Длина укрепления одерновки на откосе у портала будет равна
, (3.31)
где l откр – длина открылка, равная 4,50 м;
a
– угол наклона откоса насыпи, равный 
;
b
– угол, который составляют открылки с осью трубы, равный 
Длина укрепления на откосе по краю одерновки будет равна
, (3.32)
где x – ширина укрепления, равная 1,00 м.
Длина укрепления одерновки над входным оголовком будет равна
(3.33)
где В укр – ширина участка укрепления перед трубой (таблицы 3.4 и 3.5), равная 12,80 м;
g
- косина сооружения (таблица 1.1), равная 
Площадь одерновки справа и слева портала вычисляется как площадь трапеции по формуле
. (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 |
3.6 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.
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]):
, (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 Qp = 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 h 1 = 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])
W 1 = 19,6 м /c
расходную характеристику
м3
/с
(4.6)
что значительно больше требуемого значения К 0 = 497,14 м3 /с.
5. Назначаем h 2 = 0,5 м, и тогда, используя формулы 4.3 – 4.6, получаем:
W 2 = 11,35 м /c
м3
/с
Полученное значение расходной характеристики значительно меньше требуемое значение К 0 = 74,37 м3 /с , поэтому расчет следует продолжить.
6. Назначаем h 3 = 0,8 м, и тогда, используя формулы 4.3 – 4.6, получаем:
W 3 = 16,50 м /c
м3
/с
Расхождение 
, т. е. более 5 %, поэтому расчет следует продолжить.
7. Назначаем h 4 = 0,85 м, и тогда, используя формулы 4.3 – 4.6, получаем:
W 4 = 17,14 м /c
м3
/с
Расхождение 
, т. е. менее 5 %, поэтому расчет следует прекратить.
8. Скорость потока в логе при h 0 = 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 V 0 = 1,01 м/с и бытовой глубины h 0 = 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 | 0,0037 | 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 Ннас – 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;
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 = 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 b 1 = 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 k 1 = 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 h 0 , 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 0 = 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 b 1 = 5,00 м.
3. Для определения нового значения напора Н 1 подсчитаем вспомогательную функцию
. (4.22)
По таблице приложения 28 [5] при m
= 0,35 и Q = 1,03 устанавливаем, что n
1
= 0,8 и 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 Н
1
= 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 h 0 , 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:
, (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
| Пикетажное положение сооружения | Отметка ГПВ , м , при расчете малого моста по | Отметка дамбы, м, при расчете малого моста по | ||
| I расчетному случаю | III расчетному случаю | I расчетному случаю | III расчетному случаю | |
| 09+85,00 | 49,48 | 49,48 | – | – |
5 Гидравлический расчет придорожных канав (пример расчета нагорной канавы на ПК 03+90,00 – ПК 07+80,00).
5.1 Определение площади водосборного бассейна
Площадь водосборного бассейна для расчета нагорной канавы определяется по формуле 1.1 курсовой работы
. (5.1)
5.2 Расчет полного стока.
Расход воды, притекающей к нагорной канаве определим по формуле 15.9 [2]
(5.4)
где 87,50 – коэффициент размерности;
aчас – интенсивность ливня часовой продолжительности, определяемая по табл. 15.7 [2], и равная для 10 ливневого района 1,35 мм/мин;
Fобщ – площадь водосборного бассейна нагорной канавы вместе с площадью водосборного бассейна верхового кювета, расход воды из которого отводится в нагорную канаву, равный 0,0425 км2 .
5.3 Определение основных параметровнагорной канавы от ПК 03+90,00 до ПК 07+80,00).
Данная задача выполняется методом подбора искомых величин “h” и “b” в расчетном сечении.
Исходные данные для расчета:
- русло трапецеидального сечения;
- уклон i 0 =0,022 (принимается равным уклону местности);
- коэффициент заложения откосов m =0,5;
- ширина русла по дну b =0,50 м;
- расчетный расход Q р =5,02 м3/с;
- тип укрепления мощение на щебне, слой щебня не менее 20 см.
Порядок расчета:
1. По приложению 23 [5] устанавливаем коэффициент шероховатости n =0,022.
2. Определяем значение расчетной расходной характеристики по формуле IV.22 [5]
(5.5)
3. Назначаем глубину h
1
=0,60 м, определяем:
площадь живого сечения по формуле IV.5[5]
; (5.6)
гидравлический радиус по формуле IV.4 [5]
, (5.7)
где χ 1 – длина смоченного периметра,определяемая по формуле IV.6 [5]
; (5.8)
скоростную характеристику, определяемую по приложению 24 [5] и равную W 1 =19,30 м /с ;
расходную характеристику
(5.9)
Расхождение
. (5.10)
Так как расхождение К 2 с К 0 менее 5%, то глубина воды в канаве определена верно.
4. Определяем среднюю в сечении скорость по формуле IV.18 [5] и сравниваем с максимально допустимой скоростью для заданного типа укрепления, равной V доп = 3,00 м/с (см. приложение 22 [5]).
(5.12)
5. Определим расход воды, который может обеспечить наша канава при полученных в ходе расчета параметрах по формуле IV. [5] и сравним его с расчетным значениемQ р =5,02 м3 /с.
(5.13)
Для нагорной канавы от ПК 03+90,00 до ПК 07+80,00 принимаем окончательно подобранные величины h =0,60 м и b =0,50 м.
5.4 Выбор типа укрепления.
Типы укрепления канавы задают перед расчетом основных параметров канавы по приложению 22[5]. После расчета сравнивают полученную среднюю скорость течения воды в канаве с максимально допустимой неразмывающей скоростью: если полученная в ходе расчета скорость меньше допустимой, то принимаем этот тип укрепления, в ином случае выбираем другой тип укрепления и повторяем расчет параметров канавы.
5.5 Конструирование придорожной канавы.
Окончательная конструкция канавы определяется после ее полного гидравлического расчета по всем расчетным сечениям построением продольного и поперечного профилей.
Список использованных источников
1 Характеристики водосборного бассейна: Методические указания и задание к выполнению курсовой работы по проектированию малых дорожных водопропускных сооружений для студентов специальности 29.10 “Строительство автомобильных дорог и аэродро мов”/Сост. В.П. Горбачев, Ю.С. Глибовицкий, В.В. Лопашук. –Хабаровск: Изд-во Хабар. Гос. Техн. Ун-та, 1993. –23 с.
2 Справочник инженера – дорожника: Проектирование автомобильных дорог. Под ред. Г.А. Федотова. –М.: Транспорт, 1989. –437 с.
3 Справочник инженера – дорожника: Изыскания и проектирование автомобильных дорог. Под ред. О.В. Андреева. –М.: Транспорт, 1977. –559 с.
4 И.М. Красильщиков, Л.В. Елизаров Проектирование автомобильных дорог. –М.: Транспорт, 1986. –212 с.
5 Гидрологические и гидравлические расчеты малых дорожных сооружений. Большаков В.А., Курганович А.А.. –К.: Вища школа. Головное изд-во, 1983. –280 с.
6 Курс лекций по проектированию автомобильных дорог.
7 Нормативные материалы для выполнения курсовой работы №2 по дисциплине “Проектирование автомобильных дорог (расчет стока) ”. /Сост. Глибовицкий Ю.С., Горбачев В.П., Лопашук В.В.. –Хабаровск: Изд-во Хабар. Гос. Техн. Ун-та, 1992. –7 с.
8 СниП 2.05.02-85 Автомобильные дороги. Госстрой СССР. –М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1986. –56 с.
Таблица 3,1.2
Ведомость расчета круглых водопропускных трубы.
№ п/п |
ПК положение | Название водотока | Вид материала сооружения | Расход, м3 /с | Отверстие в свету n x d |
Длина сооруже-ния, м |
Высота насыпи, Hmin , м |
Существующая высота насыпи, Нн , м |
Глубина воды перед трубой, Н, м |
Отметка ГВП, м |
Отметка русла лотка, м |
Отметка бровки з/п, м |
Отметка дамбы, м |
|
| Qр | Qс | |||||||||||||
| 1 | 09+85,00 | суходол | ж/б | 27,64 | 27,80 | 4 х 2,00 | 24,88 | 3,02 | 4,00 | 1,88 | 48,18 | 47,00 | 51,00 | – |
Таблица 3,2.3
Ведомость расчета прямоугольных водопропускных труб
№ п/п |
ПК положение | Название водотока | Вид материала сооружения | Расход, м3 /с | Отверстие в свету n x b x h |
Длина сооруже-ния, м |
Высота насыпи, Hmin , м |
Существующая высота насыпи, Нн , м |
Глубина воды перед трубой, Н, м |
Отметка ГВП, м |
Отметка русла лотка, м |
Отметка бровки з/п, м |
Отметка дамбы, м |
|
| Qр | Qс | |||||||||||||
| 1 | 09+85,00 | суходол | ж/б | 27,64 | 29,40 | 4х2,00х2,00 | 24,88 | 3,02 | 4,00 | 1,97 | 49,97 | 47,00 | 51,00 | – |
Таблица 3,3.4
Ведомость расчета укрепительных работ круглых водопропускных труб
| ПК положение | Вид и материал сооружения | Расход, м3 /с | Отверстие в свету n x d |
Характеристика укрепления | ||||||||||
| на входе | на выходе | |||||||||||||
| Qp | Qc | V, м/с | Тип укрепления | Длина укрепления, м | Ширина укрепления, м | Площадь укрепления, м2 | V, м/с | Тип укрепления | Длина укрепления, м | Ширина укрепления, м | Площадь укрепления, м2 | |||
| 09+85,00 | ж/б | 27,64 | 27,80 | 4 х 2,00 | 2,13 | булыжник | 2,40 | 19,11 | 45,86 | 3,20 | булыжник | 8,23 | 19,11 | 157,28 |
Таблица 3,4.5
Ведомость расчета укрепительных работ прямоугольных водопропускных труб
| ПК положение | Вид и материал сооружения | Расход, м3 /с | Отверстие в свету n x b x h |
Характеристика укрепления | ||||||||||
| на входе | на выходе | |||||||||||||
| Qp | Qc | V, м/с | Тип укрепления | Длина укрепления, м | Ширина укрепления, м | Площадь укрепления, м2 | V, м/с | Тип укрепления | Длина укрепления, м | Ширина укрепления, м | Площадь укрепления, м2 | |||
| 09+85,00 | ж/б | 27,64 | 29,40 | 4х2,0х2,0 | 3,07 | булыжник | 2,40 | 25,66 | 61,58 | 4,60 | облицовка из бетона | 8,23 | 25,66 | 211,18 |
Таблица 5,1.1
Ведомость придорожных канав
| № расчетного сечения | Площадь водосборного бассейна F , км 2 | Расход воды, м 3 /с | Основные параметры канавы | Уклон дна канавы i , ‰ | Скорость протекания воды в канаве V , м /с | Тип укрепления канавы | ||||
| расчетный Qр | фактический Q | заложение склонов m | бытовая глубина h , м | глубина канавы hк , м | ширина канавы понизу b , м | |||||
| Нагорная канава (ПК 03+90,00 – ПК 07+80,00) | ||||||||||
Водораздел РС1 |
0,0425 | 5,02 | 5,26 | 0,50 | 0,60 | 0,85 | 0,50 | 22 | 2,86 | Мощение на щебне (20 см). |
29-04-2015, 04:10