Проектирование малых водопропускных сооружений (стр. 3 из 6)
Определяем пропускную способность трубы по формуле 15.21 ([2],стр.228):
, (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<Qc=5,69×4=22,76 м3/с – условие по пропускной 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):
, (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<Qc=7,35×4=29,40 м3/с – условие по пропускной 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.
, (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 насыпиHmin, 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.;
a – угол между осью дороги и осью трубы, равный 620.
3.4 Назначение минимальной высоты насыпи у трубы.
Минимальная толщина засыпки труб установлена D=0,5 м, но так как толщина дорожной одежды hдо= 0,80 м, принимаем D= 0,80 м.
, (3.24)где hтр – высота трубы в свету, равная 2,00 м;
d - 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:
м, (3.25)где d(b) – диаметр (ширина) водопропускной трубы. Для прямоугольной трубы, установленной на ПК 09+85,00b=2,00 м.
В курсовой работе принимаем длину участка укрепления от размыва за трубой равной:
, (3.26)При известной длине укрепления lукр глубина воронки размыва за ним D может быть подсчитана приближенно по методу О. В. Андреева. Порядок расчета следующий:
1. Определяем отношение
. В курсовой работе отношение = 3.2. Находим величину
в зависимости от отношения по табл. XIV.26 [3]: =0,65.3. Вычисляем глубину воронки размыва за жестким укреплением:
, (3.27)Глубина ковша размыва будет равна:
, (3.28)Длину зуба укрепления вычислим по формуле:
, (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:
, (3.30)Ширина участка укрепления
перед трубой определим по прил. 2 курсовой работы: =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
, (3.31)где lоткр – длина открылка, равная 4,50 м;
a – угол наклона откоса насыпи, равный
;b – угол, который составляют открылки с осью трубы, равный
Длина укрепления на откосе по краю одерновки будет равна
, (3.32)где x – ширина укрепления, равная 1,00 м.
Длина укрепления одерновки над входным оголовком будет равна
(3.33)где Вукр – ширина участка укрепления перед трубой (таблицы 3.4 и 3.5), равная 12,80 м;
g - косина сооружения (таблица 1.1), равная
Площадь одерновки справа и слева портала вычисляется как площадь трапеции по формуле
. (3.34)Площадь одерновки над входным оголовком вычисляется как площадь прямоугольника по формуле
. (3.35)Общая площадь одерновки будет равна
. (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 сооружения | Площадь укрепления откосов, м2 | |||
| круглой трубы | прямоугольной трубы | |||
| со стороны входного оголовка | со стороны выходного оголовка | со стороны входного оголовка | со стороны выходного оголовка | |
| 09+85,00 | 21,53 | 21,53 | 13,56 | 13,56 |
3.6 Конструирование водопропускных труб.
Определение длины трубы с учетом конструктивных элементов ([6]).
, (3.37)где n – количество звеньев, равное 18;
1,00 – длина звена, м;
0,03 – расстояние между звеньями, м.
Длина трубы с учетом оголовка.
, (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.
3.7 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]):
, (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