Расчет трубы, определение расчетного расхода воды, страница 3

·  максимальная унификация размеров и отверстий.

Первостепенное значение имеет надежность и долговечность сооружения в эксплуатации при минимальной стоимости строительства.

При проектировании малых водопропускных сооружений во всех случаях следует стремиться к устройству труб в первую очередь круглых одноочковых и многоочковых, как наименее трудоемких в строительстве. При равной пропускной способности трубы обычно дешевле мостов, требуют меньше материалов. Трубы имеют еще и то преимущество, что при их применении сохраняется непрерывности земляного полотна и повышается безопасность движения на дороге.

Поэтому в тальвегах с малыми расходами воды желательно укладывать трубы, за исключением тех случав, когда сооружение возводят на болоте или на водотоке с постоянным расходов воды зимой. На постоянных водотоках трубы можно применять при отсутствии налетных явлений, в климатических районах с январской изотермой не ниже 13 С, т.е. в южных районах страны. Трубы в эксплуатации предпочтительнее по сравнению с мостами особенно на участках дороги с вогнутым профилем. При наличии ледохода или корчехода применение труб не допускается.

При пересечении глубоких узких тальвегов оврагов целесообразны напорные трубы, т.к. значительное повышение горизонта водотока не вызовет затопление близлежащих населенных пунктов и полезных угодий, не приведет к необходимости высоких насыпи на большом протяжении. При мелких тальвегах с пологими склонами предпочтительнее безнапорные и полунапорные трубы, не вызывающие значительного увеличения высоты насыпи.

Для выявления оптимального варианта строительства водопропускного сооружения производится расчет нескольких вариантов круглых труб, в том числе двухочковых, с целью их дальнейшего сравнения и выбора наиболее рационального.

Если в качестве расчетного расхода принят максимальный расход ливневых вод, расчет отверстия трубы ведется с учетом аккумуляции и производится графоаналитическим способом. Для этого строится кривая аккумуляции и накладывается на график пропускной способности труб (рис.1.2). Кривая аккумуляции строится по точкам ее пересечения с осями координат и изображается ломанной линией, состоящей из двух отрезков.

;                                                                               (1.13)

где         Q_л – максимальный расход дождевых вод, м³/с,;

W_пр  – объем пруда аккумуляции перед сооружением, м3,;

W – объем ливневого стока, м³,;

K_r – коэффициент, учитывающий форму расчетного гидрографа паводка. Для немуссонных районов равен 0,7.

 

;                                                                      (1.14)

где    H – максимальная глубина в пониженной точке живого сечения при расчетном уровне подпертых вод (рис1.1), м;

а – коэффициент формы лога;

m₁, m₂, i_л – крутизна склонов лога и его уклон.

Глубина пруда определяется по формуле:

;                                                                                                (1.15)

Степень снижения расхода, протекающего через сооружение, не допускается более чем в 3 раза, т. е. Q_а  ≥ Q_л

Для определения расхода с учетом аккумуляции нужно построить на графике пропускной способности труб два отрезка прямых аккумуляций:

• 1-ый отрезок соединяя значения 0,62Q_л с ;

·  2-ой отрезок соединяя значения Q_л с .

1)  0,62Q_л = 0,62 · 3,49 = 2,16

H³ == 5,7

2)  Q_л = 3,49

0,7*5,7= 4

Рис. 1.2. Графо-аналитический способ расчета труб с учетом аккумуляции.

Точки пересечений 2-го отрезка с кривыми пропускных способностей труб, расположенным до пересечения с 1-ым отрезком соответствует координатам H³ и Q_a. На графике пропускных способностей определяем расход с учетом аккумуляции и напор воды перед трубами:

d = 1 м

Qa = 3,49 м3/с

H3 = 5,7

H = 1,78 м

1.5. Определение режима работы труб.

В зависимости от условия протекания воды в трубах могут быть приняты три режима: безнапорный, полунапорный и напорный.

Безнапорный режим устанавливается в том случае, если труба работает на входе как свободный водослив с широким порогом (рис. 1.3). Глубина воды перед трубой .

Полунапорный режим бывает в обычных входных оголовках при затопленном входном сечении трубы (рис.1.3). В пределах трубы поток имеет свободную поверхность. Глубина воды перед трубой .

Напорный режим устанавливается, когда входное отверстие заполнено и почти на всей длине труба работает полным сечением. Глубина воды перед трубой .

Рис. 1.3. Протекание воды в трубе