Расчет труб при разных режимах протекания воды. Расчет отверстий малых мостов
Расчет отверстий малых мостов.
Отверстие моста - горизонтальное расстояние между внутренними гранями береговых устоев или между откосами конусов насыпи, измеренное по расчетному уровню высокой воды нормально к направлению потока, за вычетом суммарной ширины опор по фасаду.
Перед тем, как определять отверстие моста, необходимо вычислить допускаемый напор воды перед мостом, который будет равен:
где Ннас – высота существующей насыпи, равная 4,00 м;
к – коэффициент, учитывающий снижение кривой подпора во входном сечении, принимаем
– величина, учитывающая строительную высоту пролетного строения и технический запас возвышения низа пролетного строения над уровнем воды, определяемая по следующей формуле:
где hстр – строительная высота пролетного строения равная 1,35 м;
min – 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 h0 = 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
то подмостовое русло является незатопленным и поэтому коэффициент затопления Кз = 1.
2. Определяем размер отверстия моста
Принимаем ближайшее стандартное значение b1 = 5,00 м.
3.Новое (уточненное) значение напора перед мостом
4. Условие
Не изменилось
5. По табл. VI.2 [5] устанавливаем,. что k1 = 0,52, следовательно, глубина в расчетном сечении
и скорость
6.По данным, приведенным в приложении 22 [5], устанавливаем, что при Vрасч = 4,69 м/с и
hрасч = 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.
Расчет труб при разных режимах протекания воды.
Рассчитывают следующие режимы работы гофрированных труб:
- безнапорный, когда входное сечение не затоплено и на всем протяжении трубы поток имеет свободную поверхность ( рис. 4,а);
-полунапорный, когда входное сечение трубы затоплено, т.е. на входе труба работает полным сечением, а на остальном протяжении поток имеет свободную поверхность (см. рис. 4,б);
- частично-напорный режим, когда входное сечение трубы затоплено и на какой-то части, примыкающей к входу, труба работает полным сечением (см. рис. 4,в);
-напорный режим, когда труба на воем своем протяжении работает полным сечением (см.рис.4г)
Рис. 4. Режимы протекания потока в трубе:
а - безнапорный; б - полунапорный; в - частично-напорный; г - напорный; h вх , h вых , h с - соответственно глубины на входе в трубу, на выходе из нее и сжатая.
Безнапорный режим характеризуется незатопленным входным отверстием и работой
трубы неполным сечением, что отвечает условию:
где H — подпор перед трубой, м;
hтр — высота трубы в свету, м.
Принимаем наиболее максимальный расход для определения диаметра трубы, т. е.
ливневый расход равный 4,24 м3/с. Принимаем по выбранному расходу диаметр трубы (1,5 м) и скорость воды на выходе (3,9 м/с) по табл. IV [2].
Критическая скорость Vкр, м/с, определяется по формуле:
Где Vс — скорость в сжатом сечении, м/с.
Критическая глубина hкр, м, определяется по формуле:
где g — ускорение свободного падения, м/с2.
Глубина воды в сжатом сечении hс, м:
Подпор воды перед трубой определяется по формуле, H, м:
где — коэффициент скорости, принимаемый для конического звена 0,97.
Произведем проверку выбранной трубы на высоту подпора трубы по формуле (7):
Произведем проверку пропускной способности выбранной трубы. Пропускная способность трубы Qc, м/с3, при безнапорном режиме определяется по формуле:
где с — площадь сжатого сечения в трубе, м2
, который определяется из рис. I [2] стр. 13 из соотношения hc/d =0,38. По этому графику видно, что /d2 = 0,29. Следовательно, с = 0,65 и по формуле (12):
Выбираем одноочковую трубу диаметром 1,5 м.
157. Область применеия фильтрующих насыпей, их конструкции и расчет. Фильтрующие насыпи допускается применять для железных и автомобильных дорог III — V, категорий в качестве водопропускных сооружений при пересечении сухих логов, местных понижений на косогорах и постоянных водотоков с расходами, не превышающими 10 м3 /сек при залегании в основании земляного полотна прочных скальных, крупнообломочных грунтов, крупных и средней крупности песков, плотных глин и суглинков.
При необходимости пропуска расхода воды более 10 м3 /сек целесообразно применять комбинированные фильтрующие насыпи с водопропускными трубами.
Возможность и целесообразность применения фильтрующих насыпей необходимо устанавливать в зависимости от местных условий на основе сравнения вариантов с учетом эксплуатационных расходов, срока службы сооружений и условий их текущего содержания.
Применение фильтрующих насыпей наиболее целесообразно:
· в районах с наличием местного камня из неразмываемых пород;
· в случаях необходимости выполнения строительных работ в зимнее время;
· на участках, где в последующем потребуется смягчение продольных уклонов дороги или введение более мощных подвижных единиц, требующих перестройки мостов и труб;
· в сейсмических районах.
Фильтрующие насыпи в зависимости от очертания лога и принятой технологии производства работ назначают прямоугольного параболического, треугольного или трапецеидального поперечного сечения
1 — земляное полотно; 2 — изоляционный слой; 3 — фильтрующая часть насыпи; 4 — укрепление основания; 5 — кривая депрессии. ГВВ — расчетный горизонт высоких вод перед сооружением; h в — допускаемая глубина потока перед насыпью; h б — бытовая глубина потока; L — длина фильтрующей насыпи.
Рис. 40. Продольный разрез фильтрующих насыпей . а — напорных; б — безнапорных;