Расчет ливневых стоков и малого моста
Реферат
Расчет ливневых стоков и малого моста
2010
Содержание
1. Определение расходов воды на малых водосборах
1.1 Определение исходных данных
1.6 Расчет отверстия малого моста
1.7 Сравнение вариантов отверстий сооружений
Введение
Автомобильная дорога пересекает многочисленные периодические водотоки - ручьи, речки, реки, пруды, водохранилища и т.д. Для перехода через водные преграды строят систему инженерных сооружений, называемых переходом водотока. Переходы классифицируются по типам основного искусственного сооружения:
постоянный мост - сооружение для пропуска дороги над водными препятствием.
транспортный тоннель - сооружение для пропуска дороги над водными препятствием.
наплавной мост - сооружение для пропуска дороги по понтонам.
ледовая переправа - временное сооружение для пропуска дороги по льду.
паром - специальное подвижное плавсредство, предназначенное для перемещения автомобилей через водное препятствие.
Расчет расходов ливневых и стока талых вод применяются при проектировании отверстий водопропускных труб и малых мостов. Наибольший из этих расходов берется за расчетный. Расчет отверстий водопропускных труб и малых мостов необходим для обеспечения пропуска расчетного расхода.
1. Определение расходов воды на малых водосборах
1.1 Определение исходных данных
Определим площадь водосборного канала.
S= (26+7) *0,0625=2,0625 км²
Определим длину главного лога Lг. л. =1600м
Определим уклон главного лога
iгл. л. =Н2-Н1/Lгл. л.
где Н2 - верхняя диагональ водосборного канала
Н1 - отметка земли у искусственного сооружения
iгл. л. =250-221,8/1600=0,018=18‰
Определим длину лога у сооружения
Lл. у соор. =300 м.
Находим уклон у искусственного сооружения
Х1=2,56м =>L1=221.8+2.56=224.36 м.
Х2=1,44м =>L2=221.8-1,44=220.36 м.
iл у соор. =224,36-220,36/300=0,013=13‰
Определим поперечный уклон сооружения
m1=225-221.8/200=0.016=16‰
m2=225-221.8/475=0.007=7‰
1.2 Расчет ливневого стока
Максимальный расход ливневых вод определяют по формуле
Qn=16.7*αчас*kt*F*α*φ, м³/с
Где: 16,7 - коэффициент учитывающий размерность величин в данной зависимости, αчас - интенсивность ливня часовой продолжительностью мм/мин, αчас=0,82; kt - коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности. Kt=1,75; F - площадь водосбора, км², F=2.06 км²;
α - коэффициент потерь стока, зависит от вида грунта на водосборе, α=0,65; φ - коэффициент редукции учитывающий неполноту стока, зависит от площади водосбора, φ=0,50
Qn=16.7*0,82*1,75*2,06*0,65*0,50=16 м³/с
Общий объем ливневого стока определяется по формуле
Wл=60000 (αчас*F*α* φ/√ kt)
Wл=60000 (0.82*2.06*0.65* 0.50/√ 1.75) =25338м³
1.3 Расчет стока талых вод
Максимальный расчетный расход талых вод определяется для любых бассейнов по редукционной формуле:
Qт= k0*hp*F*δ1* δ2/ (F+1) ⁿ
где: hp - расчетный слой суммарного стока, мм; k0 - коэффициент дружности половодья, k0=0,020; n - показатель степени, для равнинных водосборов принимается, n=0.25; δ1, δ2 - коэффициент учитывающий снижение расхода на бассейнах δ1 и δ2 =1
hp=ħ*kp
где ħ -средний слой стока, ħ=10*1,1=11; kp - модульный коэффициент, kp=4; коэффициент вариации Cvh=1; коэффициент асимметрии Csh=2
hp=11*4=44мм
Qт= 0,020*44*2,06*1* 1/ (2,06+1) °·² =1,37 м³/с
Так как максимальный расход ливневых вод превышает расход талых вод, то в качестве расчетного принимается Qn=16 м³/сек
1.4 Расчет отверстий труб
При пропуске расчетных паводков, трубы должны работать как правило в безнапорном режиме. Обычно такой режим протекания устанавливается если подпор воды перед трубой меньше высоты трубы на выходе, либо превышает её не более чем на 20%.
Н≤1,16 d
где Н - глубина подпертой воды перед входом в трубу, м; d - диаметр трубы, м.
Значение Н определяется из графика Qс=f (H³). Кривая Qс в принятой системе координат изображается ломаной линией, состоящей из двух отрезков. Координаты для построения отрезков:
H³=0
Qс=0,62 *Qл=0,62*16=9,92 м³/с
Qс=0
α= m1+m2/6* iл у соор=16+7/6*0.013=294.87
H³=W/α=25338/294,87=85,92 м³
H³=0
Qс=Qл=16 м³/с
Qс=0
H³=0.7*W/α=0.7*25338/294.87=60.1 м³
Точки пересечения этих линий с кривыми пропускной способности дают значение действительного расхода, проходящего через сооружение и соответствующего ему значение Н³. Труба прямоугольного сечении размерами 2,5*2 м удовлетворяет условию Н≤1,16 d, т.к Н=2,28 м.
При безнапорном режиме работы труб минимальная высота насыпи ровна:
Hmin=d+2δст+hзас, (м)
где d - диаметр трубы, м; δст - толщина стенки трубы, м (для прямоугольной трубы с размерами сечения 2,5*2 м δ=0,17 м); 0,5 - минимальная высота насыпи над трубой, м.
Hmin=2+2*0,17+0,5=2,67 м
Длина трубы определяется по формуле:
L тр=B+2*m*hзас+2*М, (м)
где В - ширина полотна дороги, м (В=15 м); m - заложение откосов насыпи (m=1,5); М - ширина оголовков, м (принимается равной 0,35 м)
L тр=15+2*1,5*0,5+2*0,35=17,20 м
1.5 Расчет площади укрепления
Водный паток вытекает из трубы или малого моста с высокой скоростью, которая в нижнем барьере в зоне растекания потока Vp=1.5V, где V - скорость воды в трубе, м /сек. В связи с этим неизбежен размыв в логу за укреплением, которое должно заканчиваться предохранительным откосом, заложенным (с откосом 1:
1) глубже дна возможной ямы размыва. Глубина размыва тем больше чем короче плоская часть укрепления L укр.
Обычно длину плоского укрепления за трубой назначают равной:
L укр= (3%4) d
В нашем случае для трубы с размерами сечения
L укр=4d=8,0 м
Ширина укрепления определяется по формуле:
Вукр=1,25* L укр
Вукр=1,25* 8,0=10
Толщина укрепления у выходного оголовка:
S=0,35*Н
S=0,35*2,28=0,8 м
Глубина резбермы определяется по формуле:
hрб=S+0.5, (м)
hрб=0,8+0.5=1,3 м
Площадь укрепления
F=ℓук*Вук, (м²)
F=8*10=80 м²
Определение глубины размыва за укреплением
Δhр=0,72*Н, м
Δhр=0,72*2,28 м
Глубина заложения предохранительного откоса
hотк= Δhр+0.5, м
hотк= 1,64+0.5=2,14 м
Длина предохранительного откоса
ℓот=√2* hотк², м
ℓот=√2* 2,14²=3,03 м
Площадь укрепления откосов
Fот= ℓот*Вук, м²
Fот= 3,03*10= м²
Fобщ=F+ Fот, м²
Fобщ=80+30=110 м²
1.6 Расчет отверстия малого моста
Расчет выполняем на максимальный расход ливневых вод Qл=16 м³/сек по схеме свободного истечения в последовательности:
Задаем скорость Vc=3 м/с
Вычисляем напор при известной Vc
Н=1,45* Vc²/q, м
Н=1,45* 3²/9,81=1,33 м
Определяем объем пруда при α=294,9
Wпр= α*Н³, м³
Wпр= 294,9*1,33³=693,8 м³
По отношению Wпр/ Wл=693,8/25338=0,03, находим коэффициент аккумуляции λ=0,982 и устанавливаем действительный расход проходящий через сооружение
Qc= λ* Qл, м³/сек
Qc= 0,982* 16=15,71 м³/сек
Определим отверстие моста
в= Qc/1,35*Н³², м
в= 15,71/1,351,33³²=15,71/2,07=7,59 м
Пользуясь таблицей данных о типовых мостах, выбираем типовое отверстие в0=8,6 и пересчитываем напор
Н= 0,83* (Qc/ в0) ²³, м
Н= 0,83* (15,71/ 8,6) ²³=0,83*1,52=1,27 м
Определяем высоту моста по формуле
Нм=0,88*Н*z*hкон, м
Где z - затор от воды до низа пролетного строения 1 м., hкон - конструктивная высота принятого типа моста hкон=0,57 м
Нм=0,88*1,33*1*0,57=2,74 м
1.7 Сравнение вариантов отверстий сооружений
При сравнении вариантов будем учитывать только объемы и стоимость работ по устройству труб, оголовков, пролетных строений и фундаментов, а также укрепительных работ.
| № | Показатели | Варианты отверстий | |
| Прямоугольная труба 2,5*2 | Мост с пролетом 9,0 м | ||
| 1 | Длина трубы без оголовков или моста | 16,5 | 9,0 |
| Расход железобетона на один погонный метр и фундамента трубы, м | 2,8 | - | |
| Расход железобетона на два оголовка, м³ | 32,4 | - | |
| Общий расход железобетона на устройство трубы м³ | 78,6 | - | |
| Расход железобетона на однопролетный мост (Г - 11,5) высотой Нм=2,74 | - | 70,6 | |
| Удельная стоимость железобетона, руб/ м³ | 160 | 190 | |
| Полная стоимость трубы или моста, руб | 12576 | 13414 | |
| Площадь укрепления у входного оголовка и откосов насыпи, м² | 145 | 350 | |
| Стоимость укрепительных работ, руб | 710,5 | 1750 | |
| Стоимость еденицы измерения укреплений, руб/ м² | 4,9 | 5,0 | |
| Общая стоимость варианта отверстия, руб | 13286,5 | 15164 | |
Из табличных данных видно, что экономически выгодней является устройство трубы.
Список литературы
1. Методические указания. "Расчет отверстий мостов. Малые искусственные сооружения" Томск. ТГАСУ 2008 г.
2. Бродский В.М. Курс лекций "Мосты и мостовые переходы" Томск ТГАСУ 2006 г.
3. Проектирование автомобильных дорог (примеры). Бабков В.Ф. Москва 1966 г.