изыскания. 1 ргр Айдар Изыскания. Гидравлический расчет водопропускных искусственных сооружений

• Название: Гидравлический расчет водопропускных искусственных сооружений
• Анкор: изыскания
• Дата: 22.03.2022
• Размер: 315.17 Kb.
• Имя файла: 1 ргр Айдар Изыскания.docx
• Тип: Реферат; #408509

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра автомобильных дорог, мостов и тоннелей

Расчетно – графическая работа:

«Гидравлический расчет водопропускных искусственных сооружений»

Выполнил: ст.гр. 8АД03

Галиев А.Р.

Проверил: доцент, к.т.н.

Петропавловских О.К.

Казань, 2020г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

1.Описание района строительства 4

1.1.Климат 4

1.2. Рельеф 5

1.3. Гидрология 6

1.4.Геология 7

2.ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБ 8

2.1. Расчет максимального расхода ливневых вод 8

2.2. Расчет максимального расхода талых вод 9

2.3. Определение отверстия трубы 10

2.4. Определение минимальной высоты насыпи у труб 11

2.5. Определение длины трубы 11

2.6. Расчет укрепления за трубой 12

3. Расчёт малого моста 15

3.1. Определение бытовых условий протекания воды в русле 15

3.2. Расчёт отверстия малого моста 17

3.3. Определение минимальной высоты моста 18

Введение

В соответствии с заданием требуется запроектировать автомобильную дорогу II категории, Белгородской области. В пояснительной записке приводится расчет малых водопропускных труб на ПК , куда входят определения максимального расхода ливневых и талых вод на 3 участках водосбора, откуда определяются отверстия и длины труб, также высота насыпи у труб для построения продольного профиля, также приводится гидравлический расчет малого моста на ПК , включающий в себя определения его отверстия и высоты.

1. Описание района строительства

   1. Климат

Белгородская область расположена на юго-востоке Русской равнины, в достаточной удаленности от морей и океанов. Климат в Белгородской области умеренно континентальный с относительно мягкой со снегопадами и оттепелями зимой и жарким, часто с засухами и суховеями летом. Среднегодовая температура Белгородской области в целом +6,4°C. Она колеблется от +5,9°C до +6,6°C, возрастая с севера на юг.

Континентальность климата растет с запада на восток по мере удаления от Атлантики. Главный климатообразующий фактор - ветры. Максимальное влияние этой климато- и ветрораздельной границы ощущается зимой. Средняя многолетняя температура в марте всего -2,5°C.

Весна (повышение температуры от 0 до 15 градусов) в Белгородской области непродолжительна и обычно приходит 20-25 марта. Она начинается с западных и южных районов региона, добираясь за 3-5 дней до крайнего северо-востока области и продолжается 53-57 дней.

В середине - конце мая наступает лето. Май имеет среднюю месячную температуру +14,6°C.

Лето (период с температурами выше +15°C) продолжительное (102-118дней) и жаркое с малым количеством пасмурных дней. Ливни и грозы летом считаются нормальным явлением, если на них приходится приблизительно 25 дней за сезон.

Осень, как и весна, весьма скоротечна: продолжительность осеннего периода, когда среднесуточная температура опускается от +15 до 0 градусов, составляет 65-67 дней. В первой половине осени (во второй половине сентября) - "бабье лето" - тепло и солнечно. Начиная с октября обычны утренние туманы, частые заморозки на почве и дожди. Средняя температура октября +6,4°C.

1.2. Рельеф

Белгородская область находится на юго-западных и южных склонах Среднерусской возвышенности в бассейнах рек Дона и Днепра. Этим определяется рельеф: всхолмленная пологоволнистая эрозионная равнина со средней высотой 200 метров (над уровнем моря). Территория области изрезана оврагами, балками (логами), по которым разбросаны дубравы. На юго-востоке – разнотравные луговые степи, в основном распаханные. Самая высокая точка области находится на северо-западе в Прохоровском районе; самая низкая – в днище долин рек Оскола и Северского Донца. В юго-западной части Белгородской области находится зона сочленения юго-западного склона Воронежской антеклизы (обширное пологое поднятие слоев земной коры в пределах платформ (плит), являющееся противоположностью синеклизы) и Днепровско-Донецкой впадины. Воронежская антеклиза это выступ фундамента Восточно-Европейской платформы в бассейне реки Дон. Воронежская антеклиза протянулась от среднего течения Днепра на юго-восток до устья Хопра на 950 км. Наибольший интерес по комплексу геофизических данных представляют Суджанско-Муромский, Белгородско-Айдарский тектонические мегаблоки северо-западного простирания, как наиболее приближенные к области Северного борта.

1.3. Гидрология

Гидрография области определяется наличием более 480 малых рек и ручьев длиной от 3 до 140 км. Большинство рек маловодно. Общая протяженность речной сети 5000 км. Наиболее крупные реки протекают на северо-западе: Северский Донец, Ворскла, Ворсклица, Псел; и в восточных районах: Оскол, Тихая Сосна, Черная Калитва, Валуй. Уклоны рек, благодаря равнинному рельефу, невелики. Поэтому течение рек спокойное 0,3-0,5 м/с, с широкими долинами. Питаются реки талыми и дождевыми водами. Озёр на Белгородчине мало. В основном это высыхающие озёра - старицы от запруженных рек. Помимо этого в области есть 4 водохранилища и 1100 прудов. Болота в регионе есть, но их не много, главным образом в низинах рек. Есть одно верховое болото.

Реки, озёра, болота Белгородчины занимают около 1% территории области. Область относится к числу маловодных и испытывает дефицит воды. Однако, в Белгородской области обнаружены огромные запасы подземных вод, в том числе лечебных (минеральных). Наличие больших запасов подземных вод благоприятствует использованию ее для бытовых и хозяйственных нужд.

4. Геология

Белгородская область территориально расположена на Восточно-Европейской платформе (встречается также название – Русская платформа). Это одна из древнейших геологических структур, которая состоит из двух частей: фундамента и осадочного чехла. В составе фундамента превалируют горные породы высокой прочности, образовавшиеся в процессе остывания магматического расплава. Среди них – гранит, диабаз, базальт. При этом также наблюдается присутствие в фундаменте так называемых метаморфических пород, появившихся вследствие высокого давления и температуры в сочетании с наличием достаточного количество влаги. Среди таких пород – мигматиты, кварциты, гнейсы. Над фундаментом находится осадочный чехол, в котором в основном представлены глины, песок, суглинки, мергель, мел. Толщина осадочного чехла в пределах Белгородской области довольно сильно варьируется. Так, если на большей части территории этот показатель колеблется в пределах 100-200 метров, то на юго-западе области мощность осадочного чехла достигает порядка 1 километра. Такая неравномерность объясняется сводообразным поднятием Восточно-Европейской платформы – Воронежской антеклизой. Именно на ней расположена большая часть Белгородской области, что и привело к характерным отличиям в глубине залегания кристаллического фундамента.

2.ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБ

2.1. Расчет максимального расхода ливневых вод

1. 
   Расчетная формула максимального расхода ливневых вод при заданной вероятности превышения:
   

Qл = 16,7* *F м/с (1)

где: – интенсивность ливня часовой продолжительности, мм/ мин;

- площадь водосбора,

- коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности;

- коэффициент потерь стока;

- коэффициент редукции;

1тр.

2тр.

3тр.

2. 
   Полученное значение расхода должно быть не более расхода полного стока:
   

, ( /c) (2)

1тр. , ( /c)

2тр. , ( /c)

3тр. , ( /c)

3. 
   Объем ливневого стока:
   

(1)

1тр.

2тр.

3тр.

Таблица 1- Расчет расходов ливневых вод

ПК +	F,	, мм/ мин				, /c	, /c	,
	4,5	0,82	3,09	0,7	0,39	51,98	698,38	34381,2
	5,5	0,82	2,02	0,7	0,37	39,40	558,01	49312
	6,6	0,82	2,26	0,7	0,35	50,00	749,20

2.2. Расчет максимального расхода талых вод

Максимальный расход от талых (снеговых) вод определяется по формуле:

(4)

- коэффициент дружности половодья;

n- показатель степени;шгщ

-расчетный слой стока, определяемый по формуле:

-коэффициент, учитывающий наличие озер и болот;

-коэффициент, учитывающий наличие лесов;



1тр.

2тр.

3тр.

Расчет сводится в таблицу.

ПК+	F,	, мм		, мм		n				,
	4,5	160	1,5	240	0,4375	0,25	0,02	0,7	1	9,9
	5,5	160	1,5	240	0,4375	0,25	0,02	0,7	1	11,6
	6,6	160	1,5	240	0,4375	0,25	0,02	0,7	1	13,36

2.3. Определение отверстия трубы

В качестве расчетного расхода принимается наибольший из расходов ливневых и талых вод.

1тр.

2тр.

3тр.

Таблица 3 – Пропускная способность труб

ПК+	Отверстие трубы Ø (b×h), м	Расход сооружения (с учетом аккумуляции) ,	Подпор перед трубой Н, м	Скорость на выходе из трубы V, м/c	Режим работы
	3,0×2,5м	51,98/2=26,00 2 отверстия	3,32	5,50	полунапорный
	4,0×2,5м	39,40	3,75	6,30	полунапорный
	3,0×2,5м	50/2=25,00 2 отверстия	3,10	5,20	полунапорный

2.4. Определение минимальной высоты насыпи у труб

Минимальная высота насыпи по верховой бровке принимается в зависимости от режима работы трубы по следующим формулам: при безнапорном режиме:

(5)

1тр.

2тр.

3тр.

Высота насыпей у труб

ПК+	F		δ	Δ
	4,5	-	-	-	-	4,32
	5,5	-	-	-	-	4,75
	6,6	-	-	-	-	4,10

2.5. Определение длины трубы

Длина трубы при постоянной крутизне откосов насыпи:

(6)

где, 𝐵зп- ширина земляного полотна, м;

𝐻нас- высота земляного полотна, м;

𝑚- заложение откоса насыпи, 𝑚=1,5;

𝑠𝑖𝑛 𝛼- угол пересечения оси дороги с осью трубы, sin90°=1;

1тр.

2тр.

3тр.

2.6. Расчет укрепления за трубой

Длина плоского укрепления за трубой:

𝐿укр= (2...4) × bт, (м) (7)

где bт – ширина (диаметр) трубы, м;

𝐿укр1 = 3 × 3 = 9 м

𝐿укр2 = 3 × 4= 12 м

𝐿укр3 = 3 × 3 = 9 м

Ширина плоского укрепления за трубой:

𝐵укр = 3 × bт, (м) (8)

𝐵укр1 = 3 × 3 × 2 = 18 м

𝐵укр2 = 3 × 4= 12 м

𝐵укр3 = 3 × 3 × 2 = 18 м

Толщина укрепления у выходного оголовка:

S = 0,35 × H , (м) (9)

Где: H - подпор, м;

S1 =0,35 × 3,32 = 1,162 м

S2 =0,35 × 3,75 = 1,3125 м

S3 =0,35 × 3,10= 1,085 м

Скорость потока в зоне растекания:

Vр = 1,5 × V , (м/с) (10)

где V - скорость на выходе из трубы, м/с;

Vр1 =1,5 × 5,50 = 8,25 м/с

Vр2 =1,5 × 6,30 = 9,45 м/с

Vр3 =1,5 × 5,20 = 7,8 м/с

Глубина заложения предохранительного откоса :

ℎп = 4/3 × Δр, м (11)

ℎп1 = 4/3 × 2,158=2,9 м

ℎп2 = 4/3 × 2,158=2,9 м

ℎп3 = 4/3 × 2,158= 2,9 м

М1:100



а.
б.
Рисунок 1 - Схема укрепления за трубой: а – план; б – продольный разрез.

3. Расчёт малого моста

3.1. Определение бытовых условий протекания воды в русле

Зададимся произвольно 3 значениями глубины:







Для каждой глубины определяется расход по формуле:



Где: – площадь живого сечения потомка, определяется по формуле:



Где: – заложение откосов склона, равное 4

При подстановке и вычислении получаем:







– гидравлический радиус, определяется по формуле:



Где: – смоченный периметр, определяется по формуле:



При подстановке и вычислении получаем:







При подстановке и вычислении получаем:







– уклон реки у сооружения

– коэффициент шероховатости русла

При подстановке и вычислении получаем:







По полученным данным строим график зависимости расхода от глубины , и по находим :

3.2. Расчёт отверстия малого моста

Определяется критическая глубина потока по формуле:



Где: – скорость течения воды, равное 3

–ускорение свободного падения, равное 9,8

При подстановке и вычислении получаем:



Установим режим протекания потока под мостом по формуле:



При подстановке и вычислении получаем:



Вывод: поток под мостом имеет несвободный режим протекания

Рассчитывается величина подпора моста по формуле:



Где: – критическая глубина потока,

При подстановке и вычислении получаем:



Рассчитывается величина отверстия моста по формуле:



Где: – величина подпора моста,

3.3. Определение минимальной высоты моста

Минимальная высота моста определяется по формуле:



Где: – величина подпора моста,

– возвышение низа пролетного строения над уровнем воды,

– конструктивная высота,

При подстановке и вычислении получаем:



Дальше вычерчиваем схему малого моста с массивными опорами.



Рисунок 4. Схема малого моста



Список использованных источников
1. СП 34.13330. 2012 «Автомобильные дороги». Министерство регионального развития РФ. 2012.

2. СП 35. 13330. 2011 Мосты и трубы. Министерство регионального развития РФ. 2011.-431 с.

3. Методические указания к выполнению курсового проекта «Гидравлические расчёты водопропускных сооружений» / Сост.: Логинова О.А. Казань. КГАСУ, 2012. – 24 с.

4. Методические указания к выполнению курсового проекта «Гидравлический расчёт малого моста» / Сост.: Логинова О.А. Казань. КГАСУ, 2012. – 13 с.

5. Методические указания к выполнению курсового проекта «Гидравлические расчёты мостовых переходов» / Сост.: Логинова О.А. Казань. КГАСУ, 2013. – 32 с.

6. 5. Под редак. В.С. Порожнякова «Автомобильные дороги», Примеры проектирования, М. «Транспорт», 2002 г.

7.Пособие по гидравлическим расчетам малых водопропускных сооружений – М.: Транспорт, 1992. 408 с.