Реферат: Проектирование малых водопропускных сооружений
--PAGE_BREAK--Подставляя значение L в формулу 1.2 получим значение уклона главного лога:i=0.0171.3 Определение уклона лога у сооружения.
Уклон лога у сооружения определяется как уклон между точками, одна из которых находится на 100 – 200 м по тальвегу выше сооружения. А другая – на 50 – 100 м по тальвегу ниже его.
Желательно назначать точки на горизонталях с тем, чтобы не заниматься расчетом их отметок. Но при этом стремиться к тому, чтобы определенный уклон лога был как можно ближе к реальному уклону местности.
Уклон лога у сооружения определяется по формуле (стр. 19 [1]):
ic
=<img width=«244» height=«44» src=«ref-1_503007218-586.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026">, (1.4)
где Нв – отметка точки выше сооружения, равная 47,78м;
Нн– отметка точки ниже сооружения, равная 46,67м;
Lв, Lн– расстояние по тальвегу от сооружения до верхней и нижней точек (рис.1.2), соответственно равные 200,00 и 100,00 м.
1.4 Определение заложения склонов лога у сооружения.
Форма поперечного сечения лога упрощенно представлена в форме треугольника (рис.1.3).
Заложение правого склона определяется по формуле (стр. 15 [1]):
<img width=«372» height=«45» src=«ref-1_503007804-724.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027"> м, (1.5)
где L
пр – расстояние от правого водораздела до лога сооружения, равное 430,00 м;
Нпр– отметка правого водораздела по оси дороги, равная 56,0 м;
Нс – отметка лога у сооружения, равная 47,00м;
<img width=«16» height=«21» src=«ref-1_503008528-203.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028"> – косина сооружения, равная 620.
Аналогично определим заложение левого склона:
<img width=«381» height=«44» src=«ref-1_503008731-711.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029"> м, (1.6)
где Lлев
– расстояние от левого водораздела до лога сооружения, равное 640,00 м;
Нлев– отметка левого водораздела по оси дороги, равная 61,00 м;
Нс – отметка лога у сооружения, равная 47,00м;
<img width=«16» height=«21» src=«ref-1_503008528-203.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030"> – косина сооружения, равная 620.
1.5 Определение глубины лога.
Глубина лога перед сооружением – наименьшее возвышение водораздельной линии над отметкой лога у сооружения. Из двух отметок правого и левого водоразделов по оси дороги выбираем наименьшую и определяем глубину лога по одной из формул (стр. 15 [1]):
h
лев
=Нлев
– Hc, при Нлев< Нпр (1.7)
h
пр
=Нпр
– Hc, при Нпр< Нлев (1.8)
Исходя из рис. 1.3, глубину лога перед сооружением будем определять по формуле (1.7):
h
пр
=56,00 – 47,00 = 9,00 м.
1.6 Определение коэффициентов залесенности, заболоченности, озерности.
Расчет ведется по следующим формулам (стр. 16 [1]):
<img width=«209» height=«45» src=«ref-1_503009645-531.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031"> %, (1.9)
где f
оз– коэффициент озерности, %;
<img width=«28» height=«29» src=«ref-1_503010176-237.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032"> — площадь водной поверхности i-го озера, равная 0 км2;
F– площадь водосборного бассейна, равная 1,22 км2.
<img width=«200» height=«45» src=«ref-1_503010413-526.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033"> %, (1.10)
где f
б– коэффициент заболоченности, %;
<img width=«25» height=«29» src=«ref-1_503010939-237.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034"> — площадь поверхности i-го болота, равная 0 км2;
F– площадь водосборного бассейна, равная 0,30 км2.
<img width=«229» height=«45» src=«ref-1_503011176-549.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035"> %, (1.11)
где f
л– коэффициент залесенности, %;
<img width=«24» height=«29» src=«ref-1_503011725-234.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036"> — площадь поверхности i-го леса, равная 1,22 км2;
F– площадь водосборного бассейна, равная 1,22 км2.
Результаты расчета характеристик других водосборных бассейнов сведены в таблицу 1.1.
Таблица 1.1
Ведомость характеристик водосборных бассейнов
Наименование
Водопропускные сооружения
характеристик
1
Пикетажное положение, пк +
09+85,00
Площадь бассейна, км2
1,22
Длина главного лога, км
0,71
Отметка лога у сооружения, м
47,00
Отметка вершины лога, м
61,00
Уклон главного лога, тыс.
0,020
Уклон лога у сооружения, тыс.
0,004
Отметка водораздела по оси дороги, м:
— правого
— левого
56,00
61,60
Пикетажное положение водораздела по оси дороги, пк +:
— правого
— левого
14+20,00
03+42,00
Косина сооружения, градус
620
Глубина лога у сооружения, м
9,00
Коэффициент заложения склонов по оси дороги:
— правого
— левого
42,18
40,36
Озерность, %
Заболоченная площадь, %
Залесенная площадь, %
100
2. Определение расчетного стока сооружения (ПК 09+85,00).
2.1 Расчет ливневого стока.
Для расчета ливневого необходимо задаться следующими исходными данными:
– вероятность превышения (далее ВП): для мостов – 3%;
для труб – 4%;
– номер ливневого района – 10 ([2] стр. 222 рис. 15.5).
Расчетный расход ливневого стока вычислим по формуле([2] стр221):
<img width=«156» height=«24» src=«ref-1_503011959-390.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">, (2.1)
<img width=«332» height=«25» src=«ref-1_503012349-547.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038"> м3/с
<img width=«335» height=«27» src=«ref-1_503012896-571.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039"> м3/с
где a
расч – расчетная интенсивность ливня, зависящая от ВП, продолжительности ливня и района строительства дороги (мм/мин), вычисляемая по формуле:
a
расч
=
a
час
×
K
t, (2.2)
<img width=«255» height=«27» src=«ref-1_503013467-497.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040"> мм/мин
<img width=«259» height=«37» src=«ref-1_503013964-534.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">мм/мин
где a
час
– интенсивность ливня часовой продолжительности, определяемая по [2]стр. 222 табл. 15.7, и равная для ВП=3% a
час
=1,35мм/мин;
для ВП=4% a
час
=1,23 мм/мин.
K
t
– коэффициент перехода от ливня часовой интенсивности к расчетной, определяемый по [2] стр. 223 табл. 15.8, и равный 2,08.
F– площадь водосбора, 1,22км2;
j
-
коэффициент редукции, вычисляемый по формуле ([2] стр 221):
<img width=«209» height=«47» src=«ref-1_503014498-485.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">
Расход полного стока определим по формуле([2] стр 222):
<img width=«127» height=«24» src=«ref-1_503014983-343.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">, (2.3)
<img width=«335» height=«51» src=«ref-1_503015326-884.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">
Объем ливневого стока вычислим по формуле:
<img width=«179» height=«44» src=«ref-1_503016210-477.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">, (2.4)
<img width=«401» height=«96» src=«ref-1_503016687-1305.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">
Таблица 2.1
Ведомость расчета ливневого стока
Пикетажное положение
Площадьбассейна,км2
Часовая интенсивность дождя,мм/мин
Коэффициент К
t
Расчетный расход ливневого стока,м3/с
Объем ливневого стока,м3
мост
труба
мост
труба
мост
труба
09+85,00
1,22
1,35
1,23
2,08
30,24
27,64
36662,60
33403,70
продолжение
--PAGE_BREAK--
2.2 Расчет стока талых вод.
Расчетный максимальный расход талых вод вычислим по формуле ([3] стр 452):
<img width=«203» height=«45» src=«ref-1_503017992-543.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">, (2.5)
<img width=«420» height=«93» src=«ref-1_503018535-1319.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">
где Кр
– коэффициент перехода к расчетному значению слоя стока, определяемый по [3] стр. 459 рис. XIV.10,и равный: для мостов Кр=4,9
для труб Кр=4,0;
h
р– слой стока талых вод, м, вычисляемый по формуле:
<img width=«79» height=«36» src=«ref-1_503019854-310.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049"> (2.6)
<img width=«296» height=«56» src=«ref-1_503020164-816.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">
где <img width=«13» height=«29» src=«ref-1_503020980-204.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051"> –средний многолетний слой стока, определяемый по [3]стр. 457 рис. XIV.8, и равный 44 мм;
F– площадь водосборного бассейна, равная 1,22 км2;
<img width=«20» height=«27» src=«ref-1_503021184-225.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052"> – коэффициент, учитывающий залесенность, вычисляется по формуле:
<img width=«163» height=«45» src=«ref-1_503021409-385.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">, (2.7)
где Fл– залесенность бассейна, равная 100%;
<img width=«21» height=«27» src=«ref-1_503021794-229.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054"> – коэффициент, учитывающий заболоченность, вычисляется по формуле:
<img width=«311» height=«32» src=«ref-1_503022023-514.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">, (2.8)
где F
б
– заболоченность бассейна, равная 0%.
Таблица 2.2
Ведомость расчета ливневого стока
продолжение
--PAGE_BREAK--
Таблица 2.3
Ведомость расчета расхода стока
Пикетажное положение,
пк + Площадь бассейна, м2 Расход ливневого стока, м3/с Расход стока талых вод, м3/с Расчетный расход стока, м3/с мост труба мост труба мост Труба 09+85,00 1,22 30,24 27,64 11,25 9,73 30,24 27,64
3. Гидравлический расчет водопропускных труб. (ПК
09
+85,00)
3.1 Назначение и выбор отверстия круглых водопропускных труб.
Расчет труб производится при безнапорном режиме протекания воды через сооружение. На данных водопропускных трубах применяется раструбный оголовок с коническим входным звеном.
Условие безнапорного режима протекания воды:
H£1,2×d, (3.1)
где Н – глубина воды перед трубой, м
d– диаметр отверстия трубы, м.
Условие пропускной способности трубы:
Q
p
<Q
c, (3.2)
где Q
p – расчетный расход воды, м3/с
Q
c– пропускная способность трубы, м3/с.
Определяем количество очков:
<img width=«185» height=«48» src=«ref-1_503022991-507.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058">, (3.3)
где Q
т
– расход трубы, принимаемый по табл. 15.10 ([2], стр. 228), равный 9,50 м3/с.
Определяем расчетный расход стока воды, приходящийся на одно очко:
<img width=«161» height=«45» src=«ref-1_503023498-460.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059"> м3/с (3.4)
Для <img width=«21» height=«27» src=«ref-1_503023958-232.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">=9,21 м3/с из табл.15.10 ([2], стр.228) выписываем данные:
диаметр трубы d=2,00 м;
глубина воды перед трубой Н=2,23 м;
скорость на выходе из трубы V=4,14 м/с.
Н=2,23<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):
<img width=«355» height=«27» src=«ref-1_503024190-598.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061"> м3/с, (3.5)
где g– ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2;
w
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 = 1,11м, (3.6)
где hc – глубина в сжатом сечении.
<img width=«112» height=«45» src=«ref-1_503024788-365.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062">, (3.7)
По рисунку определяем, что <img width=«37» height=«41» src=«ref-1_503025153-243.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063">0,40, откуда следует:
<img width=«247» height=«25» src=«ref-1_503025396-435.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064">, (3.8)
Q
p=9,21×3=27,64м3/с
<Q
c=6,36×3=19,08 м3/с – условие по пропускной способности не выполняется.
Необходимо увеличить количество очков, принимаем nII=4. Определяем расчетный расход стока воды, приходящийся на одно очко (см. формулу 3.4):
<img width=«163» height=«45» src=«ref-1_503025831-461.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065"> м3/с (3.9)
Для <img width=«25» height=«27» src=«ref-1_503026292-234.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066">=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=3,68м/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):
<img width=«351» height=«27» src=«ref-1_503026526-589.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067"> м3/с, (3.10)
где g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2;
w
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.
<img width=«113» height=«45» src=«ref-1_503027115-389.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068">, (3.12)
По рисунку определяем, что <img width=«37» height=«41» src=«ref-1_503025153-243.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069">0,38, откуда следует:
<img width=«244» height=«25» src=«ref-1_503027747-460.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070">, (3.13)
Q
p=6,91×4=27,64 м3/с
<Q
c=6,95×4=27,80 м3/с – условие по пропускной 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:
H£1,2×h, (3.18)
где Н – глубина воды перед трубой, м
h– высота отверстия трубы, м.
Условие пропускной способности трубы:
Q
p
<Q
c, (3.19)
где Q
p – расчетный расход воды, м3/с
Q
c– пропускная способность трубы, м3/с.
В первом приближении примем 2-х очковую трубу. Определяем расчетный расход стока воды, приходящийся на одно очко:
<img width=«160» height=«45» src=«ref-1_503028207-457.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071"> м3/с (3.20)
Для <img width=«21» height=«27» src=«ref-1_503023958-232.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072">=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):
<img width=«329» height=«31» src=«ref-1_503028896-570.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073">, (3.21)
где b– ширина трубы, равная 2,00 м;
Н– глубина воды перед трубой, равная 1,66м.
Q
p=6,91×4=27,64 м3/с
<Q
c=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):
<img width=«329» height=«31» src=«ref-1_503029466-568.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074">, (3.22)
где b– ширина трубы, равная 2,00 м;
Н– глубина воды перед трубой, равная 1,97м.
Q
p=6,91×4=27,64 м3/с
<Q
c=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.
<img width=«549» height=«104» src=«ref-1_503030034-1692.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075">, (3.23)
где B– ширина земляного полотна для IVкатегории, равная 1м;
m– коэффициент заложения откосов насыпи, равный 1,5;
H
нас
– высота насыпи у трубы, равная 4,00и определяемая по продольному профилю, при условии, что она должна быть больше или равна минимальной высоте насыпиHmin, определяемой в п. 3.4;
h
тр
– высота трубы в свету, равная 2,00 м;
i
тр– уклон трубы, принимаемый равным уклону лога у сооружения (табл. 1.1 курсовой работы), равный 0,004тыс.;
a– угол между осью дороги и осью трубы, равный 62.
3.4 Назначение минимальной высоты насыпи у трубы.
Минимальная толщина засыпки труб установлена D=0,5 м, но так как толщина дорожной одежды h
до= 0,8м, принимаем D= 0,80 м.
<img width=«316» height=«25» src=«ref-1_503031726-514.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076">, (3.24)
где h
тр– 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:
<img width=«119» height=«25» src=«ref-1_503032240-343.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077"> 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:
<img width=«185» height=«25» src=«ref-1_503032583-373.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078">, (3.26)
При известной длине укрепления l
укрглубина воронки размыва за ним Dможет быть подсчитана приближенно по методу О. В. Андреева. Порядок расчета следующий:
1. Определяем отношение <img width=«28» height=«44» src=«ref-1_503032956-240.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079">. В курсовой работе отношение <img width=«28» height=«44» src=«ref-1_503032956-240.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080">= 3.
2. Находим величину <img width=«21» height=«41» src=«ref-1_503033436-215.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081"> в зависимости от отношения <img width=«28» height=«44» src=«ref-1_503032956-240.coolpic» v:shapes="_x0000_i1082"> по табл. XIV.26 [3]: <img width=«21» height=«41» src=«ref-1_503033436-215.coolpic» v:shapes="_x0000_i1083">=0,65.
3. Вычисляем глубину воронки размыва за жестким укреплением:
<img width=«220» height=«45» src=«ref-1_503034106-462.coolpic» v:shapes="_x0000_i1084">, (3.27)
Глубина ковша размыва будет равна:
<img width=«239» height=«25» src=«ref-1_503034568-438.coolpic» v:shapes="_x0000_i1085">, (3.28)
Длину зуба укрепления вычислим по формуле:
<img width=«255» height=«32» src=«ref-1_503035006-531.coolpic» v:shapes="_x0000_i1086">, (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:
<img width=«227» height=«27» src=«ref-1_503035537-470.coolpic» v:shapes="_x0000_i1087">, (3.30)
Ширина участка укрепления <img width=«39» height=«27» src=«ref-1_503036007-246.coolpic» v:shapes="_x0000_i1088"> перед трубой определим по прил. 2 курсовой работы: <img width=«39» height=«27» src=«ref-1_503036007-246.coolpic» v:shapes="_x0000_i1089">=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
<img width=«555» height=«48» src=«ref-1_503036499-979.coolpic» v:shapes="_x0000_i1090">, (3.31)
где l
откр– длина открылка, равная 4,50 м;
a– угол наклона откоса насыпи, равный <img width=«47» height=«21» src=«ref-1_503037478-236.coolpic» v:shapes="_x0000_i1091">;
b– угол, который составляют открылки с осью трубы, равный <img width=«31» height=«21» src=«ref-1_503037714-217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1092">
Длина укрепления на откосе по краю одерновки будет равна
<img width=«519» height=«52» src=«ref-1_503037931-1005.coolpic» v:shapes="_x0000_i1093">, (3.32)
где x– ширина укрепления, равная 1,00 м.
Длина укрепления одерновки над входным оголовком будет равна
<img width=«387» height=«51» src=«ref-1_503038936-917.coolpic» v:shapes="_x0000_i1094"> (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 <img width=«31» height=«21» src=«ref-1_503039853-219.coolpic» v:shapes="_x0000_i1095">
Площадь одерновки справа и слева портала вычисляется как площадь трапеции по формуле
<img width=«473» height=«51» src=«ref-1_503040072-969.coolpic» v:shapes="_x0000_i1096">. (3.34)
Площадь одерновки над входным оголовком вычисляется как площадь прямоугольника по формуле
<img width=«307» height=«47» src=«ref-1_503041041-663.coolpic» v:shapes="_x0000_i1097">. (3.35)
Общая площадь одерновки будет равна
<img width=«272» height=«24» src=«ref-1_503041704-480.coolpic» v:shapes="_x0000_i1098">. (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]).
<img width=«395» height=«23» src=«ref-1_503042184-546.coolpic» v:shapes="_x0000_i1099">, (3.37)
где n – количество звеньев, равное 18;
1,00 – длина звена, м;
0,03 – расстояние между звеньями, м.
Длина трубы с учетом оголовка.
<img width=«285» height=«25» src=«ref-1_503042730-490.coolpic» v:shapes="_x0000_i1100">, (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]):
<img width=«317» height=«21» src=«ref-1_503043220-508.coolpic» v:shapes="_x0000_i1101">, (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.
продолжение
--PAGE_BREAK--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 = 3,24м3/с;
- уклон лога у сооружения i
л = i0 = 0,037;
- заложение склонов: правого m
пр = 42,18;
левого m
л = 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
<img width=«251» height=«44» src=«ref-1_503043728-541.coolpic» v:shapes="_x0000_i1102"> (4.1)
3. Определяем значение расчетной расходной характеристики
<img width=«200» height=«48» src=«ref-1_503044269-529.coolpic» v:shapes="_x0000_i1103"> м3/с (4.2)
4. Используя способ подбора, произвольно назначаем h1= 1 м и последовательно подсчитываем:
площадь живого сечения
<img width=«221» height=«24» src=«ref-1_503044798-450.coolpic» v:shapes="_x0000_i1104"> (4.3)
гидравлический радиус
<img width=«168» height=«47» src=«ref-1_503045248-481.coolpic» v:shapes="_x0000_i1105">, (4.4)
где <img width=«16» height=«17» src=«ref-1_503045729-203.coolpic» v:shapes="_x0000_i1106"> – длина смоченного периметра,
<img width=«323» height=«29» src=«ref-1_503045932-565.coolpic» v:shapes="_x0000_i1107"> (4.5)
скоростную характеристику (см. приложение 24[5])
W1= 19,6 м
/c
расходную характеристику
<img width=«228» height=«23» src=«ref-1_503046497-442.coolpic» v:shapes="_x0000_i1108"> м3/с (4.6)
что значительно большетребуемого значения К= 497,14м3/с.
5. Назначаем h2= 0,5 м, и тогда, используя формулы 4.3 – 4.6, получаем:
<img width=«236» height=«100» src=«ref-1_503046939-862.coolpic» v:shapes="_x0000_i1109">
W2= 11,35 м
/c
<img width=«173» height=«23» src=«ref-1_503047801-361.coolpic» v:shapes="_x0000_i1110"> м3/с
Полученное значение расходной характеристики значительно меньше требуемое значение К= 74,37 м3/с, поэтому расчет следует продолжить.
6. Назначаем h3= 0,8 м, и тогда, используя формулы 4.3 – 4.6, получаем:
<img width=«236» height=«101» src=«ref-1_503048162-863.coolpic» v:shapes="_x0000_i1111">
W3= 16,50 м
/c
<img width=«179» height=«24» src=«ref-1_503049025-395.coolpic» v:shapes="_x0000_i1112"> м3/с
Расхождение <img width=«228» height=«47» src=«ref-1_503049420-567.coolpic» v:shapes="_x0000_i1113">, т. е. более 5 %, поэтому расчет следует продолжить.
7. Назначаем h4= 0,85 м, и тогда, используя формулы 4.3 – 4.6, получаем:
<img width=«235» height=«100» src=«ref-1_503049987-902.coolpic» v:shapes="_x0000_i1114">
W4= 17,14 м
/c
<img width=«173» height=«23» src=«ref-1_503050889-369.coolpic» v:shapes="_x0000_i1115"> м3/с
Расхождение <img width=«232» height=«47» src=«ref-1_503051258-560.coolpic» v:shapes="_x0000_i1116">, т. е. менее 5 %, поэтому расчет следует прекратить.
8. Скорость потока в логе при h= 0,85м определим по формуле
<img width=«279» height=«28» src=«ref-1_503051818-501.coolpic» v:shapes="_x0000_i1117">, (4.7)
где
<img width=«207» height=«47» src=«ref-1_503052319-542.coolpic» v:shapes="_x0000_i1118">; (4.8)
здесь
<img width=«245» height=«25» src=«ref-1_503052861-477.coolpic» v:shapes="_x0000_i1119"> (4.9)
Тип укрепления русла назначается по приложению 22 [5]. В данном случае для расчетной скорости V= 1,01 м/с и бытовой глубины h= 0,85 м русло будет целесообразно укрепить галькой, 25…40 мм.
Результатырасчета бытовой глубины и укрепления русла приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1
Ведомость расчета бытовой глубины потока
ПК положение сооружения
Расчетный расход Q
р, м3/с
Уклон лога у сооружения i
л, тыс.
Расчетная расходная характеристика К0, м3/с
Бытовая глубина потока h0, м
Скорость потока в логе V0, м/с
Тип укрепления русла
09+85,00
30,24
0,037
497,14
0,85
1,01
Галька 25…40 мм
4.2 Определениеотверстия и высоты моста.
Перед тем, как определять отверстие моста, необходимо вычислить допускаемый напор воды перед мостом, который будет равен:
<img width=«239» height=«47» src=«ref-1_503053338-507.coolpic» v:shapes="_x0000_i1120">, (4.10)
где Ннас – высота существующей насыпи, равная 4,00 м;
s
к– коэффициент, учитывающий снижение кривой подпора во входном сечении, принимаемый равным:
<img width=«107» height=«23» src=«ref-1_503053845-292.coolpic» v:shapes="_x0000_i1121"> (4.11)
D– величина, учитывающая строительную высоту пролетного строения и технический запас возвышения низа пролетного строения над уровнем воды, определяемая по следующей формуле:
<img width=«241» height=«25» src=«ref-1_503054137-439.coolpic» v:shapes="_x0000_i1122">, (4.12)
где h
стр– строительная высота пролетного строения равная 1,35 м;
Dmin –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 h= 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
<img width=«189» height=«24» src=«ref-1_503054576-407.coolpic» v:shapes="_x0000_i1123"> (4.13)
то подмостовое русло является незатопленным и поэтому коэффициент затопления s
з= 1.
2. Определяем размер отверстия моста
<img width=«353» height=«52» src=«ref-1_503054983-755.coolpic» v:shapes="_x0000_i1124">, (4.14)
Принимаем ближайшее стандартное значение b1= 5,00 м.
3. Новое (уточненное) значение напора перед мостом
<img width=«293» height=«59» src=«ref-1_503055738-710.coolpic» v:shapes="_x0000_i1125">, (4.15)
4. Условие
<img width=«192» height=«24» src=«ref-1_503056448-406.coolpic» v:shapes="_x0000_i1126"> (4.16)
не изменилось.
5. По табл. VI.2 [5] устанавливаем,. что k1= 0,52, следовательно, глубина в расчетном сечении
<img width=«212» height=«23» src=«ref-1_503056854-423.coolpic» v:shapes="_x0000_i1127"> (4.17)
и скорость
<img width=«247» height=«45» src=«ref-1_503057277-570.coolpic» v:shapes="_x0000_i1128"> (4.18)
6. По данным, приведенным в приложении 22 [5], устанавливаем, что при V
расч= 4,69 м/с и
h
расч= 1,29 м подмостовое русло необходимо укрепить мощением с потбором лица и грубым приколом на щебне (слой щебня не менее 10 см) из камня размером 20 см.
Так как мощение крайне неиндустриальный тип укрепления русел, в последнее время он чаще всего заменяется укреплением из сборных бетонных плит размером 50 Х 50 или 100 Х 100 см.
Таблица 4.2
Ведомость расчета малых мостов по Iрасчетному случаю
ПК положение
Расчетный расход Q, м3/с
Бытовая глубина воды в логе h
, м
Размер отверстия моста, м
Уточненный напор воды перед мостом Н1, м
Глубина потока в расчетном сечении h
1, м
Скорость потока в расчетном сечении V
расч, м/с
Тип укрепления подмостового русла
расчетный b
стандартный b
1
09+85,00
30,24
0,85
4,42
5,00
2,48
1,29
4,69
Мощение из сборных ж/б плит.
Третий
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 h= 1,29 м;
- напор воды перед мостом Н = 4,69 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.Тогда N×H= 0,80 ×2,48 = 1,98м.
Проверяем условие затопления. Так как
<img width=«152» height=«24» src=«ref-1_503057847-366.coolpic» v:shapes="_x0000_i1129"> (4.19)
то подмостовое русло является не затопленным.
коэффициент затопления s
з= 1,00.
2. Размер отверстия моста
<img width=«416» height=«52» src=«ref-1_503058213-789.coolpic» v:shapes="_x0000_i1130">. (4.21)
Округляем до стандартного значения b1= 5,00 м.
3. Для определения нового значения напора Н1подсчитаем вспомогательную функцию
<img width=«332» height=«81» src=«ref-1_503059002-847.coolpic» v:shapes="_x0000_i1131">. (4.22)
По таблице приложения 28[5]при m= 0,35 и Q= 1,03 устанавливаем, что n1= 0,8и s
з1=
= 1,00. Так как стандартное отверстие моста незначительно отличается от расчетного, то значения n и s
з не изменились, т. е. практически не изменился напор воды перед мостом и можно принять Н1= 2,48 м.
4. Определим глубину и скорость потока в расчетном сечении, предварительно установив, что k
п= 0,63 (по таблице приложения 28 [5]при m= 0,35и n= 0,8).
<img width=«227» height=«25» src=«ref-1_503059849-450.coolpic» v:shapes="_x0000_i1132">, (4.23)
<img width=«261» height=«47» src=«ref-1_503060299-590.coolpic» v:shapes="_x0000_i1133">. (4.24)
5. По данным расчета может быть принят тип укрепления под мостового русла – мщение на щебне из рваного камня размером 20 см, на слое щебня не менее 10 см.
Так как мощение крайне неиндустриальный тип укрепления русел, в последнее время он чаще всего заменяется укреплением из сборных бетонных плит размером 50 Х 50 или
100 Х 100 см.
Таблица 4.3
Ведомость расчета малых мостов по Ш расчетному случаю
ПК положение
Расчетный расход Q, м3/с
Бытовая глубина воды в логе h
, м
Размер отверстия моста, м
Уточненный напор воды перед мостом Н1, м
Глубина потока в расчетном сечении h
расч, м
Скорость потока в расчетном сечении V
расч, м/с
Тип укрепления подмостового русла
расчетный b
стандартный b
1
09+85,00
30,24
1,29
4,99
5,00
2,48
1,56
3,90
Мощение из сборных ж/б плит.
4.3 Определение горизонта подпертых вод,
Горизонт подпертых вод (ГПВ) у малого моста можно найти как сумму напора воды перед мостом и отметки русла лотка. Тогда значение ГПВ будет равно:
<img width=«320» height=«21» src=«ref-1_503060889-506.coolpic» v:shapes="_x0000_i1134">, (4.25)
где Н – подпор воды перед мостом, равный 2,48 м;
отм. русла– отметка русла, равная 47,00 м.
Результаты расчета горизонта подпертых вод у малого моста по первому и третьему расчетным случаям приведены в таблице 4.4.
Таблица 4.4
Ведомость расчета ГПВ малых мостов и отметок дамб
продолжение
--PAGE_BREAK--
еще рефераты
Еще работы по производству
Реферат по производству
Тепловой расчет вертикального подогревателя низкого давления
2 Сентября 2013
Реферат по производству
Двухванные печи
2 Сентября 2013
Реферат по производству
Расчет и подбор теплоутилизационного контура
2 Сентября 2013
Реферат по производству
Оборудование для эксплуатации скважин фонтанным и газлифтным способами
2 Сентября 2013