Водопропускные трубы. Климавичус Декабрь. Расчет и проектирования водопропускных сооружений

• Название: Расчет и проектирования водопропускных сооружений
• Анкор: Водопропускные трубы
• Дата: 14.06.2022
• Размер: 484.76 Kb.
• Имя файла: Климавичус Декабрь.docx
• Тип: Курсовая; #590025

М инистерство образования и науки Российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Самарский государственный технический университет»

(ФГБОУ ВПО «СамГТУ»)

Академия строительства и архитектуры (АСА СамГТУ)

Кафедра: «Автомобильные дороги и геодезическое сопровождение

строительства»

Курсовая работа

по

дисциплине:

«Автоматизированные системы проектирования искусственных сооружений»

Тема: «Расчет и проектирования водопропускных сооружений»

Выполнила: Климавичус А.О.

Магистрант 1 курса гр. 21ФПГС-118М

________________________________
Проверил: Родионов М.В.

Доцент кафедры АДиГСС

Оценка ___________________________

Дата _____________________________

Подпись __________________________

Самара 2022

Введение

1. 
   Основные характеристики района………………………………………….
   
2. 
   Определение расходов и объемов ливневых вод…………………………
   

3. Расчет отверстий труб с учетом аккумуляции……………………………..

4. Расчет отверстия трубы………………………………………………………

5. Расчет отверстий малых мостов…………………………………………….

6. Расчеты высоты и длины сооружения………………………………………

7. Расчет размывов и укреплений за трубой………………………………….

8. Гидравлический расчет кювета……………………………………………...

Список использованной литературы

Введение

Трасса автомобильной дороги пересекает пониженные места рельефа местности, по которым стекает вода. Водотоки на этих участках могут быть постоянными и периодическими. Постоянными водотоками являются ручьи и реки, в которых всегда происходит сток воды. В периодических водотоках вода стекает только лишь в периоды дождей, ливней или снеготаяния.

Земляное полотно автомобильной дороги, сооружаемое на пересечении водотока, нарушает его естественный режим работы. Для пропуска воды через земляное полотно проектируют искусственные сооружения (трубы, малые мосты, лотки).

Малые мосты имеют длину до 30 м, могут быть одно- и многопролетными. По материалу, из которого изготовляют пролетные строения, мосты бывают металлические, железобетонные и деревянные.

Большую часть водопропускных сооружений, строящихся на дорогах, составляют трубы. Трубы не меняют условий движения автомобилей и располагаются при любых сочетаниях плана и продольного профиля дороги. Они не стесняют проезжей части и обочины, не требуют изменения вида дорожной одежды.

Трубы обычно классифицируют: по форме отверстия - круглые, прямоугольные, овальные; по количеству отверстий - одно- и многоочковые; по материалу, из которого они изготавливаются, - металлические, бетонные, железобетонные. Труба состоит из оголовка, звеньев трубы и фундамента.

Водопропускные трубы следует проектировать на безнапорный режим работы, когда на всем протяжении трубы водный поток соприкасается со свободной поверхностью воздуха в трубе. Трубы нельзя применять на участках водотока при наличии ледохода, карчехода и образования наледи. Типовые трубы имеют круглое и прямоугольное отверстия: круглые - диаметром 0,5; 0,75; 1,0; 1,25; 1,5; 2,0 м; прямоугольные - размером 1,5х2; 2х2; 3х2; 2х3; 3х3; 4х3; 5х3; 6х3 м.

1. 
   Основные характеристики района
   

Южно-Сахалинская область находится во в 2 климатической зоне.

Южно-Сахалин как и и весь остров Сахалин, входит в зону муссонов умеренных широт. Среднегодовая температура составляет +2,8°С. Самый холодный месяц является январь со среднесуточной температурой -12,2°С, самый теплым-август со среднесуточной температурой +17,3°С

Ввиду высокой влажности уже при температуре воздуха +22°С в тени становится жарко и душно, комфортно и тепло при +18°С, +19°С. Расчетная температура наружного воздуха летом +6,7°С, зимой -24°С. Продолжительность периода со среднесуточной температурой ниже 0°С составляет 154 суток, продолжительность отопительного периода 230 суток. Средняя температура наиболее холодной пятидневки -24°С. Абсолютный минимум температура воздуха -36°С пришелся на январь 1961 года. Максимальная температура воздуха отмечалась 9 августа 1999 года и составила 34,7°С тепла.

Снеговая нагрузка 400 кг/кВ.м

Ветровая нагрузка 60 кг/кВ.м
Таблица 1. Относительная влажность воздуха, %

январь	февраль	март	апрель	май	июнь	июль	август	сентябрь	октябрь	ноябрь	декабрь
80	80	80	78	77	82	86	86	84	80	78	80

Таблица 2. Средняя температура наружного воздуха, °С

январь	февраль	март	апрель	май	июнь	июль	август	сентябрь	октябрь	ноябрь	декабрь
-13,8	-12,3	-7	1,2	6,2	10,8	15,5	17,3	13	6	-2,2	-2,4

2. Определение расходов и объемов ливневых вод

Вода, которая образуется на поверхности земли в результате ливня и снеготаяния, собирается и стекает к пониженным местам с определенной территории. Территория, с которой происходит сток поверхностных вод к данному пониженному месту, называется бассейном или водосбором. Границами между двумя бассейнами являются водоразделы. Границы бассейнов определяют по картам в горизонталях в масштабе от 1:10000 до 1:50000. При масштабе 1:10000 1см2 площади карты соответствует 0,01 км2 территории земной поверхности.

Линия, соединяющая наиболее пониженные точки бассейна, называется руслом или логом. Длину главного лога L определяют по картам от начала створа сооружения до вершины водораздела, а уклон лога I - в зависимости от отметки дна лога около сооружения и отметки вершины водораздела на расстоянии L.

Определяем лог и площадь водосбора:

На пикете 4+00: Fл=93,5 см2*0,01=0,935 км2;

На пикете 10+00: Fл=137,5 см2*0,01=1,375 км2;

На пикете 15+00: Fл=151 см2*0,01=1,510 км2;

На пикете 20+00: Fл=65 см2*0,01=0,650 км2;

На пикете 24+30: Fл=16,5 см2*0,01=0,165 км2;

Определение среднего уклона лога:



где Н1 и Н2 – черные отметки, указывающие начало и конец лога;

l – длина лога;

На пикете 4+00: ‰;

На пикете 10+00: ‰;

На пикете 15+00: ‰;

На пикете 20+00: ‰;

На пикете 24+30: ‰;

Расчетная формула максимального расхода ливневых вод имеет вид:


где ач – интенсивность ливня часовой продолжительности, которая зависит от района строительства, категории дороги и вероятности превышения, ач=0,82 мм/мин;

F – площадь водосбора, км2;

Kt – коэффициент, который учитывает переход от часовой интенсивности ливня к интенсивности его расчетной продолжительности; зависит от длины водосбора L и среднего уклона лога iл;

α – коэффициент потерь стока, который зависит от вида грунта на поверхности водосбора;

φ – коэффициент редукции, учитывающий неполноту стока;
На пикете 4+00: 16,7×0,97×4,246×0,0935×1,0×0,573=3,6849 м3/с;

На пикете 10+00: 16,7×0,97×3,826×0,1375×1,0×0,5225=4,452 м3/с;

На пикете 15+00: 16,7×0,97×2,772×0,1210×1,0×0,5092=3,452 м3/с;

На пикете 20+00: 16,7×0,97×3,93×0,0650×1,0×0,625=2,5862 м3/с;

На пикете 24+30: 16,7×0,97×3,93×0,0165×1,0×0,896=0.941 м3/с;
Полный объём стока ливневых вод определяется по формуле:
;
На пикете 4+00: ;

На пикете 12+00: ;

На пикете 20+00: ;

На пикете 27+00: ;

На пикете 24+30:

Расчёт талых вод:
,

где k0 - коэффициент дружности половодья, который зависит от региона;

n - показатель, который учитывает климатическую зону;

hp - расчетный слой суммарного стока, мм;

F - площадь бассейна, км2;

1 , 2 - коэффициенты, учитывающие снижения максимальных расходов в бассейнах, имеющих озера (1), и залесенных и заболоченных бассейнах (2); зависят от площади;

Расчетный слой стока hp рассчитывается по формуле:

,

где h - высота среднего многолетнего слоя стока данной территории;

k – поправочный коэффициент на рельеф, k=1.1;

kp – модульный коэффициент, характеризующий отклонение расчетного значения слоя стока от его среднего значения h при заданной вероятности превышения, зависит от параметров кривой распределения данных наблюдений: коэффициента вариации Cv и коэффициента асимметрии Cs.
На пикете 4+00: ;

На пикете 10+00: ;

На пикете 15+00: ;

На пикете 20+00: ;

На пикете 24+30:

Общий объем стока ливневых вод определяется по формуле:

;
На пикете 4+00: м3;

На пикете 10+00: м3;

На пикете 15+00: м3;

На пикете 20+00: м3;

На пикете 24+30: м3;

Таблица 3. Сводная таблица труб и малых мостов

ПК	площадь водосбора F, км2	уклон лога iл , %	длина лога Lл , км	расчетный расход ливневых вод Qл , м3/с	расчетный расход талых вод Qт , м3/с	объем стока ливневых вод W, м3
4+00	0,935	18,18	0,550	3,684	1,812	226.8
10+00	1,375	15,44	0,890	4,452	2,171	318
15+00	1,510	23,42	1,05	3,452	2,255	400,24
20+00	0,650	40	0,400	2,5862	1.477	178,91
24+30	0,165	14,76	0,420	0,941	0,531	65,085

4. Расчет отверстий труб с учетом аккумуляции

После определения расхода ливневых вод Q_л и возможного расхода талых вод Q_т решают вопрос о дальнейшем расходе воды для расчета трубы и малого моста. В общем случае для расчета водопропускных сооружений необходимо установить наибольший расчетный расход Q_р. Если расход воды в сооружении равен расходу притока Q, вся притекающая вода сразу протекает через сооружение. Если расход воды, пропускаемый сооружением, принимают меньшим, чем расход притока, то часть воды, притекающая к сооружению, накапливается перед ним, образуя временный пруд. Процесс накопления воды перед мостом, трубой, насыпью в период паводков, ливневых дождей называется аккумуляцией воды.

Увеличение аккумуляции воды уменьшает расход, который должен быть пропущен искусственным сооружением, следовательно, позволяет применить сооружение с меньшим отверстием и тем самым сократить затраты на создание этого сооружения. Но образование пруда перед сооружением и увеличением глубины подпора воды создает угрозу затопления насыпи. Насыпь насыщается водой, увеличиваются скорости течения воды в сооружении и за его пределами в нижнем бьефе. Поэтому требуется увеличение затрат на укрепление откосов насыпей, русла, строительство водонаправляющих устройств и возможное увеличение высоты насыпей подходов. В соответствии с этим, изменяя объем пруда перед сооружением, можно активно влиять на затраты по созданию всего комплекса искусственного сооружения.

Однако образование значительного по объему водохранилища (пруда) может привести к сложному и опасному режиму работы искусственного сооружения и насыпей подходов. Возможны разрушения и размывы русла, насыпь начинает работать как плотина, что не предусматривается в дорожном строительстве. Опыт проектирования показывает, что при учете аккумуляции перед сооружением в благоприятных условиях объем воды в пруде не должен превышать 2/3 объема притока.

Аккумуляцию не учитывают при расчетах отверстий искусственных сооружений в следующих случаях: на водотоках с очень большими уклонами главного русла; при небольших расчетных расходах воды с обычным режимом работы сооружения; в случае, когда искусственно создаваемым водоемом затапливаются обширные площади плодородных почв, площади с ценными культурами; при наличии в период паводка, карчехода и большого объема взвешенных частиц; на водотоках при наличии наледей; при скоростях потока в естественном состоянии, близких к скоростям воды в сооружении.

Возможны случаи, когда расход талых вод меньше, чем расход ливневых, и приближается к ливневому расходу. Иногда опасным может оказаться расход талых вод, который не подчиняется аккумуляции. В связи с этим выполняют расчет отверстия сооружения на пропуск талых и ливневых вод с учетом аккумуляции. Большее из двух полученных отверстий сооружения должно быть принято для дальнейшего проектирования.

Принимая, что склоны бассейна имеют однообразные уклоны, можно предположить, что форма пруда в зависимости от линии главного лога с уклоном i_л имеет форму треугольной призмы.

Расход с учетом аккумуляции:

W_пр

Q_а = Q_л (1-  ) ,

0,7 W

где W_пр - объем воды пруда, м³;

W - общий объем ливневого стока; м³;

Объем пруда перед сооружением находится:

× H³ = аH³ ,

где m₁, m₂ - коэффициенты заложения или крутизна склона лога треугольной формы;

i_л - уклон лога, ‰;

W_пр - глубина пруда у сооружения (H = W_пр / a), где а - коэффициент, зависящий от формы лога:

H³ = ; 0,62Q_л; ; Q_л

Сначала определяем крутизну склонов:



где Н_в и Н_н – черные отметки, верхней и нижней точек правого и левого склона;

l – длина склона справа и слева;

На пикете 4+00:

На пикете 10+00:

На пикете 15+00:

На пикете 20+00:

На пикете 24+30:
Определение объема пруда перед сооружением:

На пикете 4+00: H³=

0,62Q_л= 0,62×3,6849=2,2846; ; Q_л= 3,6849 м³/с;

W_пр=0,1224³×1296,29= 2,37м³;

На пикете 10+00: H³=

0,62Q_л= 0,62×4,452=2,76; ; Q_л= 4,452 м³/с;

W_пр=0,403³×667= 43,655м³;

На пикете 15+00: H³=

0,62Q_л= 0,62×3,452=2,140; ; Q_л= 3,452 м³/с;

W_пр=0,403³×811,59= 53,119м³;

На пикете 20+00: H³=

0,62Q_л= 0,62×2,586=1,603; Q_л= 2,586м³/с;

W_пр=0,403³×100= 6,545м³;
На пикете 24+30: H³=

0,62Q_л= 0,62×0,941=0,5834 Q_л= 0,941м³/с;

W_пр=0,403³×2166,6= 141,805м³;

5. Расчет отверстия трубы

Выбор типа и отверстия водопропускных сооружений зависит от расхода воды, режима их работы, высоты нас

3ыпи.

Различают следующие режимы работы труб:

- безнапорный режим - входное отверстие не затоплено и на протяжении длины трубы поток имеет свободную поверхность; подпор Н на входе в трубу меньше высоты трубы или превышает ее не более чем на 20% Н 1,2 h_вх ;

- полунапорный режим - на входе труба работает полным сечением; входное отверстие затоплено, но на остальном протяжении поток в трубе имеет свободную поверхность, подпор Нh_вх;

- напорный режим - входное отверстие затоплено и на большей части длины труба работает полным сечением, подпор Н h_вх. Желательным является работа сооружения в безнапорном режиме.

При расчете отверстий труб эта последовательность расчета, очевидно, используется с трудом, так как задать глубину воды, не зная сбросного расхода Q_c, невозможно. Для расчета отверстий круглых железобетонных труб применяют графоаналитический способ. С учетом допустимых изменений расходов воды строят график зависимости Q_p от H³. для определения отверстия трубы с учетом аккумуляции. Для определения расхода, который может пропустить труба различного диаметра, достаточно соединить прямой линией точки на оси абсцисс с точками на оси ординат. Пересечение этой линии с кривыми пропускной способности труб дает значение расхода для каждой трубы и подпора H перед трубой.

Определяем расход, который может пропустить труба необходимого диаметра, соединив на графике прямой линией точки на оси абсцисс с точками на оси ординат, показывающего пропускную способность трубы.

При помощи графика найдем подпор H, скорость воды на выходе V_c, и расход воды с учетом аккумуляции.

После построения графика принимаем:

- на пикете ПК 4+00 d=1 м; H=0,1224 м; Q=3,6849 м³/с;

- на пикете ПК 10+00 d=1 м; H=0,3337 м; Q=4,452 м³/с;

- на пикете ПК 15+00 d=1 м; H=0,225 м; Q=3,452 м³/с;

- на пикете ПК 20+00 d=1 м; H=1,2523 м; Q=2,586 м³/с;

- на пикете ПК 24+30 d=1 м; H=0,0431 м; Q=0,941 м³/с;

Так как тип укрепления – одиночное мощение щебнем (размер камня 25 мм), то допустимая скорость будет равна 2 м/с .

После установления режима работы и определения подпора Н для этого режима определяют минимальную высоту насыпи над трубой. Насыпь, измеряемая от верхней поверхности трубы до бровки земляного полотна, при безнапорном режиме составляет 0,5 м (с учетом толщины дорожной одежды может быть и больше).

Рассчитываем высоту насыпи над трубой работающей в безнапорном режиме:



где H≤1,2d – подпор воды перед сооружением (трубой);

h_д.о. – высота дорожной одежды не менее 0,5 м;

На пикете 4+00: H_нас=0,5+1+0,14+0,1=1,74 м;

На пикете 10+00: H_нас=0,5+1+0,14+0,1=1,74 м;

На пикете 15+00: H_нас=0,5+1+0,14+0,1=1,74 м;

На пикете 20+00: H_нас=0,5+1+0,14+0,1=1,74 м;

На пикете 24+30: H_нас=0,5+1+0,14+0,1=1,74 м;
Рассчитываем длину трубы:

если d≥1,5 то l_тр≥20 м:

где Н_тр – высота трубы,

где стенка трубы;

т – коэффициент заложения откоса т=1,5;

М – толщина портала оголовка (М=0,35);

На пикете 1+00: м;

Для всех l_тр=17,15м;

Таблица 4.

ПК	d, м	Lтр, м	Hнас	α, о	Hподп
4+00	1	17,15	1,74	90	0,88
10+00	1	17,15	1,74	90	0,88
15+00	1	17,15	1,74	90	0,88
20+00	1	17,15	1,74	90	0,88
24+30	1	17,15	1,74	90	0,88

6. Расчет отверстий малых мостов

Расчет отверстий малых мостов обычно следует производить по схеме свободного истечения, пользуясь формулой (Q_c = 1,35 b H ^2/3), которая легко преобразуется к виду:



Зная, что принимают такую последователь­ность расчета:

- задают скорость v_cпо желательному типу укрепления русла под мостом, пользуясь таблицей;

- вычисляют напор Н;

- вычисляют объем пруда W_np=aН³;

- находят коэффициент по таблице.

Принимая для осуществления типовой проект моста с отвер­стием b_о , следует пересчитать напор:



Задавая скорость v_с, следует учитывать, что она , будет наблю­даться в потоке лишь на очень коротком протяжении в зоне глуби­ны h_с, в связи с чем табличные скорости можно по­вышать приблизительно на 10%.

При очень глубоком потоке воды в отводящем русле отверстие моста рассчитывают по схеме несвободного истечения, наступаю­щего после того, как прыжок, возникновение которого возможно в сжатом сечении, будет надежно затоплен бытовым уровнем, т. е. при условии, что бытовая глубина:









так как h_с = 0,9h_к. Здесь H' рассчитывают по формуле:

При несвободном истечении необходимое отверстие моста:



где h_б — бытовая глубина, подбираемая при расходе Q_cл по уравнению равномерного движения для сечения бытового лога при известных шероховато­сти и уклоне лога, подобно тому, как подбирается глубина воды в канаве.

Сбросной расход Q_c рассчитывают по формуле с вычис­лением объема пруда по ожидаемой глубине воды перед сооруже­нием:



Отметка насыпи у труб назначается не менее чем на 1 м выше подпертого уровня воды при полунапорном и напорном режимах и на 0,5 м — при безнапорном. Над верхом трубы отметка насыпи должна быть выше, не менее чем на толщину дорожной одежды. Это обеспечивает необходимую засыпку над трубой и неподтопляемость дорожной одежды при длительном стоянии воды перед сооружением.

Высота моста:

где 0,88 — коэффициент, учитывающий некоторое снижение уровня при вхо­де потока под мост;

Δ ≥ 0,25 м — возвышение низа пролетного строения над уровнем воды, при наличии карчехода Δ = 1,0 м;

h_кон — конструктивная высота пролетных строений моста.

Бровка насыпи у моста также должна быть поднята над под­пертым уровнем воды, не менее чем на толщину дорожной одежды.

Длина моста поверху назначается исходя из крутизны откоса конусов и высоты верха моста над дном лотка. При этом следует учитывать, что необходимое отверстие моста, рассчитанное по формуле, отсчитывается по свободной поверхности потока, а при несвободном протекании — по средней линии (т. е. глубина 0,5h_б).

В данном курсовом проекте принимаем тип укрепления канавы моста - одиночное мощение щебнем, размер камня 25 мм. В зависимости от типа укреплений задаемся допустимой скоростью течения воды V_вх = 3,5 м/с.

Мост проектируем на пикете 27+00:

Находим расчетный расход талых, ливневых и объем стока ливневых вод:

м³/с ; м³/с;

м³

При расчете отверстия используем формулу протекания через квадратную трубу: Q_c = 1,35×b×H^3/2

где b - ширина отверстия моста;

H - высота подъема воды перед трубой;



м

Вычисляем объем пруда: W_пр=0,403³×100 = 6,545м³;

Определяем и по таблице определяем λ – коэффициент аккумуляции:



Тогда

Находим отверстие моста:



Принимаем типовое значение моста равным 8 м, тогда пересчитываем напор перед мостом: м;

7. Расчет высоты и длины сооружения

Рассчитываем минимальную высоту моста:



м

Находим длину моста по формуле:



м

8. Расчет размывов и укрепления за трубой

Опыт эксплуатации малых искусственных сооружений показы­вает, что в подавляющем большинстве случаев их повреждения связаны с воздействием потока воды, и размывы обычно начина­ются на выходных участках. Скорости на выходе из сооружения достигают 5—6 м/с, в то время как допускаемые скорости для грунтов отводящих русел составляют всего 0,7—1,0 м/с.

Вытекающий поток воды находится чаще всего в бурном со­стоянии и обладает большой кинетической энергией, которая вызы­вает размыв русла за сооружением. В большинстве случаев русло нижнего бьефа за водопропускными сооружениями имеет большую ширину, чем ширина отверстия водопропускного сооружения. Ха­рактер пространственного движения потока в очень широком ниж­нем бьефе зависит от глубины воды в нем и параметров потока на выходе из сооружения.

В зависимости от бытовой глубины потока в укрепленном отво­дящем русле возможны три формы сопряжения потока, выходящего из водопропускного сооружения, с бытовым потоком в широком нижнем бьефе, когда B_русла>8b_соор.

1. Сопряжение по типу затопленной струи. Этот вид сопряжения наблюдается, когда струя, вытекающая из сооружения, будет пол­ностью затоплена. В нижнем бьефе происходит ра­стекание струи в массе воды; при этом наблюдается постепенное уменьшение скоростей течения вдоль потока.

2. Сопряжение по типу сбойного течения. Этот вид сопряжения наблюдается при глубине нижнего бьефа, несколько меньшей глу­бины, сопряженной с глубиной на выходе из сооружения. Сбойно­му течению присущи некоторые опасные свойства. Поток, выходящий из сооружения в нижний бьеф, движется сначала без растекания в стороны. С боковых сторон поток грани­чит с водоворотными зонами, которые могут даже сжимать тран­зитный поток. При снижении глу­бины нижнего бьефа до глубины, сопряженной с глубиной на выходе из сооружения, происходит
свал потока в одну сторону, и со­пряжение бьефов осуществляется в форме пространственного гидравлического прыжка, а динамическая ось потока искривляется. При этом транзитная струя на­текает с большой скоростью на боковые стенки отводящего русла. Уменьшение скоростей в транзитной струе и выравнивание их по сечению отводящего русла происходит очень медленно. В результате этого требуется укрепление не только дна, но и стенок отводящего русла на значительном протяжении.

3. Сопряжение по типу свободного растекания бурного потока. Растекание бурного потока в очень широких нижних бьефах харак­теризуется следующими особенностями. Поток, выходящий из от­верстия, попадает в отводящее русло, глубина в котором меньше, чем глубина на выходе из сооружения. Под действием силы тяже­сти происходит растекание потока в стороны (по направлению к берегам). Это растекание происходит до тех пор, пока глубина бурно растекающегося потока не станет, равна глубине, взаимной с бытовой глубиной. Под взаимными (или сопряженными) имеются в виду глубины, связанные уравнением гидравлического прыжка. В результате этого область растекания бурного потока, сопрягаю­щаяся с бытовым потоком и водными массами нижнего бьефа по­средством косых гидравлических прыжков, принимает в плане ха­рактерную форму «лепестка».

Растекание бурного потока в узких нижних бьефах характери­зуется сле­дующими особенностя­ми. Поток, выходящий из соору­жения, растекается в сто­роны и окаймляется водоворотными зо­нами. В местах набегания край­них струек потока на боковые стенки отводящего русла, т. е. в сечении полного растекания, про­исходит внезапное увеличение глубин и образование косых гид­равлических прыжков. Эти косые гидравличе­ские прыжки распро­страняются вниз по течению. Ес­ли бытовой поток нахо­дится в спокойном состоянии, в отводя­щем русле наблюдается обычный гид­равлический прыжок.

С увели­чением бытовой глубины прямой план укрепления русла за
гидравлический прыжок придвигается ближе к своему предельному положе­нию в сечении полного растекания. Если глубина нижнего бьефа больше глу­бины, при которой прямой гидравлический прыжок располагается в сечении полного растекания, то происходит прорыв водных масс в одну из водоворотных зон и переход к сбойному течению.

Для предотвращения размывов выходных участков следует за­щищать лог на определенной длине. Защита от размыва заключа­ется в правильном выборе типа и размеров укрепления, которое назначают исходя из условия допущения размыва, безопасного для устойчивости, как укрепленного участка русла, так и самого сооружения.

Назначение типа укрепления по скорости на выходе из трубы справедливо только для спокойных потоков (первый тип сопряже­ния).

При растекании бурных потоков скорости получаются значи­тельно большими, чем выходные; скорость может увеличиться примерно в 1,5 раза.

Выходные участки не укрепляют только в тех редких случаях, когда скорости на выходе из сооружения весьма малы и не могут нарушить устойчивость, как русла, так и самого сооружения.

Опыт проектирования защитных устройств у малых водопро­пускных сооружений показывает, что нецелесообразно устраивать весьма длинные укрепления отводящих русл, за которыми нет раз­рыва. Значительно экономичнее устраивать короткие укрепления, заканчиваемые предохранительными (погребенными) откосами, над которыми и располагаются ямы размывов, безопасные для укрепления и сооружения, если низ откоса заложен ниже дна ямы. При выходе воды за трубой устраиваем короткое укрепление, заканчивающаяся погребенным предохранительным откосом, у которого развивается размыв.

Расчет укрепления на пикете 4+00:

d = 1 м; Q = 3,662 м³/с; H = 0,88 м; υ_вых = 3,5 м/с; υ_max = 7 м/с.

Длина укрепления: где d– диаметр трубы;

м;

Для одноочковой трубы принимаем ширину укрепления равной

м;

Для определения глубины размыва за укреплением Δhиспользуем таблицу, в которой даны значения в зависимости от величины :

=0,98×0,88 = 0,86 м;

Глубина заложения предохранительного откоса вычисляется по формуле:



м;

Длина зуба:

м;
1)

2)

3)

4)

Полная площадь укрепления:

Таблица 5. Площади укрепления труб по пикетам

Пикет	Площадь укрепления, м2
4+00	29,15 м2
10+00
15+00
20+00
24+30

9. Гидравлический расчет кювета

Рассчитываем канаву с ПК6+00 по ПК9+50. Известно, что длина канавы равна 200 м, уклон 5‰, Hв = 0,4 м, B/2 = 6 м, h = 0,995 м.

b_отк^* = h×m₁ = 0,995×4 = 3,98 м;

b_отк^** = (H_в+h)×m₂ = (0,4+0,995)×4 = 5,58м;

D = 6+3,98+5,58+5 = 20,56 м;

F = l_кан×D = 350×20,56 = 7196 м² = 0,007196 км²;

Q_р = 87,5×F×a_час = 87,5×0,007196×0,82 = 0,51 м³/с;

Q_р – максимальное количество пропускаемое сечением канавы;

Расчетные характеристики приведены в таблице 6.

Таблица 6.

h, м	b, м	m1	m2	ω, м2	, м	R, м	R2/3	ωR2/3	с	Vм/с
0,1	0,4	4	1,5	1,527	15,75	0,0848	0,056	0,0862	0,705	0,027
0,2	0,4	4	1,5	3,11	16,5	0,188	0,125	0,388	1,56	0,082
0,3	0,4	4	1,5	4,747	17,25	0,275	0,183	0,868	2,291	0,182
0,4	0,4	4	1,5	6,44	18	0,206	0,137	0,587	1,141	0,127
0,5	0,4	4	1,5	8,18	18,75	0,436	0,290	1,578	2,416	0,195

Площадь сечения определяется по формуле:



_{Смоченный периметр:}



Гидравлический радиус: R = 0,50 м.

Список использованной литературы

1. СНиП 2.05.02 – 85. Автомобильные дороги. Нормы проектирования. – М.: Госкомитет СССР по делам строительства, 1986. – 56с.

2. Проектирование автомобильных дорог: Справочник инженера – дорожника / Под редакцией Г. А. Федотова. – М.: Транспорт, 1989. – 437с.

3. А. Л. Лаврененко. Изыскание и проектирование автомобильных дорог. – М.: Транспорт, 1991. – 296с.

4. В. Ф. Бабков. Проектирование автомобильных дорог./ Под редакцией О. В. Андреева. – М.: Транспорт, 1991. – 113с.

5. Емельянович В.В. , Гордиенко И.Г. Методические указания: Расчет водопропускных сооружений.