Определение критической глубины и состояния потока в русле.




 

Выясняем, в каком состоянии – бурном или спокойном находится поток. Для этого найдем критическую глубину и критический уклон.

Критическая глубина для русел треугольного сечения находится по формуле:

(2.5)

где m – коэффициент заложения откоса.

(2.6)

где iск – средний уклон склонов в расчетном створе.

(2.7)

 

Для определения критического уклона найдем площадь живого сечения по формуле:

w k=m·hk2=36,775·0,3822=5,37 м2 (2.8)
          КП-02069964-270205-72-12 Лист
         
Изм Лист № докум. Подпись Дата 10
  Гидравлический радиус найдем по формуле: Rk= w k/ =5,37/28,11=0,19м (2.9) = =28,11м (2.10) Скоростную характеристику находим по приложению 4: WK=9,135м/с Расходную характеристику находим по формуле: KK= w k·WK=5,37·9,135=49,05 м3/с (2.11) Критический уклон найдем по формуле: i k=(Q/KK)2=(7/49,05)2=0,02 (2.12) Т.к. ; i 0=0,005< i k=0,02 - делаем вывод, что поток находится в спокойном состоянии. 3 Гидротехнические расчеты 3.1 Гидравлический расчет живого сечения в трубе. Гидравлический расчет живого сечения в трубе производится по аналогии с гидравлическим расчетом живого сечения русла (см. пункт 2.1). В расчет принимаем 2 трубы размером 2,5 x 3,0м (Водослив двухочковый). Таблица 3.1
№ Отметка земли, м Превышение, м Площадь живого сечния ω, м2 Смоченный периметр χ, м Гидравлический радиус R, м Уклон дна русла, i Шерохов n (R ·i)1/2 Коэф. Шези, С V, м/с Расход Q, м3/c
  167,5           0,016        
    0,5     0.357 0,043 53,07 2,29 6,87
  168,5 0,5     0.555 0,005 0,053 56,66 3,003  
    0,5     0,75 0,06 59,58 3,57 32,13

Поперечный разрез трубы и графики зависимости расчетной скорости и расхода от глубины потока приведем в Приложении 2. По графику определяем нормальную глубину и расчетную скорость:

h0 = 0,55 м; Vр = 2,3 м/с.

 
          КП-02069964-270205-72-12 Лист
         
Изм Лист № докум. Подпись Дата 11
    Запроектированная труба должна работать в безнапорном режиме, т.е. должно выполняться условие: (3.1) Высоту подпора найдем по формуле: (3.2) где Н0 – гидродинамический напор с учетом скорости подхода, его выразим из формулы А. А. Угинчуса для пропускной способности трубы любой формы поперечного сечения в безнапорном режиме: (3.3) (3.4) где, m’ = 0,35 - коэффициент водослива для прямоугольных труб; bк = 6,0 м - ширина труб в свету. (3.5) Условие выполнено, значит - режим безнапорный.    
          КП-02069964-270205-72-12 Лист
         
Изм Лист № докум. Подпись Дата 12
  3.2 Определение критической глубины и состояния потока в трубе.   Выясняем, в каком состоянии – бурном или спокойном находится поток. Для этого найдем критическую глубину и критический уклон. Критическая глубина для труб прямоугольного сечения находится по формуле: (3.6) Чтобы определить критический уклон, подсчитаем значения различных характеристик. Для этого найдем: - площадь живого сечения ; (3.7) - смоченный периметр ; (3.8)     - гидравлический радиус ; (3.9) - скоростную характеристику [л – 2, с 14 - 17] приложение 4 . Вычисляем критический уклон по формуле: (3.10) С помощью полученных данных, на основании сравнений , - делаем вывод, что состояние потока близко к бурному.
          КП-02069964-270205-72-12 Лист
         
Изм Лист № докум. Подпись Дата 13
4 Определение типа крепления русла.   Определение типа крепления русла сводится к поиску такого крепления, при котором будет выполняться условие: Vзаил < Vр < Vразм. За расчетную скорость принимаем максимальную скорость потока, которую находим по формуле: (4.1)   4.1 Подбор крепления на входе.   Для определения скоростной характеристики W max находим гидравлический радиус: (4.2) Принимаем щебеночно-галечную наброску 25 – 40мм. n = 0,0275 W max = 15,275 м/с V max < V доп = 1,425 м/с – условие выполнено, принимаем данный тип укрепления на входе. 4.2 Подбор крепления на выходе.   Для определения скоростной характеристики W max находим гидравлический радиус: (4.3) Принимаем щебеночно-галечную наброску 25 – 40мм. n = 0,0275 W max = 13,625 м/с V max < V доп = 1,375 м/с – условие выполнено, принимаем данный тип крепления на выходе.
          КП-02069964-270205-72-12 Лист
         
Изм Лист № докум. Подпись Дата 14
5 Исследование кривых свободной поверхности потока (до, после, и в самом сооружении). Рис. 5.1 Схема протекания потока Описание участков кривой свободной поверхности потока: АВ – поверхность потока практически параллельна поверхности земли, т.к. движение равномерное; ВС – кривая подпора перед трубой, вызванная сужением потока в плане и сопротивлением потока о стойки двухочковой трубы; CD – кривая спада за счет уменьшения сопротивления на входе; DE – кривая подпора после сжатого сечения, т.к. поток в трубе находится в спокойном состоянии; EF – равномерное движение, выравнивание потока; FG – кривая спада за счет расширения потока в плане.    
          КП-02069964-270205-72-12 Лист
         
Изм Лист № докум. Подпись Дата 15
6 Описание принятой конструкции водопропускной трубы, обоснование типа фундамента.   При разработке проекта учтены опыт проектирования и эксплуатации прямоуголь­ных железобетонных труб построенных с использованием типового проекта: «Типо­вые конструкции. Серия 3.501-104. Сборные железобетонные прямоугольные водо­пропускные трубы для железнодорожных и автомобильных дорог», а также СНиП 2.05.03-84 «Мосты и трубы». Конструкция трубы рассчитывается из условия обеспечения пропускной способно­сти при расчетном расходе - 7 м3/с. Тип фундамента назначается, учитывая расчетное сопротивление грунтов основания. Для применения сборных железобетонных фундаментных блоков необходимо выполнение условия Сгр≥ 3,5 кг/см2. Расчетное сопротивление грунта в данном случае С=3,4 кг/см2. Это означает, что применять сборные ж/б плиты не эффективно, в качестве фундамента под проектируемые водопропускные трубы примем песчано-гравийную подушку, толщиной 150 мм. Звенья трубы рассчитаны на минимальную насыпь от верха трубы до верха проезда в 1,0 м. для III категории дороги. Звенья изготавливаются из бетона марки 300 с расходом цемента не более 450 кг/м3 и арматурой класса A-II и A-III. Марка по морозостойкости принимается не менее Мрз 200. Водонепроницаемость бетона должна быть не менее В-4 по ГОСТ 4795-86. Труба - двухочковая 2,5х3 м с нормальными звеньями на входе в трубу. Звенья водопропускной трубы длиной 1 м объединяются в секции длиной не более 2 и 3 м, между которыми устраиваются деформационные швы. В каждой из труб по 18 звеньев. Уклон трубы равен - 0,005; он осуществляется ступенчатым расположением секций. В пределах одной секции поток по длине трубы устраивается горизонтальный. Во избежание образования застоя воды перед трубой отметка лотка у входа в трубу должна быть выше самой высокой точки строительного подъема.
          КП-02069964-270205-72-12 Лист
         
Изм Лист № докум. Подпись Дата 16
  Тип оголовка - раструбный, у которого стенки переменные по высоте и расширяющиеся в плане. Конструкция оголовка состоит из нормальной стойки и двух боковых откосных крыльев, заглубленных в грунт. Естественный грунт под оголовком заменяем песчано-гравийной смесью. Наружные поверхности железобетонных труб, соприкасающиеся с грунтом, покрываются сплошной обмазочной гидроизоляцией, стыки между трубами и деформационные швы заделываются по типу оклеенной гидроизоляции. Поверхность откосных крыльев оголовков покрывается обмазочной гидроизоляцией.     7. Определение объема срезки грунта под сооружение.   Назначаем ширину котлована: Bкотл=16,88м. Длину котлована назначим, исходя из условия: Lкотл=Lсоор+Lподх+Lвых=25,97+300+150=425,97 м; Площадь срезки грунта найдем по формуле: S=0,5·h·L=0,5·3,96·425,97=843,42 м2 где h=3,96 м; Объем выемки вычисляем по формуле: V=S·Bкотл=843,42·16,88=14236,9=14240 м3  
          КП-02069964-270205-72-12 Лист
         
Изм Лист № докум. Подпись Дата 17
Содержание. Введение……………………………………………………………………………5   1 Гидрологическая характеристика рассматриваемого участка………………….7     1.1 Местоположение расчетного створа………………………………………….7     1.2 Гидрологическая характеристика водосбора………………………………...7     1.3 Описание водотока и водосбора……………………………………………...7   2 Гидравлические расчеты и гидравлическая характеристика рассматриваемого водотока……………………………………………………….9     2.1 Гидравлический расчет живого сечения русла………………………………9     2.2 Определение критической глубины и состояния потока в русле…………11   3 Гидротехнические расчеты   3.1 Гидравлический расчет живого сечения в трубе…………………………...11     3.2 Определение критической глубины и состояния потока в трубе…………13     4 Определение типа крепления русла…………………………………………….14     4.1 Подбор крепления на входе………………………………………………….14     4.2 Подбор крепления на выходе………………………………………………..14     5 Исследование кривых свободной поверхности потока     (до, после, и в самом сооружении)……………………………………………...15   6 Описание принятой конструкции водопропускной трубы,     обоснование типа фундамента…………………………………………………..16   7 Определение объема срезки грунта под сооружение ………………………...17   8 Расчет устойчивости низового откоса земляной насыпи………………….…..18   9 Используемые источники……………………………………………..………21  
          КП-02069964-270205-72-12 Лист
         
Изм Лист № докум. Подпись Дата 4
8 Расчет устойчивости низового откоса земляной насыпи.   По СНиП 2.01.14-83, для расчета устойчивости применяем расчет по методу круглоцилиндрических поверхностей. Сущность метода заключается в установлении коэффициента запаса на устойчивость - Вычерчиваем профиль насыпи, соблюдая вертикальный и горизонтальный масштабы одинаковым и наносим кривую депрессии. На середине откоса проводим вертикаль и линию под углом 85° к откосу. Центр кривых скольжения находится в криволинейном четырехугольнике ДД'Ж'Ж (Приложение 4). Вычисляем радиусы дуг: БД = 0,75 · Ннас = 0,75 · 4,12 = 3,09 м. (8.1) БЖ = 1,625 · Ннас = 1,625 · 4,12 = 6,695 м. (8.2) Из точки Б проводим дугу ДД' и ЖЖ'. В четырехугольнике ДД'Ж'Ж ставим точку О и проводим радиус скольжения R = 10,8 м. АА' ГВА - массив обрушения. Весь массив обрушения разбиваем на полосы шириной b = 0,1R. С точки О опускаем вертикаль до пересечения с дугой А’Г (ось нулевой полосы) и по обе стороны откладываем b. Выписываем характеристики грунтов из задания и заносим в таблицу 8.1. Таблица 8.1
Грунт насыпи: суглинистый Характеристики грунтов 1. Суглинок мягкопластичный 2. Суглинок тугопластичный
γг. = 2,71 г/см3 Удельный вес грунта γг. = 2,71 г/см3 γг.=2,71 г/см3
γест. = 2,02 г/см3 Плотность грунта при естественной влажности γест. = 2,06 г/см3 γест.= 1,99 г/см3
W = 26 % Естественная влажность W = 20% W = 20%
n = 37% = 0,37 Пористость n n = 37% = 0,37 n = 39% = 0,39
φ = 19° Угол внутреннего трения φ = 23° φ = 19°
C = 0,29 кг/см2 Удельное сцепление C = 0,34 кг/см2 C = 0,25 кг/см2

 
          КП-02069964-270205-72-12 Лист
         
Изм Лист № докум. Подпись Дата 18
  Приведенная высота полосы определяется по формуле: (8.3) Удельный вес насыщенного водой грунта: (8.4) где n - коэффициент пористости; γв - удельный вес воды (γв = 1 г/см3) Находим для грунтов насыпи и основания: г/см3 г/см3 г/см3 Дальнейшие вычисления сводим в таблицу (Приложение 3). Приведенная высота полосы определяется по формуле: (8.5) Находим длину дуги кривой скольжения: (8.6) Определяем площадь насыщенного водой массива: м2 (8.7) Уклон кривой депрессии в зоне массива обрушения находим по формуле: (8.8) где Δ h и Δ l высота и длина кривой депрессии в пределах массива обрушения соответственно.  
          КП-02069964-270205-72-12 Лист
         
Изм Лист № докум. Подпись Дата 19
  Определяем сдвигающую силу от фильтрационного потока: (8.9) Коэффициент запаса на устойчивость определяется по формуле: (8.10) где r = 8,4 м – плечо силы Ф. Условие выполнено - земляное полотно не нуждается в конструктивных изменениях для придания большей устойчивости откосов.  
          КП-02069964-270205-72-12 Лист
         
Изм Лист № докум. Подпись Дата 20
 
          КП-02069964-270205-72-12 Лист
         
Изм Лист № докум. Подпись Дата 21
   
          КП-02069964-270205-7-09 Лист
         
Изм Лист № докум. Подпись Дата 26

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2018-02-24 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Читайте также:

Деталирование сборочного чертежа

Когда производственнику особенно важно наличие гибких производственных мощностей?

Собственные движения и пространственные скорости звезд

Тема 11. Банковские риски и способы их оценки

Опросник «Активность повседневной жизни»

Интересно:

Роль грибов в заболеваниях растений

Что такое управление собой?

Роль биоты в геосистемах

Какие несчастные случаи на производстве подлежат расследованию и учету?

Обратная связь