Проектирование малых водопропускных сооружений

соблюдается.

Определяем пропускную способность трубы по формуле 15.16 ([2],стр.227):

[pic] м3/с, (3.5)

где g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2;

?с – площадь сжатого сечения потока, вычисляемая по рис. 15.13 ([2],

стр.228), для чего определяются следующие величины:

hc= 0,5 ?H = 0,5 ?2,23 = 1,11 м,

(3.6)

где hc – глубина в сжатом сечении.

[pic],

(3.7)

По рисунку определяем, что [pic]0,40, откуда следует:

[pic], (3.8)

Qp=9,21?3=27,64 м3/с

способности не выполняется.

Необходимо увеличить количество очков, принимаем nII=4. Определяем

расчетный расход стока воды, приходящийся на одно очко (см. формулу 3.4):

[pic] м3/с (3.9)

Для [pic]=6,91 м3/с из табл.15.10 ([2], стр.228) выписываем данные:

диаметр трубы d=2,00 м;

глубина воды перед трубой Н=1,88 м;

скорость на выходе из трубы V=3,68 м/с.

Н=1,88<1,2 ?d=1,2 ?2,00=2,40 м – условие безнапорного режима

соблюдается.

Определяем пропускную способность трубы по формуле 15.16 ([2],стр.227):

[pic] м3/с, (3.10)

где g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2;

?с – площадь сжатого сечения потока, вычисляемая по рис. 15.13 ([2],

стр.228), для чего определяются следующие величины:

hc= 0,5 ?H = 0,5 ?1,88 = 0,94 м,

(3.11)

где hc – глубина в сжатом сечении.

[pic],

(3.12)

По рисунку определяем, что [pic]0,38, откуда следует:

[pic], (3.13)

Qp=6,91?4=27,64 м3/с

способности выполняется.

3.2 Назначение и выбор отверстия прямоугольных водопропускных труб.

Расчет труб производится при безнапорном режиме протекания воды через

сооружение.

Условие безнапорного режима протекания воды:

??1,2?h, (3.18)

где Н – глубина воды перед трубой, м

h – высота отверстия трубы, м.

Условие пропускной способности трубы:

(3.19)

где Qp – расчетный расход воды, м3/с

Qc – пропускная способность трубы, м3/с.

В первом приближении примем 2-х очковую трубу. Определяем расчетный

расход стока воды, приходящийся на одно очко:

[pic] м3/с (3.20)

Для [pic]=6,91 м3/с из табл.15.12 ([2], стр.229) выписываем данные:

отверстие трубы (b x h) – 2,00 x 2,00 м;

глубина воды перед трубой Н=1,66 м;

скорость на выходе из трубы V=3,50 м/с.

Н=2,11<1,2 ?h=1,2 ?2,00=2,40 м – условие безнапорного режима

соблюдается.

Определяем пропускную способность трубы по формуле 15.21 ([2],стр.228):

[pic], (3.21)

где b – ширина трубы, равная 2,00 м;

Н – глубина воды перед трубой, равная 1,66 м.

Qp=6,91?4=27,64 м3/с

способности не выполняется.

Необходимо увеличить глубину воды перед трубой. По табл.15.12 ([2],

стр. 229) принимаем следующие гидравлические характеристики 4-х очковой

прямоугольной трубы:

отверстие трубы (b x h) – 2,00 x 2,00 м;

глубина воды перед трубой Н=1,97 м;

скорость на выходе из трубы V=4,10 м/с.

Н=1,48<1,2 ?h=1,2 ?2,00=2,40 м – условие безнапорного режима

соблюдается.

Определяем пропускную способность трубы по формуле 15.21 ([2],стр.228):

[pic], (3.22)

где b – ширина трубы, равная 2,00 м;

Н – глубина воды перед трубой, равная 1,97 м.

Qp=6,91?4=27,64 м3/с

способности соблюдается.

3.3 Определение длины водопропускной трубы.

Длина водопропускной трубы зависит от высоты насыпи у трубы, которая

определяется по продольному профилю и от угла, который образует ось трубы

с осью дороги.

[pic], (3.23)

где B – ширина земляного полотна для IV категории, равная 10 м;

m – коэффициент заложения откосов насыпи, равный 1,5;

Hнас – высота насыпи у трубы, равная 4,00 и определяемая по

продольному профилю, при условии, что она должна быть больше или

равна минимальной высоте насыпи Hmin, определяемой в п. 3.4;

hтр – высота трубы в свету, равная 2,00 м;

iтр – уклон трубы, принимаемый равным уклону лога у сооружения

(табл. 1.1 курсовой работы), равный 0,004 тыс.;

? – угол между осью дороги и осью трубы, равный 620.

3.4 Назначение минимальной высоты насыпи у трубы.

Минимальная толщина засыпки труб установлена ?=0,5 м, но так как

толщина дорожной одежды hдо= 0,80 м, принимаем ?= 0,80 м.

[pic], (3.24)

где hтр – высота трубы в свету, равная 2,00 м;

? - толщина стенки звена трубы, равная 0,22 м.

3.5 Расчет укрепления русла и откосов у водопропускных труб.

Скорости потока на выходе за малыми водопропускными сооружениями

достигают 5…6 м/с, в то время как допускаемые скорости для грунтов в

неукрепленных отводящих руслах составляют 0,7…1 м/с. В связи с этим

наблюдаются местные размывы за сооружениями и поэтому расчеты выходных

участков имеют такое же важное значение, как и определение их отверстий.

Длина участка укрепления от размыва за трубой будет равна:

[pic] м, (3.25)

где d(b) – диаметр (ширина) водопропускной трубы. Для прямоугольной

трубы, установленной на ПК 09+85,00 b=2,00 м.

В курсовой работе принимаем длину участка укрепления от размыва за трубой

равной:

[pic], (3.26)

При известной длине укрепления lукр глубина воронки размыва за ним ?

может быть подсчитана приближенно по методу О. В. Андреева. Порядок

расчета следующий:

1. Определяем отношение [pic]. В курсовой работе отношение [pic]= 3.

2. Находим величину [pic] в зависимости от отношения [pic] по табл.

XIV.26 [3]: [pic]=0,65.

3. Вычисляем глубину воронки размыва за жестким укреплением:

[pic], (3.27)

Глубина ковша размыва будет равна:

[pic], (3.28)

Длину зуба укрепления вычислим по формуле:

[pic], (3.29)

Ширина укрепления Вукр может быть равна ширине спланированного

выходного участка В, при этом для труб Вукр =(5…7)?d(b). Определим Вукр

по прил. 2 курсовой работы: Вукр =11,44 м.

Длина участка укрепления перед трубой будет равна:

[pic], (3.30)

Ширина участка укрепления [pic] перед трубой определим по прил. 2

курсовой работы: [pic]=12,80 м.

Тип укрепления назначается по приложению 22 [5] исходя из скорости на

входе и выходе из трубы. Все рассчитанные параметры укрепления русел

круглой и прямоугольной труб внесены соответственно в таблицы 3.4 и 3.5.

Укрепление откосов осуществляется путем укладки одерновки, для чего

необходимо подсчитать ее площадь.

Площадь одерновки определим, как сумму площадей трапеций, расположенных

справа, слева и над входным оголовком, для чего необходимо определить

геометрические параметры трапеции на откосе.

Длина укрепления одерновки на откосе у портала будет равна

[pic], (3.31)

где lоткр – длина открылка, равная 4,50 м;

? – угол наклона откоса насыпи, равный [pic];

? – угол, который составляют открылки с осью трубы, равный [pic]

Длина укрепления на откосе по краю одерновки будет равна

[pic], (3.32)

где x – ширина укрепления, равная 1,00 м.

Длина укрепления одерновки над входным оголовком будет равна

[pic] (3.33)

где Вукр – ширина участка укрепления перед трубой (таблицы 3.4 и 3.5),

равная 12,80 м;

? - косина сооружения (таблица 1.1), равная [pic]

Площадь одерновки справа и слева портала вычисляется как площадь

трапеции по формуле

[pic]. (3.34)

Площадь одерновки над входным оголовком вычисляется как площадь

прямоугольника по формуле

[pic]. (3.35)

Общая площадь одерновки будет равна

[pic]. (3.36)

Укрепление выходного оголовка рассчитывается аналогично. Результаты

расчета укрепления откосов труб приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Ведомость укрепления откосов у труб

|ПК положение |Площадь укрепления откосов, м2 |

|сооружения | |

| |круглой трубы |прямоугольной трубы |

|09+85,00 |21,53 |21,53 |13,56 |13,56 |

6. Конструирование водопропускных труб.

Определение длины трубы с учетом конструктивных элементов ([6]).

[pic], (3.37)

где n – количество звеньев, равное 18;

1,00 – длина звена, м;

0,03 – расстояние между звеньями, м.

Длина трубы с учетом оголовка.

[pic], (3.38)

где M – длина оголовка, равная 3,20 м. ([6])

Результаты конструирования круглых и прямоугольных водопропускных труб

приведены в таблицах 3.2 и 3.3 соответственно.

7. Определение горизонта подпертых вод.

Для определения горизонта подпертых вод необходимо знать глубину воды перед

трубой и отметку русла лотка. Тогда значение можно будет вычислить по

следующей формуле ([6]):

[pic], (3.39)

где Н – высота воды перед трубой, равная 1,97 м;

отм. русла – отметка русла, равная 47,00 м.

Результаты расчета горизонта подпертых вод у круглых и прямоугольных

водопропускных труб приведены в таблицах 3.2 и 3.3 соответственно.

4. Гидравлический расчет малого моста (ПК 09+85,00)

4.1 Установление схемы протекания воды под мостом.

Для того, чтобы правильно определить схему протекания воды под мостом,

необходимо определить бытовую глубину потока.

Исходные данные:

- расчетный расход Qp = 30,24 м3/с;

- уклон лога у сооружения iл = i0 = 0,0037;

- заложение склонов: правого mпр = 42,18;

левого mл = 40,36;

- укрепление лога – одерновка плашмя.

1. По приложению 23 [5] устанавливаем коэффициент шероховатости для

заданного типа укрепления n = 0,03.

2. Так как сечение суходола при заданных уклонах треугольное, то

принимаем

[pic] (4.1)

3. Определяем значение расчетной расходной характеристики

[pic] м3/с (4.2)

4. Используя способ подбора, произвольно назначаем h1 = 1 м и

последовательно подсчитываем:

площадь живого сечения

[pic] (4.3)

гидравлический радиус

[pic], (4.4)

где [pic] – длина смоченного периметра,

[pic] (4.5)

скоростную характеристику (см. приложение 24 [5])

W1 = 19,6 м/c

расходную характеристику

[pic] м3/с (4.6)

что значительно больше требуемого значения К0 = 497,14 м3/с.

5. Назначаем h2 = 0,5 м, и тогда, используя формулы 4.3 – 4.6, получаем:

[pic]

W2 = 11,35 м/c

[pic] м3/с

Полученное значение расходной характеристики значительно меньше

требуемое значение К0 = 74,37 м3/с , поэтому расчет следует

продолжить.

6. Назначаем h3 = 0,8 м, и тогда, используя формулы 4.3 – 4.6, получаем:

[pic]

W3 = 16,50 м/c

[pic] м3/с

Расхождение [pic], т. е. более 5 %, поэтому расчет следует

продолжить.

7. Назначаем h4 = 0,85 м, и тогда, используя формулы 4.3 – 4.6,

получаем:

[pic]

W4 = 17,14 м/c

[pic] м3/с

Расхождение [pic], т. е. менее 5 %, поэтому расчет следует

прекратить.

8. Скорость потока в логе при h0 = 0,85 м определим по формуле

[pic], (4.7)

где

[pic]; (4.8)

здесь

[pic] (4.9)

Тип укрепления русла назначается по приложению 22 [5]. В данном случае

для расчетной скорости V0 = 1,01 м/с и бытовой глубины h0 = 0,85 м русло

будет целесообразно укрепить галькой, 25…40 мм.

Результаты расчета бытовой глубины и укрепления русла приведены в

таблице 4.1.

Таблица 4.1

Ведомость расчета бытовой глубины потока

| | |iл, тыс. |тика К0, |м |м/с | |

| | | |м3/с | | | |

|09+85,00 |30,24 |0,0037 |497,14 |0,85 |1,01 |Галька |

| | | | | | |25…40 мм |

4.2 Определение отверстия и высоты моста.

Перед тем, как определять отверстие моста, необходимо вычислить

допускаемый напор воды перед мостом, который будет равен:

[pic], (4.10)

где Ннас – высота существующей насыпи, равная 4,00 м;

?к – коэффициент, учитывающий снижение кривой подпора во входном

сечении, принимаемый равным:

[pic]

(4.11)

? – величина, учитывающая строительную высоту пролетного строения и

технический запас возвышения низа пролетного строения над уровнем

воды, определяемая по следующей формуле:

[pic], (4.12)

где hстр – строительная высота пролетного строения равная 1,35 м;

?min – технический запас возвышения низа пролетного строения

над уровнем воды, принимаемый равным 1 м при наличии

корчехода и селевых потоков и, принимаемый равным 0,50 м

во всех остальных случаях.

Первый расчетный случай. Исходные данные для расчета:

- тип устоев – с откосными крыльями;

- расчетный расход Q = 30,24 м3/с (табл. 2.3 курсовой работы);

- бытовая глубина воды в логе h0 = 0,85 м (п. 4.1 курсовой работы);

- напор воды перед мостом Н = 2,69 м.

Определить: отверстие малого моста и подобрать тип укрепления для

подмостового русла.

Порядок расчета:

1. По табл. VI.1 [5] устанавливаем, что устоям с откосными крыльями

соответствует коэффициент расхода m = 0,35, тогда по табл. VI.2 [5]

критерий затопления N = 0,8.

Проверяем условие затопления. Так как

[pic] (4.13)

то подмостовое русло является незатопленным и поэтому коэффициент

Страницы: 1, 2, 3

МЕНЮ

Проектирование малых водопропускных сооружений