Реферат: Проектирование малых водопропускных сооружений

--PAGE_BREAK--Подставляя значение L в формулу 1.2 получим значение уклона главного лога:i=0.017

1.3    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
укр
глубина 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
з
1=
= 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