Полунапорный режим протекания воды в дорожных трубах




С учетом аккумуляции стока

Вычерчиваем живое сечение

 

Н= 168,75-165,5= 3,25

iАС= 1/0,0178= 56

iВС= 1/0,0089= 112

 

 

 
 
Рисунок 2.1 Живое сечение

 


Определяем объем дождевого стока

W= 1000*Арр*F*tф (2.12)

Где, tф- расчетная продолжительность осадков, формирующих ливень часовой продолжительности. Определяется по таблице 12, страница 5

tф= 30 мин

Тогда

W= 1000*1,12*0,55*0,79*30= 14599 м3

Определяем объем пруда

Wп= 220*В*h2/i0 (2.13)

 

 
 

 

 


Для Qр= 2,5ÞVдоп= 0,5 м/с

Отсюда находим площадь сечения пруда

w= Q/V=2,5/0,5= 5 м2 (2.14)

Определяем глубину пруда

h= Öw*2/H= Ö5*2/168= 0,2 м (2.15)

Далее, по формуле 2.13, рассчитываем объем пруда

Wп= 220*34*0,22/4= 75 м3

Определяем расход с учетом аккумуляции

Qак= Qл[1- (Wп/W)0.75]= 2,5[1-(75/14599)0,75]= 2,45 м3/с (2.16)

Вывод: погрешность составляет менее 5%, аккумуляцию учитывать не надо. Следовательно принимаем Qр= 2,5 м3/с.

 

 

3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МАЛОГО МОСТА

 

 

Рисунок 3.1 Живое сечение русла
Вычерчиваем живое сечение

 

Qл= Qр= 2,5 м3

n= 0,033 m= 0,46

Продольный уклон лога 4 %0=

= 0,004

Грунт - глины

 

 

Задаемся бытовой глубиной

hб= m3ÖК/I (3.1)

где, m- русловой коэффициент. Он определяется по таблице 1, страница 7

m= 0,45

К- модуль расхода. Определяется по формуле

К= Qр/Öiл= 2,5/Ö0,004= 39,7 м3/с (3.2)

I- сумма котангенсов

I= m+n= 1/0,0178+1/0,0083= 56+112= 168 (3.3)

Далее рассчитываем по формуле 3.1 бытовую глубину

hб= 0,463Ö39,7/168= 0,29 м

Определяем пропускную способность живого сечения

Q= w*V (3.4)

где, w- площадь живого сечения

w= (hб2/2)I=(0,292/2)168= 7,06 м2 (3.5)

V- скорость потока

V= СÖR*i (3.6)

где, С- коэффициент Шези. Определяется по рисунку 5, страница 7, для чего находим гидравлический радиус R

R= hб/2= 0,29/2= 0,15 (3.7)

Определяем коэффициент Шези

С= 15

По формуле 3.6 определяем скорость потока

V= 15Ö0,15*0,004= 0,37 м/с

Далее по формуле 3.4 определяем пропускную способность

Q= 7,06*0,37= 2,6 м3

Расхождение между Q и Qр составляет меньше 5%, следовательно принимаем

Qр= 2,5 м3

Строим таблицу w= ¦(hб)

hб w С R Q
0,24 4,84   0,12 1,4
0,29 7,06   0,15 2,6
0,34 9,71   0,17 4,3

 

hб м
Q м3
 
 
 
0,35
0,30
0,25
0,20
Строим график по данным таблицы (рисунок 2, страница 7)

 

                     
 
       
 
 
   
 
 
   
 
   

 

 


По исходному расходу Q= 2,5 м3/с определяем бытовую глубину hб= 0,28 м

Делаем проверку расхождения не более 5%

Для hб= 0,28 м Þ Q= 2,17 м3

Расхождение 5% 2,5*0,05= 0,125; 2,5-2,17= 0,33 – условие выполнено.

Определяем критическую глубину

hк= aV2/g (3.8)

где, V- скорость течения воды в потоке

V= Vдоп5Öhб (3.9)

где, Vдоп- допускаемая скорость течения воды в зависимости от глубины потока. Находим по таблице 2, страница 7.

Vдоп= 3 м/с

По формуле 3.9 определяем V

V= 35Ö0,28= 2,33 м/с

По формуле 3.8 определяем hк

hк= 1*2,332/2*9,81= 0,26 м

Определяем форму водослива

hк< hб

следовательно форма водослива – затопленная.

 

     
 
 
 
Рисунок 3.2 Гидравлическая схема протекания воды через малое искусственное сооружение с затопленным водосливом

 

 


Определяем ширину моста В

В= Qр/m hбV (3.10)

где, m- коэффициент сжатия потока

m=0,8 %

По формуле 3.10

В= 2,5/0,8*0,28*2,33= 4,8 м

Вычисляем величину подпора воды перед сооружением

Н= hб+V2/2gj2= 0,28+2,332/2*9,81*0,952= 0,59 м (3.11)

где, j- скоростной коэффициент

j = 0,95 %

 
 

 


Рисунок 3.3 Расчетные схемы железобетонного моста с вертикальными стенками устоев

 

Определяем высоту моста

Нм= Н+Г+С (3.12)

где, Г- подмостовый габарит, для несудоходной реки Г= 0,25 м

С- высота строительной конструкции, определяется по приложению 3, страница 7

С= 0,46 м

По формуле 3.12

Нм= 0,59+0,25+0,46= 1,3 м

Определяем длину моста

L= В+2mH+2а+2Р (3.13)

где, а- расстояние от вершины конуса до вершины моста, а= 0,15-0,5 м

Р- величина зазора, не менее 10 см

Тогда по формуле 3.13

L= 4,8+2*1,5*1,3+2*0,1+2*0,5= 9,2 м

Вывод: Величина типового пролета больше, чем величина пролетного, следовательно скорость не уточняем.

 

 

4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБ

 

 

Безнапорный режим

Коэффициент накопления трубы S=H/d £ 1,2

Тип оголовка – I

n= 0,013

 


Рисунок 4.1 Безнапорный режим протекания воды в трубе

 

Подбираем параметры трубы

Если d= 1 м, то по таблице 2,страница 8, при Qр= 2,5 м3/с, Н= 2,47 м

S= 2,47/1,0= 2,47 > 1,2

Следовательно d= 1 не принимаем.

Если d= 1,5 м, то Н= 1,30 м, тогда

S= 1,30/1,5= 0,87 < 1,2

Следовательно условие выполнено. Назначаем диаметр d= 1,5 м.

По таблице 3, страница 8 находим скорость течения потока в трубе

V= 2,9 м/с

Определяем высоту сжатия потока воды в трубе при входе

hсж= 0,78hк (4.1)

где, hк- критическая глубина потока воды в трубе, определяется в таблице 1, страница 8 по соотношению hк/d. Для этого надо найти соотношение Q2/gd5

Q2/gd5= 2,52/9,81*1,55= 0,28 (4.2)

Отсюда hк/d= 0,40, следовательно

hк= 0,40*1,5= 0,6 м (4.3)

По формуле 4.1 определяем

hсж= 0,78*0,6= 0,47 м

Находим соотношение

hсж/d= 0,47/1,5= 0,31 (4.4)

Отсюда, по таблице 1, страница 8 определяем площадь сжатия потока воды в трубе

wсж= 0,196d2= 0,196*1,52= 0,44 м2 (4.5)

Определяем величину подпора воды перед сооружением

Н= hсж+ Q2/2gj2wсж2= 0,47+2,52/2*9,81*0,572*0,442= 5,7 м (4.6)

Находим скорость потока воды на выходе

Vвых= Qр/wвых (4.7)

Где, wвых- площадь потока воды на выходе, определяется как wвых= ¦(hвых)

Находим критический уклон

iк= Q2/wк2Ск2Rк (4.8)

Проверяем условие iл= i0 £ iк

Для чего определяем соотношение

hк/d= 0,6/1,5= 0,4 (4.9)

по таблице 1, страница 8 находим:

wк= 0,293d2= 0,293*1,52= 0,66 м2 (4.10)

Rк= 0,214d= 0,214*1,5= 0,32 м (4.11)

Определяем коэффициент Шези

Ск= 66

Тогда по формуле 4.8

iк= 2,52/0,662*662*0,32= 0,010= 10%0

0,010>0,004

следовательно условие выполняется. Тогда

hвых= (0,8+0,85) hк= (0,8+0,85)0,6= 0,99 м (4.12)

определяем соотношение

hвых/d= 0,99/1,5= 0,66

по таблице 1, страница 8 определяем

wвых= 0,540d2= 0,540*1,52= 1,22 м2

Далее по формуле 4.7 определяем скорость на выходе

Vвых= 2,5/1,22= 2,05 м/с

Вывод: Vвых= 2,05 м/с, то по приложению 1, таблице 1, страница 9, укрепление производим одиночным мощением на мху (слой мха не менее 5 см) из булыжника размером 15 см.

 

Полунапорный режим протекания воды в дорожных трубах

 
 

 

 


Рисунок 4.2 Полунапорный режим протекания воды в дорожных трубах

 

По таблице 2, страница 8 находим Н

Н= 2,47

Отсюда

S= Н/d= 2,47/1= 2,47>1,2 (4.13)

Следовательно условие выполнено.

Находим скорость течения (смотри предыдущие расчеты)

V= 5,1 м/с

Рассматриваем условие i0 ³ iw

iw= Q2/wт2Ст2Rт (4.14)

где, Rт- гидравлический радиус, находится по формуле

Rт= Rт/2= ¼= 0,25 м (4.15)

По таблице 1, страница 8 находим

wт= 0,332

Ст= 62

Отсюда по формуле 4.14 находим

iw= 2,52/0,3322*622*0,25= 0,059

i0 < iw

Вывод: Условие не выполняется, следовательно последующий расчет в данном режиме бесполезен.

 

Напорный режим

Коэффициент наполнения трубы- отношение S= Н/d > 1,4, условие i0 < iw.

Задаемся ориентировочной длиной трубы 24 м, диаметр 1 м, тип оголовка I (по таблице 2).

 

 
 

 

 


Рисунок 4.3 Напорный режим протекания воды в дорожных трубах

 

По таблице 2, страница 8 выводим соотношение S= Н/d= 2,47/1= 2,47>1,4- условие выполнено.

Находим скорость течения воды

V= 2,7 м/с

Определяем по формуле 4.14

iw= Q2/wт2Ст2Rт= 2,52/0,3322*622*0,25= 0,059>0,004

i0 < iw- следовательно условие соблюдается.

Определяем величину подпора воды

Н= Нзад+L(iw- i0 )= 2,47+24(0,059-0,004)= 3,79 м (4.16)

Определяем скорость на выходе при Е = 0,6…0,9

Vвых= Q/ Е wт= 2,5/0,9*0,332= 8,3 м/с (4.17)

 

Вывод: По показателям скорости на выходе и укрепления русла трубы выбираем безнапорный режим, как более экономичный.

 

5 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ФИЛЬТРУЮЩЕЙ НАСЫПИ

(насыпь напорная)

Дано: i0= 0,004; Qр= 2,5 м3/с; грунт- глины; В= 8; m= 1,5; дорожный строительный материал- камень круглый Æ 40 см

 
 

 

 


Рисунок 5.1 Напорная фильтрующая насыпь

 

Принимаем высоту насыпи Нн= 4,0 м;

Находим скорость течения по формуле Дарси

V= КфÖI (5.1)

Н
h
Где, Кф- коэффициент фильтрации, определяем по таблице 1, страница 9 в зависимости от среднего диаметра камней и их характеристики.

Кф= 0,50 м/с

Где, Вниз- ширина насыпи по низу; hб- бытовая глубина воды на выходе; Н- глубина подпора воды перед входом; i0- естественный уклон в месте перехода (i0>0).

Определяем ширину насыпи по низу

Вниз= В+2m Нн+2а= 8+2*3*4+2*0,5= 33 м (5.2)

Проверяем условие устойчивости основания на неразмываемость

Н £ Вниз1= 33/3,5= 9,43 м

Где, С1- опытный коэффициент, зависящий от вида грунта. Определяется по таблице 2, страница 9.

Находим бытовую глубину. Для этого определяем пьезометрический уклон (формула 3.3)

I= 70/7,5+140/7,5= 28

Находим модуль расхода (формула 3.2)

К= Q/Öi= 2,5/Ö0,004= 39,7

По таблице 1, страница 7 находим русловой коэффициент

m= 0,55

Далее по формуле 3.1 определяем бытовую глубину

hб= 0,553Ö39,7/28= 0,62 м

Находим площадь поперечного сечения

w= Q/КфÖ[(Нкн- hб)/Вниз]+ik= 2,5/0,5Ö[(3,5-0,62)/33]+0.004= 16,7 м2 (5.3)

Находим высоту каменной наброски

w= mсркн2 (5.4)

Отсюда

Нкн=Öw/mср (5.5)

Где,

mср= I/2= 28/2= 14 (5.6)

Тогда по формуле 5.5

Нкн= Ö15,3/6,65= 1,09 м

Находим ширину фильтрации потока

Вф= 2 mср Нкн= 2*14*1,09= 30,5 м (5.7)

Находим значение удельного расхода

g=Q/ Вф= 2,5/30,5= 0,08 (5.8)

при gн= (0,25…1,0), получаем, что gн>g, следовательно принимаем g= 0,25.

Вычисляем ширину фильтрационного потока

Вф= Q/g= 2,5/0,25= 10 м (5.9)

Снова находим высоту каменной наброски

Нкн= 2w/ Вф= 2*16,7/10= 3,34 м (5.10)

Уточняем коэффициент крутизны откоса каменной наброски

mср=w/ Нкн2= 16,7/3,342= 1,5 (5.11)

Назначаем крутизну откоса каменной наброски 1:3.

Определяем расчетную глубину воды при выходе из сооружения

hр= (Нкн+ hб)/2= (3,34+0,62)/2= 1,98 м (5.12)

Определяем площадь фильтрационного потока на выходе из сооружения

wф= mср hр2= 3*1,982= 11,76 м2 (5.13)

Находим среднюю скорость потока на выходе из сооружения

Vср.р=Q/wфр Е = 2,5/11,76*0,46*0,9= 0,59 м/с (5.14)

Находим расчетную скорость

Vр= 1,7 Vср.р= 1,7*0,59= 1 м/с (5.15)

Вывод: По таблице 1, приложения 1, страница 9 назначаем тип укрепления приданной части грунтового основания, как одерновка плашмя (на плотном основании).

 

 

6 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАНАВ

Правая канава

Данные: коэффициент откоса- 3; уклон местности-19%0; грунт- глины.

Определяем расход

Q= 87,5ачF= 87,5*0,70*0,04= 0,3 м3/с (6.1)

Где, ач- часовая интенсивность ливня (таблица 1, страница 4)

ач= 0,70 мм

F- водосборная площадь канавы

F= 0,04 км2

По таблице 2, страница 7 определяем допустимую скорость

Vдоп= 1,2 м/с

Определяем площадь живого сечения

w= Q/ Vдоп= 0,3/1,2= 0,25 м2 (6.2)

Определяем глубину канавы

hк=Öw/m= 0,25/3= 0,29 м (6.3)

Определяем ширину канавы

в = 2mh= 2*3*0,29= 1,74 м (6.4)

Находим смоченный периметр

х= 2hÖ1+m2= 2*0,29Ö1+32= 1,83 м (6.5)

Находим гидравлический радиус и коэффициент Шези

R= w/х= 0,25/1,83= 0,14 м (6.6)

С= R1/6/0,019= 38 (6.7)

Находим продольный уклон

Iпр= Vдоп2/ С2R= 1,22/382*0,14= 0,007 (6.8)

Определяем скорость течения потока

V= СÖRi= 38Ö0,14*0,007= 1,2 м/с (6.9)

Вывод: По приложению 1, страница 9, тип укрепления будет одерновка в стенку.

 

 
 

 

 


Рисунок 6.1 Канава

 

Левая канава

Данные: коэффициент откоса- 3; уклон местности- 30 %0; грунт- глины.

Находим часовую интенсивность ливня и водосборную площадь канавы

ач= 0,70 мм

F= 0,05 км2

Находим расход (формула 6.1)

Q= 87,5*0,70*0,05= 3,1 м3

По таблице 2, страница 7

Vдоп= 0,85 м/с

Определяем площадь живого сечения (формула 6.2)

w= 3,1/0,85= 3,7 м2

Определяем глубину и ширину канавы (формулы 6.3 и 6.4)

hк= Ö3,7/3= 1,11 м

в = 2*3*1,11= 6,7 м

Находим смоченный периметр (формула 6.5) 17

х= 2*1,11Ö32+1= 7,02 м

Определяем коэффициент Шези и гидравлический радиус (формула 6.7 и 6.6)

R= 3,7/7,02= 0,53 м

С= 0,531/6/0,03= 28,9

Находим продольный уклон (формула 6.8)

Iпр= 0,852/28,92*0,53= 0,0016

Определяем скорость течения потока (формула 6.9)

V= 28,9Ö0,53*0,0016= 0,85 м/с

Вывод: По приложению 1, страница 9, тип укрепления будет одерновка плашмя (на плотном основании.

 

 

7 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1 Бабков В.Ф., Андреев О.В., «Проектирование автомобильных дорог в 2-х частях» Ч.I-II учебник для вузов- Издание 2-е, переработанное и дополненное- М.: Транспорт, 1987-368 с.

2 Справочник инженера- дорожника, «Проектирование автомобильных дорог» –М.:Транспорт, 1989-415 с.

3 СниП 2.05.02-93 «Автомобильные дороги», Госстрой СССР-М.: ЦИТП, 1987-50 с.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Искусственные сооружения служат для пропуска воды через дорогу. Их правильный расчет обеспечивает безопасность эксплуатации автодорог. В качестве малых искусственных сооружений служат малые мосты, трубы, фильтрующие насыпи, а также водоотводные канавы. Для их расчета используются гидрологические и гидравлические расчеты. Цель данных расчетов определение расходов (ливневый, от талых вод и др.), скорости потока воды через сооружения, определение размеров сооружений и выбор типа укреплений откосов и русел, а также строительных материалов.



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: 2020-04-01 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: