Проектирование водоотвода

.        (3.34)

Площадь одерновки над  входным оголовком вычисляется  как площадь прямоугольника по формуле

.        (3.35)

Общая площадь одерновки  будет равна 

.            (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

 

 

6. Конструирование водопропускных труб.

Определение длины трубы  с учетом конструктивных элементов ([6]).

,                        (3.37)

где  n – количество звеньев, равное 18;

1,00 – длина звена,  м;

0,03 – расстояние между  звеньями, м.

Длина трубы с учетом оголовка.

,                                       (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.

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]):

,        (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.

 

 

 

 

 

 

 

 

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 Q_p = 30,24 м³/с;
• уклон лога у сооружения i_л = i₀ = 0,0037;

• 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

          (4.1)

3. Определяем значение расчетной расходной характеристики

 м³/с      (4.2)

4. Используя способ подбора, произвольно назначаем h₁ = 1 м и последовательно подсчитываем:

площадь живого сечения

      (4.3)

гидравлический радиус

,                (4.4)

где – длина смоченного периметра,

    (4.5)

скоростную характеристику (см. приложение 24 [5])

W₁ = 19,6  м/c

расходную характеристику

 м³/с       (4.6)

что значительно больше требуемого значения К₀ = 497,14 м³/с.

5. Назначаем h₂ = 0,5 м, и тогда, используя формулы 4.3 – 4.6, получаем:

 

W₂ = 11,35 м/c

 м³/с

Полученное значение расходной характеристики значительно  меньше требуемое значение К₀ = 74,37 м³/с , поэтому расчет следует продолжить.

6. Назначаем h₃ = 0,8 м, и тогда, используя формулы 4.3 – 4.6, получаем:

W₃ = 16,50 м/c

 м³/с

Расхождение , т. е. более 5 %, поэтому расчет следует продолжить.

7. Назначаем h₄ = 0,85 м, и тогда, используя формулы 4.3 – 4.6, получаем:

W₄ = 17,14 м/c

 м³/с

Расхождение , т. е. менее 5 %, поэтому расчет следует прекратить.

8. Скорость потока в логе при h₀ = 0,85 м определим по формуле

,          (4.7)

где

;                 (4.8)

здесь

                                        (4.9)

Тип укрепления русла назначается по приложению 22 [5]. В данном случае для расчетной скорости V₀ = 1,01 м/с и бытовой глубины h₀ = 0,85 м русло будет целесообразно укрепить галькой, 25…40 мм.

Результаты расчета бытовой глубины и укрепления русла приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Ведомость расчета бытовой глубины  потока

ПК положение сооружения	Расчетный расход Qр, м3/с	Уклон лога у сооружения iл, 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	0,0037	497,14	0,85	1,01	Галька 25…40 мм

 

4.2 Определение отверстия и высоты моста.

Перед тем, как определять отверстие моста, необходимо вычислить допускаемый напор воды перед мостом, который будет равен:

,             (4.10)

где  Н_нас – высота существующей насыпи, равная 4,00 м;

s_к – коэффициент, учитывающий снижение кривой подпора во входном сечении, принимаемый равным:

  (4.11)

D – величина, учитывающая строительную высоту пролетного строения и технический запас возвышения низа пролетного строения над уровнем воды, определяемая по следующей формуле:

,               (4.12)

где  h_стр – строительная высота пролетного строения равная 1,35 м;

D_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

             (4.13)

 

 

 

то подмостовое русло  является незатопленным и поэтому  коэффициент затопления s_з = 1.

2. Определяем размер отверстия моста

,      (4.14)

Принимаем ближайшее  стандартное значение b₁ = 5,00 м.

3. Новое (уточненное) значение напора перед мостом

,          (4.15)

4. Условие

             (4.16)

не изменилось.

5. По табл. VI.2 [5] устанавливаем,. что k₁ = 0,52, следовательно, глубина в расчетном сечении

      (4.17)

и скорость

       (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 I расчетному случаю

ПК положение	Расчетный расход Q, м3/с	Бытовая глубина воды в логе h0, м	Размер отверстия моста, м		Уточненный напор воды перед мостом Н1, м	Глубина потока в расчетном сечении h1, м	Скорость потока в расчетном сечении Vрасч, м/с	Тип укрепления подмостового русла
			расчетный b	стандартный  b1
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 h₀ = 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 = 1,98 м.

Проверяем условие затопления. Так как

             (4.19)

то подмостовое русло  является не затопленным.

коэффициент затопления s_з = 1,00.

2. Размер отверстия моста

.         (4.21)

Округляем до стандартного значения b₁ = 5,00 м.

3. Для определения нового значения напора Н₁ подсчитаем вспомогательную функцию

.          (4.22)

По таблице приложения 28 [5] при m = 0,35 и Q = 1,03 устанавливаем, что n₁ = 0,8 и 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 = 0,35 и n = 0,8).

,        (4.23)

.          (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 h0, м	Размер отверстия моста, м		Уточненный напор воды перед мостом Н1, м	Глубина потока в расчетном сечении hрасч, м	Скорость потока в расчетном сечении Vрасч, м/с	Тип укрепления подмостового русла
			расчетный b	стандартный  b1
09+85,00	30,24	1,29	4,99	5,00	2,48	1,56	3,90	Мощение из сборных ж/б плит.