Назначение отверстий водопропускных труб

Отверстие круглой трубы равно ее внутреннему диаметру. Отверстия труб назначают по таблицам пропускной способности (табл. 3.1). При этом следует иметь ввиду, что эти таблицы составлены для незатопленного истечения

(h _б £ 1,3 h _кр).

Величина отверстия трубы зависит от значения расчетного расхода при паводках от ливня летом и от таяния снега весною.\

Аккумуляция ливневых вод перед дорогой происходит вследствие уменьшения живого сечения водотока насыпью автомобильной дороги. Живое сечение водопропускной трубы меньше живого сечения нестесненного потока.Перед дорогой образуется пруд объемом

W_пр = (m₁ + m₂) H³ / (6 J_с),

где m₁ и m₂ - крутизна склонов водосбора;

J_с - уклон лога у сооружения, в долях единицы.

Сбросной расход, проходящий через водопропускное сооружение при уровне Н определяют по формуле

Q_c = Q_p [ 1- W_пр/ (0,7 W) ],

где Q_p – максимальный расчетный расход без учета аккумуляции, м³/с;

W – общий объем стока за паводок

W = 1000 h₁ F,

где F - площадь водосбора, км ²;

h₁ - слой стока при паводке

h₁ = 4 + 2,44 F ^0,18

h₁ = 4 + 2,44*2,6 ^0,18= 6,898

W = 1000*8,15*6,4= 17934,56

Для определения отверстия трубы на пропуск паводка от ливня необходимо сначала построить график зависимости сбросного расхода от глубины пруда аккумуляции.

Для этого задаются различными значениями глубины пруда перед трубой, вычисляют объем пруда W_пр и сбросной расход. Строят зависимость сбросного расхода от глубины пруда.

Расчет представляем в табличной форме.

 

 

Таблица3.1.1 Определение сбросного расхода. км²

 

Рис3.1.1График зависимости сбросного расхода от глубины пруда аккумуляции

Н=1.2

Qc=1,3

Далее используем таблицу 3.1.2 пропускной способности кругых труб. В таблице приведена пропускная способность Q труб отверстием d/

 

Таблица 3.1.2 Пропускная способность круглых труб.

Для одноочковых труб	Для двухочковых труб	Для трёхочковых труб
Диаметр трубы, d,м	H,м	Q, м^3/с	Диаметр трубы, d,м	H,м	Q, м^3/с	Диаметр трубы, d,м	H,м	Q, м^3/с
1,00	0,64	0,50	2*1,00	0,64	1,00	3*1,00	0,64	1,50
0,94	1,00	0,94	2,00	0,94	3,00
1,15	1,40	1,15	2,80	1,15	4,20
1,27	1,70	1,27	3,40	1,27	5,10
1,20	0,87	1,0	2*1,20	0,87	2,00	3*1,20	0,87	3,00
1,1	1,50	1,1	3,00	1,1	4,50
1,29	2,00	1,29	4,00	1,29	6,00
1,50	2,50	1,50	5,00	1,50	7,50
1,52	2,60	1,52	5,20	1,52	7,80
1,40	1,35	2,50	2*1,40	1,35	5,00	3*1,40	1,35	7,50
1,46	2,80	1,46	5,60	1,46	8,4
1,54	3,00	1,54	6,00	1,54	9,00
1,67	3,50	1,67	7,00	1,67	10,5
1,78	3,80	1,78	7,60	1,78	11,40
1,60	1,31	2,50	2*1,60	1,31	5,00	3*1,60	1,31	7,50
1,47	3,00	1,47	6,00	1,47	9,00
1,55	3,50	1,55	7,00	1,55	10,50
1,70	4,00	1,70	8,00	1,70	12,00
1,82	4,50	1,82	9,00	1,82	13,50
1,94	5,00	1,94	10,00	1,94	15,00
2,04	5,30	2,04	10,60	2,04	15,90
Примечание: d-отверстие трубы; Q-расход, который проходит через одно очко трубы при подпоре воды перед трубой H.

 

Назначаем конкурентоспособные варианты труб. По данным таблицы 3.1.2 строим графики пропускной способности труб с различными отверстиями (рис 3.1.1). Для дальнеёших расчётов принимаем одноочковую трубу, у которой наименьшая скорость истечения воды при заданной глубине подпора Н=1,2м.

Для дальнеёших расчётов принимаем одноочковую трубу диаметром 1,0м, так как она пропускает расход и от ливневых и от талых вод.

Величина сбросного расхода Qc для данного отверстия определяется по графику и равна Qc=1,3 м³/сут.

По сбросному расходу, пользуясь таблицей пропускной способности труб определяют критический уклон J_кр, критическую глубину h_кр, глубину воды перед трубой и скорость на выходе V_вых, приняв продольный уклон трубы i равным уклону лога у сооружения, т.е. i=J_c. Для сбросного расхода Q_с по графику Q_c=f(h) определяют бытовую глубину h_б и проверяют режимы истечения. Необходимо, чтобы истечение из трубы было свободным (h_б£1,3 h_кр) для которого составлена таблица пропускной cпособности труб.

Таблица 3.1.3 Гидравлические характеристики одноочковой трубы при d=1.4м

Диаметр трубы, d,м	Q, м^3/с	hкр,м	hсж,м	Jкр,	H,	Vвых, м/с
i≤ Iкр	i>Iкр
1,00	0,5	0,40	0,36	0,001	0,64	1,4	1,7
1,0	0,57	0,52	0,004	0,94	2,4	2,9
1,4	0,68	0,62	0,004	1,15	2,7	3,3
1,7	0,75	0,68	0,006	1,27	2,7	3,3

h_б=0,8м

h_кр=0,65м

V_вых=3,2 м/с

J_кр=0,004

0,8≤1,3*0,65

0,8≤0,845=>необходимое условие выполнено

Выбор типа фундамента.

В курсовом проекте согласно исходным данным применяем бесфундаментную трубу.

Бесфундаментные трубы (гравийно-песчаная подушка толщиной 30 см) назначается только при безнапорном режиме протекания воды, а также при плотных песчаных (кроме пылеватых) грунтах, при твердых и полутвердых глинистых грунтах с условным сопротивлением не менее 250 кПа с расположением уровня грунтовых вод не менее чем 0,3 м ниже гравийно-песчаной подушки. При более высоком уровне грунтовых вод грунты оснований заменяются песчаными не менее среднезернистых.

Определение длины трубы.

Длина трубы зависит от ширины дорожного полотна В₃, заложения откосов m, высоты насыпи h_н.

Высота насыпи h_н определяется исходя из продольного профиля. В курсовой работе проверяют достаточность этой высоты по засыпке над трубой, а также по возвышению над уровнем подпертой воды (УПВ) не менее 0,5 м при безнапорном режиме протекания воды.

h_н = d + h_q + 0,5 +t, h_н = Н + 0,5,

где d - диаметр одноочковой трубы;

h_q –толщина дорожной одежды;

t - толщина стенки трубы (табл. 5.2); при диаметре трубы d=1,0м t=0,075м

Н -глубина воды перед трубой.

h_q=0,08+0,12+0,17+0,15+0,23=0,75м

h_н=1,0+0,75+0,5+0,075=2,325м

h_н=1,2+0,5=1,7м

Для дальнейших расчетов принимаем высоту насыпи равной h_н=2,325м

Для трубы с оголовками теоретическая длина ее поверху равна

L_т= В₃ + 2mh_н – 2m h + 2р,

где р – ширина площадки над оголовками трубы, включая и ширину портальной стенки (р = 0,8 м);

m – заложение откоса земполотна у трубы, принимается m= 1,5;

h – высота портала (табл.5.2). при диаметре трубы d=1,0м h=1.50м.

В₃-ширина дорожного полотна, при ТКД=III В₃=12м

L_т=12+2*1,5*2,325–2*1,5*1,50+2*0,8=16,075м

Фактическая длина трубы подбирается, принимая такое количество звеньев n длиною S, чтобы выполнялось условие.

О£ L_ф – L_т < S,

где S – длина целого звена.(S= 5,0 м)

Фактическая длина трубы поверху для длинномерных труб с оголовками определяется по формуле

L_ф= S * n + 0,015 (n-1) + 0,11 + 2 * 0,35 + 0,02

где n – число звеньев; при L_т=18,185 n=4

0,35 – толщина портальной стенки

L_ф=5*4 + 0,015 (4-1) + 0,11 + 2 * 0,35 + 0,02=20.875м

Проверяем условие:

О£20,875-16,075<5

О£4,8<5=>условие выполнено.

Поскольку 4,8>0,5S то одно звено разрезаем на половину, следовательно фактическая длина трубы будет равна:

L_ф =20,875-2,5=18,375м

Корректируем заложение откосов

m₁ = 1,5 + 0.5 (18,375– 16,075) / (2,325 - 1,5)=2,9