + 19,314 

∑ 

i 

i 

I 

= , 


Wniosek 1. 

Prędkości średnie przepływu wody w przekrojach I-I i III-III osiągają wartości 

5 

mniejsze od υ 1,0*(202,43 199,90) 

1/ 

nr 

= − = 1, 20 m/sec , 

tj. od wartości granicznej, powyŜej której moŜe nastąpić rozmycie gruntów gliniastopiaszczystych. 

W przekroju II-II prędkość wynosi 1,21 m/sec, ale przekrój ten jako 

mostowy będzie rozbudowany i umocniony. 

Wniosek 2. 

Na podstawie przeprowadzonej analizy hydrauliczno-hydrologicznej przyjęto, Ŝe 

miarodajny poziom wody wysokiej w przekroju mostowym niezabudowanym wynosi– 

Zw.W.W. miarod. = Zw.W.W. II-II = 202,43 m npm, przy polu przepływu F = 25,19 m 2 . 


Światło małego mostu z dnem umocnionym 

ZałoŜono światło mostu L = 5,58 m → kryterium małego mostu L < 10,00 m jest spełnione. 

Wysokość wody spiętrzonej przed mostem – przypadek mostu o przyjętym świetle. 

Q = Q m = 29,10 m 3 /sec – spływ miarodajny, υ 

II 

= 1,21m / sec 

F s =16,214 m 2 – pole przekroju wody w przekroju zabudowanym, 

M = 0,32 – współczynnik wydatku przyjmowany w zaleŜności od kształtu przyczółków, 

Q 29,10 

v 

o 

= = = 1,80 m/sec – dopływowa średnia prędkość wody, 

Fs 

16,214 

N = 0,84 – współczynnik przyjmowany w zaleŜności od kształtu przyczółków, 

h d = 202,43-199,36 = 3,07 m – głębokość wody poniŜej mostu. 

Fs światło mostu: L śr. = = 5,28 m (L max = 5,58 m, L min = 4,47 m na poziomie W.W.), 

h 

d 

Max spiętrzenie wody przed mostem – 

2 

2 

2 2 

η v − v 

II 

1,2 *1,80 − 1,21 

∆ H = 

o = 

0,12 m 

2g 

2 * 9,81 

= - wysokość spiętrzenia przed mostem. 

Wysokość słupa wody spiętrzonej H = h 

d 

+ ∆H 

= 3,07 + 0,12 = 3,19 m . 

Rzędna Zw.W.W.Sp = 199,36+3,19 = 202,55 m npm. 

Pole przekroju wody w przekroju spiętrzonym - 

Max prędkość wody w przekroju zabudowanym: 

F = 

v 

sp 

16,73 m 

2 

Q 

= 3,86 m/sec , k=0,45. 

kF 

max 

= 

sp 


Tablica 5. Projektowany most sklepiony z blachy falistej ViaCon MP-150 typ UL14. 

Zestawienie wyników obliczeń hydrologiczno hydraulicznych do mostu przez rzekę 

Czarny Potok w m. Sitaniec Wolica 

Powierzchnia zlewni A 100,00 km 2 

Spadek zwierciadła wody lokalny U 0,00084 

Prawdopodobieństwo występowania p 1 % 

Przepływ miarodajny Q 1% 29,10 m 3 /sec 

Światło mostu sklepionego z blachy falistej L s 5,28 m 

Rzędna wysokiej wody Zw.W.W. 202,43 m npm 

Rzędna wysokiej wody spiętrzonej 

Zw.W.W.Sp. 202,55 m npm 

Średnia głębokość wysokiej wody spiętrzonej 

przed obiektem mostowym 

H 3,19 m 

Wzniesienie spodu konstrukcji ponad poziom 

wysokiej wody spiętrzonej 

0,97 m 

Max prędkość wody w przekroju pod obiektem v max 3,86 m/s 

Rzędna spodu konstrukcji pod obiektem R min 199,00 m npm 




… dno zamknięte 


… dno otwarte 








Cz. drogowa 

SKALA 1:100/1000 

RZEDNE NIWELETY 

ELEMENTY NIWELETY 

RZEDNE TERENU 

ELEMENTY TRASY W PLANIE 

ODLEGLOSCI 

KILOMETRY I HEKTOMETRY 






Budowa 









Koniec Etapu I 


Everything comes to an end – 

Dziękuję.

Prefabrykacja w mostownictwie - Polski Kongres Drogowy

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?