Определение радиуса кривизны мостового перехода через Волго-Донской судоходный канал

«Наука начинается с тех пор, как начинают измерять; точная наука немыслима без меры».

Д. И. Менделеев.

Измерение- это одно из основных средств познания природы ее явлений и законов, кроме того, это психологическая и практическая подготовка к трудовой деятельности, так как всюду медицине, транспорте, науке, сельском хозяйстве, необходимо производить множество важных измерений. Оказывается, ещё в 4 веке до нашей эры Фалес Милетский удивил всех, сумев измерить расстояние от берега до корабля, стоявшего на якоре далеко от берега. Один из самых древних экспериментов - Эратосфена Киренского. Эратосфен, библиотекарь Александрийской библиотеки, живший в третьем веке до н. э. , определил радиус земного шара. Не могли обойтись без измерений древние строители пирамид, дворцов и храмов, до сих пор поражают нас своей соразмерностью и красотой.

Эта работа- возможность приобретения учащимися опыта использования усвоенных знаний, умений и способов деятельности в жизни для решения практических задач.

Из истории создания Волго-Донского судоходного канала

Междуречье Волги и Дона не просто размещалось на перекрестье торговых путей Европы и Азии. Оно манило неохватными просторами, открывало еще не изведанные возможности глобальных торговых связей.

Будь Волга и Дон увязаны единой судоходной протокой, этот узел был бы способен образовать гигантское кольцо самых дешевых водных дорог по маршруту Каспий, Черное море, Средиземноморье, порты Северной Африки и Аравии, Атлантики, Скандинавии, порты Баренцева и Белого морей и далее, вплоть до промышленных центров Урала и Сибири.

О соединении речными путями Черного и Каспийского морей мечтал Александр Македонский. В XVI веке турецкий султан Сулейман, а затем и сын его Селим II неудачно пытались прокопать эту заманчивую протоку. Первая серьезная попытка построить Волго-Донской судоходный канал, попытка, основанная на тщательном изучении местных условий, на инженерных и гидротехнических расчетах, была сделана при Петре I в конце XVII века. Переправив в войне с турками за освобождение Азова междуречьем огромное количество леса для строительства флота и 20 тысяч войска, Петр и решил после этого соорудить судоходный канал между Волгой и Доном. Царь Петр рассматривал эту задачу уже значительно шире, чем просто техническое соединение рек. Строительством канала решалась задача стратегическая, задача большой политики.

после изыскательских К сожалению, многолетняя война со Швецией прекратила уже начавшиеся работы. Но вековая, легендарная мечта народов о соединении Волги и Дона осталась неизменной. Позднее возникнут, будут изучены, найдут то или иное применение более 30 проектов самого различного инженерного и конструктивного решения этой грандиозной проблемы.

В наше время за строительство Волго-Донского судоходного канала взялся человек, весьма в этом деле искушенный, облеченный доверием и субсидиями правительства, напористый, опытный, авторитетный среди гидростроителей. Инженер Сергей Яковлевич Жук, директор Гидропроекта, в 30-е годы уже был известен как специалист, под руководством которого были спроектированы, построены и уже успешно эксплуатировались известные на весь мир каналы Беломоро-Балтийский и Москва-Волга.

Строительству Волго-Дона, как уже не раз бывало в истории, вновь помешала война. Лишь весной 1943 года, в места, где только что отгремели бои Сталинградской битвы, вместе с первыми строителями, прибывшими возрождать разрушенный город, прибыли и первые партии гидрогеологов и гидростроителей. Само строительство канала работ и утверждения трассы, началось в 1948 году и закончилось через три с половиной года.

Темпы доселе невиданные. Известно ведь, что Суэцкий канал сооружался 22 года, а Панамский - 35 лет. Это тем более поразительно, что страна вела войну с фашизмом, залечивала истекающие кровью раны буквально во всем - в строительстве, промышленности, социальных сферах, боролась с голодом.

Между тем строительство Волго- Дона шло в абсолютно голой степи, где летом не спрятаться от палящего солнца, зимой - от мороза и снежных вьюг. Вот только люди оказались сильнее всего, что выставила перед ними и природа, и жизненные обстоятельства. После такой всесокрушающей войны им надо было начинать свое мирное хозяйство на новых основах.

Итак, строительство канала началось в 1948 году и завершилось в июне 1952 года. В этот короткий отрезок времени были построены:

- Сам Волго-Донской судоходный канал длиной 101 км, с тринадцатью судоходными шлюзами, тремя насосными станциями, тринадцатью плотинами и дамбами, семью водосбросами и водоспусками;

- Цимлянский на Дону гидроузел в составе земляной плотины, перегородившей Дон и образовавшей водохранилище, водосбросной бетонной плотины, гидроэлектростанции мощностью 160 тыс. киловатт, двух судоходных шлюзов, двух судоходных каналов, головного ирригационного сооружения;

- Донской магистральный оросительный канал и Нижне-Донской распределительный канал.

Одновременно были построены благоустроенные поселки с комфортабельными коттеджами для обслуживающего персонала, с детскими садами, школами, домами культуры, библиотеками. Плюс к тому 8 железнодорожных и автомобильных мостов, 100 километров приканальной трассы и не менее того автомобильных и железнодорожных подъездных путей.

Не стоит нам забывать и о том, что канал начинался в южной части Сталинграда. И гидростроители почли за высокую честь принять участие в ее восстановлении. Нынешняя великолепная центральная набережная города, да и все архитектурно образующие части его центрального района - это дело рук гидростроителей. Их же руками был заложен нынешний, самый крупный Красноармейский район города.

А вообще, Волго-Донской канал со всеми его образующими объектами строила, без преувеличения, вся страна.

В проектировании его составляющих принимали участие сотни проектных и научно-исследовательских институтов. Свыше 800 предприятий оснащали строительство новейшей отечественной техникой: мощными шагающими экскаваторами, землесосными снарядами, скреперами, сверхмощными самосвалами, не говоря уже о массе менее мощного и вообще вспомогательного оборудования.

Время, когда воды Волги и Дона соединились в едином потоке, зафиксировано с хронологической, присущей всем корабелам, точностью: 31 мая 1952 года, в 13 часов 55 минут по московскому времени. Это произошло между первым и вторым шлюзами канала, то есть в самом его начале, в южной оконечности Сталинграда. И воды, которые прошли к этому месту от города Калача через весь канал, были не волжскими, а донскими.

Дон поклонился Волге, как и подобает мужчине. Но, конечно же, не только поэтому. Переволока - самое узкое, но, увы, и самое сложное в геологическом смысле место между Волгой и Доном. Дон по своему продольному профилю выше Волги на 44 метра. А самая высокая точка переволоки выше уровня Волги и вовсе на 88 метров. Причем водораздельный участок сдвинут в сторону Волги. Именно со стороны Волги инженерам и пришлось проектировать, а затем и строить девять к ряду подъемных шлюзов на расстоянии всего-то в 20 километров. Каждый из этих шлюзов вроде ступеньки высотой около 10 метров.

Пуск Волго-Донского судоходного канала был объявлен постановлением правительства от 10 июля 1952 года. В нем говорилось:

1. Открыть Волго-Донской судоходный канал в воскресенье 27 июля сего года, обеспечив с этого дня регулярное движение пассажирских и грузовых судов, а также начать эксплуатацию Цимлянской гидроэлектростанции и первой очереди оросительных сооружений.

Открытие Волго-Донского судоходного канала Совет Министров СССР уполномочил произвести Министра речного флота генерал-директора речного флота т. Шашкова З. А.

2. Обязать Министерство речного флота обеспечить регулярное движение пассажирских судов по линиям Москва-Ростов и Сталинград-Калач, организовать пригородное сообщение в районах Сталинградского, Ростовского, Цимлянского и Калачевского портов, а также обеспечить к 1952 году перевозку транзитных грузов и пассажиров согласно утвержденному плану.

Торжества, связанные с пуском Волго-Донского судоходного канала, начались на рейде Сталинградского речного порта парадом десятков речных судов самого разного типа и водоизмещения, во главе с пассажирским теплоходом «Иосиф Сталин». Центральную набережную города заполнили и стар и млад. И не только центральную набережную. Строй судов проследовал по фарватеру 30 километров, сотрясая окрестности своими зычными гудками, к первому шлюзу канала. А вдоль берега на всем этом пути их приветствовали нескончаемые людские массы.

В районе первого шлюза, на обоих берегах канала собрался стотысячный митинг. И за отшумевшими речами перед распахнутыми воротами первого шлюза, с борта «Иосифа Сталина» Министр Речного флота СССР Зосима Алексеевич Шашков разрезал красную ленточку. С этого мгновения Волго-Донской судоходный канал и вступил в строй.

В настоящее время Волго-Дон играет все более важную роль в обеспечении транспортных перевозок на юге России. Будущее канала в том, что в ходе намечаемой интеграции транспорта России в мировую транспортную систему Волго-Донской судоходный канал становится важным транзитным участком внутренних водных путей, входящих в международный транспортный коридор №9 «Север-Юг» на территории России в направлении Санкт-Петербург - Москва - Нижний Новгород - Волгоград - Астрахань - Ростов - Новороссийск.

Несмотря на гидротехническую и архитектурную уникальность Волго-Донского комплекса сооружений, главной гордостью канала всегда будут люди, построившие и управляющие работой этого великолепного творения. Благодаря их профессиональным знаниям, их высокому мастерству канал со дня его ввода в эксплуатацию сохранил и прежнюю свою техническую устойчивость и былую свою славу.

Основные понятия и краткая классификация мостов

М о с т о в ы м п е р е х о д о м называется комплекс инженерных сооружений, состоящий из собственно моста, насыпей подходов к нему, ледорезов, регуляционных и берегоукрепительных сооружений.

М о с т о в ы е с о о р у ж е н и я строятся, когда трасса автомобильной дороги пересекает водоток (мост), другую дорогу (путепровод), долину, ущелье, овраг (виадук), городскую или заводскую территорию (эстакада). Собственно м о с т о м называют сооружение для пропуска дороги над водным препятствием

Мосты классифицируют по следующим признакам: назначению, типу опор и пролётных строений, виду материала, расположению уровня проезда, статической системе, обеспеченности в отношении пропуска высоких вод, характеру пересечения препятствия и длине моста.

По назначению различают мосты: автодорожные, железнодорожные, городские, пешеходные, совмещённые (для автомобилей и железнодорожных поездов), специальные (для пропуска трубопроводов, кабелей и т. п. ).

По типу применяемых опор: на жёстких опорах, на плавучих опорах (понтонах, баржах).

По типу пролётного строения: неподвижные, разводные

(в которых для пропуска судов устраивают специальный разводной пролёт размерами, требуемыми для судоходства).

По виду применяемых материалов: деревянные, металлические, железобетонные, бетонные и каменные. Определяющим при этом является материал пролетного строения

По уровню расположения проезжей части различают мосты с ездой: поверху, когда проезжая часть расположена по верху пролетного строения (рис. 1. , а); понизу, когда проезжая часть находится на уровне низа пролётного строения; посередине, когда проезжая часть находится в средней по высоте части пролётного строения.

По обеспеченности в отношении пропуска высоких вод и ледохода различают мосты: высоководные и низководные.

По характеру пересечения препятствия: прямые (ось моста перпендикулярна берегам реки и направлению течения), косые (пересекает их под углом, отличным от прямого), криволинейные (ось моста – кривая линия).

Мосты длиной, не превышающей 25 м, - малые; длиной 25 100 м – средние; длиной более 100 м – большие. Мосты длиной менее 100 м, но с одним из пролетов более 60 м относятся к большим мостам.

Мост состоит из пролётных строений, поддерживающих проезжую часть, и опор, передающих давление пролётных строений на грунт. Крайние опоры, расположенные в местах сопряжения моста с насыпями подходов, называются устоями, а промежуточные опоры – быками. Конструктивное решение моста во многом зависит от геометрических и гидравлических параметров речной долины (ширины, глубины, скорости течения водного потока), геологического строения русла и поймы, условий ледохода, требований речного судоходства, расчётного отверстия моста.

Определение радиуса кривизны моста

Строительство моста через Волго-Донской судоходный канал.

1951 год.

1983 год.

2011 год

Средства измерения

Уровень, длина 400 мм.

Уровень, длина 300 мм.

Рулетка, 3000 мм.

Циркуль измерительный из чертёжного набора.

Линейка металлическая измерительная, ц. д. 0,5 мм.

Рулетка лазерная.

Таблицы измерений

Измерение радиуса кривизны с помощью фотографии

Работа с фотографией моста

Масштаб 1: 375

Размер отрезка АВ на фото 545 мм

Размер отрезка АВ на местности 204375 мм

Длина отрезка h на фото 10 мм

Длина отрезка на местности 3750 мм

Вычисления по формулам из геометрии дает приближенный результат R≈2711000 мм

R≈2,7 км

Измерение радиуса кривизны с помощью уровней (300мм, и 400 мм. )

В продольном профиле автомобильная дорога состоит из отдельных участков с подъемами или спусками и реже из горизонтальных участков.

Крутизна подъема или спуска участка дороги характеризуется отношением разности отметок h между крайними точками к расстоянию l между ними. Эта величина называется продольным уклоном.

Практически измеряется не горизонтальное расстояние, l а длина наклонной линии L, поэтому фактически вычисляется не tg α, а sin α. Однако ошибка здесь очень незначительна, так как для малых углов (до 10°), с которыми в большинстве случаев приходится иметь дело, величины тангенса и синуса почти одинаковы.

номера точек горизонтальные расстояния h=tg α * 0,4 h=tg α * 0,3 tg α α градусы профиля

2 29,291 2 0,034888889 0,034881811 1,021723136

3 38,37 2,2 0,038377778 0,038368358 1,472193883

4 50,046 2,5 0,043611111 0,043597288 2,181869886

5 28,21 3 0,052333333 0,052309448 1,475649539

6 27,066 4,2 0,073266667 0,073201135 1,981261919

h =8,132698363 м

Вычисления по формулам из геометрии дает приближенный результат R≈2,455 км

Основными транспортно-эксплуатационными показателями автомобильных дорог являются, расчетная скорость движения автомобилей, расчетная нагрузка, габариты мостов и тоннелей, пропускная и провозная способность, проезжаемость дороги, а также показатели безопасности движения.

Расчетная скорость — это наибольшая скорость, с которой автомобили могут двигаться на всем протяжении дороги безаварийно. По этому показателю расчетами устанавливают остальные технические нормы проектирования.

В соответствии со СНиП П-Д. 5-72 расчетная скорость устанавливается в зависимости от категории дороги и рельефа местности. Максимальная скорость движения на выпуклых кривых в продольном профиле определяется в зависимости от радиуса кривой R вып по табл. 1 «МЕТОДИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО НАЗНАЧЕНИЮ ПРОДОЛЬНЫХ УКЛОНОВ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ».

R, вогн, м υ, км/ч R, вып, м υ, км/ч

600 30 12000 119

1000 40 13000 122

2000 55 14000 125

3000 68 15000 128

4000 78 16000 130

5000 85 17000 133

6000 90 18000 135

7000 95 19000 138

8000 100 20000 140

9000 105 23000 145

10000 110 25000 150

11000 115

Краткие характеристики мостового перехода через Волго-Донской судоходный канал:

По назначению автодорожный, пешеходный

По типу применяемых опор на жёстких опорах

По типу пролётного строения неподвижный

По виду применяемых материалов железобетонный

По уровню расположения проезжей части понизу

По статической схеме главных несущих конструкций пролётных строений балочный неразрезной

По характеру пересечения препятствия прямой

Мосты длиной большой длиной более 100 м

Радиус кривизны ≈ 2,5 км

Расчетная скорость движения 119 км/ч