Гидравлико-гидрологическое обоснование.pdf

Необходимо сделать проверку:

H hвоз Нmin ,

где hвоз – наименьшее возвышение поверхности покрытия, м. Если условие удовлетворяется, значит минимальная отметка

где m = 1,5 – коэффициент заложения откосов;

В – ширина насыпи поверху земляного полотна, м; α – угол между осью дороги и трубой, град.;

iтр – средний уклон трубы (в пределах 200 м вверх и 100 м вниз),

Назначение укрепления у трубы

Наиболее часто встречающиеся повреждения малых водопропускных сооружений – размывы выходного русла, поэтому расчет укреплений за трубами – задача не менее важная, чем расчет их отверстий.

В типовых проектах труб размеры укреплений определены по наибольшей пропускной способности сооружения, поэтому при отклонении расчетных значений расходов от табличных более чем на 5 %, укрепления должны проектироваться индивидуально. В случае определения отверстия трубы графоаналитическим способом (с учетом аккумуляции) расчет укрепления не нужен, так как максимальная пропускная способность используется полностью. Поэтому для дальнейших расчетов необходимо использовать отверстия водопропускных труб, найденных первым способом [5, таблицы 15.10–15.13; 6, таблицы 3.9 – 3.10].

10

Геометрические параметры укрепления за трубой:

- длина плоского укрепления за трубой назначается равной двум-трем отверстиям трубы d: м; если

hразм = 2 Ä 2,5 м, то lукр = (3 Ä 4)d, м;

-ширина укрепления принимается bукр = (5 Ä 7)d, м;

-глубина воронки размыва за укреплениями hразм определя-

ется с помощью таблицы 4, составленной проф. Андреевым О. В. и проф. Бабковым В. Ф.

Таблица 4 – Определение глубины воронки за укреплением

Примечание: в таблице lукр – длина укрепления, м; b0 – отверстие сооружения, м; Н – глубина потока перед сооружением, м; α – угол растекания, определяемый типом выходного оголовка (обычно от 30Å до 45Å).

Тогда глубина заложения предохранительного откоса равна:

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОТВЕРСТИЯ МОСТА. УКРЕПЛЕНИЕ РУСЛА ЗА СООРУЖЕНИЕМ

К малым мостам относят мосты длиной менее 25 м. Как правило, малые мосты имеют укрепление русла, поэтому их рассчитывают как водосливы с широким порогом.

11

Различают следующие типы опор: а) массивные с обратными стенками;

б) свайные опоры с заборными стенками и откосными крыльями; в) эстакадные с обсыпными устоями.

По гидравлическим условиям различают следующие типы мос-

тов:

1)свайно-эстакадные с трапециевидным подмостовым сечением;

2)с прямоугольным подмостовым сечением;

3)со сложным сечением (арочные и др.).

Взависимости от уровня воды в нижнем бьефе выделяют мосты, работающие по схеме свободного и несвободного истечения. Схема истечения устанавливается в соответствии с соотношением глубины потока под мостом и бытовой глубины (глубины нестесненного потока).

Для определения подпора потока предварительно задаются подмостовой скоростью по желаемому типу укрепления.

Подпор воды (H, м) определяют по формуле

g

где Vc – скорость по желаемому типу укрепления, м/с [4, таблица 8.4; 5, таблица 15.6];

g – ускорение свободного падения (9,81 м/с2).

Задавая скорость Vc, следует учитывать, что она будет наблюдаться в потоке лишь на очень коротком протяжении в зоне глубины hc, в связи с этим табличные скорости можно повышать приблизительно на 10 % (Vc 1,1V ).

Бытовую глубину потока определяют графо-аналитическим способом по кривой расходов, построенной с использованием

R ω – гидравлический радиус, м;

χ

12

χ – смоченный периметр, м:

1

C R 6 – коэффициент Шези; n

n – коэффициент шероховатости русла [5, таблица 15.9];

iсоор – средний уклон лога у сооружения (в пределах 200 м вверх

и 100 м вниз), в долях единицы.

Для определения значения Q задаемся несколькими значениями глубины потока h (произвольно).

Расчеты ведутся в табличной форме (таблица 5).

Таблица 5 – Расчет координат кривой расходов

По данным таблицы строим кривую расходов (рисунок 4):

Рисунок 4 – Схема определения бытовой глубины потока

13

По величине Qp (максимальный расчетный расход воды

Qp% ) определяем бытовую глубину потока hб . Далее определяем

режим истечения потока под мостом:

hб 0,73Н – свободное протекание; hб 0,73Н – несвободное протекание.

В зависимости от режима истечения расчет отверстия моста будет различаться:

- для свободного протекания определяют отверстие моста по [4, формула (9.29)]:

Если сооружение расположено не под углом 90Ê к пересекаемому препятствию, то отверстие моста пересчитывают по

где α – угол между мостовым сооружением и пересекаемым препятствием, град.;

- для несвободного протекания определяют отверстие моста

где – коэффициент сжатия потока, в зависимости от формы устоев ( = 0,9 для мостов с обсыпными конусами; ε = 0,85 – для мостов с откосными крыльями).

Величину сбросного расхода Qс определяем по [4, формула (9.27)]:

Далее по [6, таблица 3.15] подбираем ближайшее типовое отверстие b0 . Назначаем схему моста. Мосты с пролетами от 3 до 9 м

14

обычно сопрягаются с берегом при помощи заборных стенок, многопролетные – при помощи конусов.

После назначения типового отверстия пересчитываем подпор воды перед сооружением Н ' [4, формула (9.30)] и скорость воды под мостом V ' :

Полученные значения Н ', V ' не должны отличаться от ранее принятых не более чем на 10 %, в противном случае расчет следует повторить, используя другое укрепление, формула (23).

где 0,88 – коэффициент, учитывающий некоторое снижение уровня при входе потока под мост;= 0,5 м – возвышение низа пролетного строения над уровнем

воды, при наличии заторов льда = 0,75 м, при наличии карче-

где Lпр – сумма длин пролетных строений, перекрывающих

пролеты моста, м;а – сумма зазоров между соседними пролетными строениями

(зазор принимается равным 0,05 м); - для трапецеидального сечения потока по формуле

[6, формула (3.28)]; длина моста по верху вычисляется с учетом крутизны откосов (m = 1,5). Длина моста будет зависеть от числа пролетов, их длины и типа береговых опор:

где b – средняя линия трапеции, м;

15

hc – глубина воды под мостом при свободном протекании пото-

ка, м (hc 0,5H );

d – сумма ширины промежуточных опор, при свайных опорах принимаем ширину опоры d = 0,35 м, при опорах стенках d = 0,40 м;

g – расстояние между вершиной конуса и началом или концом

моста ( g = 0,75 м при hм < 6 м; g = 1,0 м при hм > 6 м).

Если Lp > 25 м следует принять более прочный тип укрепления русла.

Назначение укрепления за мостом

При растекании потока за малым мостом его скорость возрастает примерно в 1,5 раза, что вызывает размыв русла. Поэтому за малыми мостами предусматривают укрепление русла, соответствующее скорости воды V 1,5Vc (Vc – скорость воды по желаемому типу укрепления). Расчет укрепления за малыми мостами производится аналогично расчету укрепления за трубой, за исключением ширины укрепления. Длина укрепления за мостом от боковой грани пролетного строения должна быть не менее чем два радиуса нижнего основания конуса (lукр 2R , см. [6, рисунок

3.21]); укрепление должно заканчиваться предохранительным откосом с каменной наброской.

5.ОФОРМЛЕНИЕ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

Всостав расчетно-графической работы входят пояснительная записка (10–15 страниц) и чертеж, выполненный на листе формата А2 (420Ì594 мм). Текст пояснительной записки пишут на листах писчей бумаги формата А4 (210Ì297 мм) черными, синими или фиолетовыми чернилами (пастой). Допускается писать на двух сторонах листа. Оставляют поля: слева и сверху – по 25 мм, справа – 10 мм, снизу – 20 мм. Вычерчивать на каждом листе рамку и угловой штамп не требуется. Текст должен быть написан разборчивым почерком, без значительных помарок и исправлений.

16

Записка должна содержать в компактной форме все расчеты. Желательно текстовую часть свести до минимума и ограничиться показом основных идей и алгоритмом расчета, обоснованием принятых решений. Все повторяющиеся вычисления сводят в таблицы. Рисунки и таблицы должны иметь сквозную нумерацию и содержательные заголовки. Экспликацию формул из конструк- торско-нормативной литературы давать не следует. Текстовая часть работы должна быть увязана с графической.

Порядок материалов в пояснительной записке должен быть следующий:

-титульный лист (приложение Г);

-задание;

-оглавление;

-текст пояснительной записки;

-список использованной литературы;

-приложения (чертеж).

Чертежи и рисунки оформляют согласно требованиям [9], их рекомендуется выполнять в карандаше. На листе формата А2 размещают следующую информацию:

-карту местности с водосборным бассейном (площадь бассейна желательно выделить штриховкой или отмывкой) и таблицы с основными его характеристиками (площадь, длина и уклон главного лога, расчетные расходы воды весеннего половодья и дождевых паводков);

-вычерчивают схему водопропускной трубы в двух проекциях – план с укреплением и продольный разрез (приложение В);

-вычерчивают схему моста в трех проекциях.

На схемах проставляют основные размеры сооружений, уровни воды и все расчетные параметры. В качестве примера для оформления чертежа могут быть использованы [6, рисунки 3.15, 3.16, 3.20, 3.21].

Основную надпись (угловой штамп) оформляют в соответствии с образцом, представленным на стенде кафедры.

17

6.СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы [Текст] / Госстрой СССР. –

М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1991. – 216 с.

2.СП 33-101-2003. Определение основных расчетных гидрологических характеристик [Текст] / Госстрой России. – М. : Стройиздат, 2003. – 59 с.

3.СНиП 2.01.14-83. Определение расчетных гидрологических характеристик [Текст] / Госстрой СССР. – М. : Стройиздат, 1985. – 36 с.

4.Бабков, В. Ф. Проектирование автомобильных дорог [Текст] / В. Ф. Бабков, О. В. Андреев. – М. : Транспорт, 1987. – 368 с.

5.Федотов, А. Г. Проектирование автомобильных дорог: справочник инженера-дорожника [Текст] / под общ. ред. Г. А. Федотова. – М. : Транспорт, 1989. – 437 с.

6.Красильщиков, И. М. Проектирование автомобильных дорог [Текст] : учеб. пособие для техникумов / И. М. Красильщиков, Л. В. Елизаров. – М. : Транспорт, 1986. – 215 с.

7.СНиП 2.05.02-85*. Автомобильные дороги [Текст] / Госстрой

СССР. – М. : ЦИТП Госстроя СССР, 2003. – 56с.

8.Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик [Текст]. – Л. : Гидрометеоиздат, 1984. – 448 с.

9.Семенов, В. Н. Унификация и стандартизация проектной документации в строительстве [Текст] / В. Н. Семенов. – Л. : Стройиздат, 1985. – 224 с.

18

Приложение А

Данные метеостанций

19