Дорожные водопропускные сооружения

Для пропуска под полотном дороги стока периодических и постоянных водотоков с малых водосборных бассейнов устанавливают малые водопропускные сооружения. К малым водопропускным сооружениям относят малые мосты и дорожные водопропускные трубы.

Основной целью гидравлических расчетов таких сооружений является определение их отверстия; напора перед ними; глубины и скорости потока на выходе для определения вида укрепления в отводящем русле.

Малые мосты

Согласно действующим строительным нормам полную длину малых мостов следует назначать равными 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21 и 24 м. Малые мосты могут иметь как укрепленные, так и неукрепленные русла. Неукрепленные русла рекомендуется использовать при отверстии моста более 10 м. В этом случае расчет мостов производится по методике расчета больших и средних мостов. По гидравлическим условиям различают следующие типы малых мостов:

- с прямоугольным подмостовым сечением (рис.3.1а,б);

- свайно-эстакадные с трапецеидальным подмостовым сечением (рис.3.1в);

- со сложным сечением - арочные и другие.

В зависимости от уровня воды в нижнем бьефе выделяют мосты с незатопленным подмостовым руслом и с затопленным.

В большинстве случаев подмостовое русло не затоплено, при этом уровень воды в нижнем бьефе не влияет на пропускную способность сооружения. В этом случае выдерживается неравенство:

hнб < N H, (3.1)

где N - критерий заполнения, принимаемый в зависимости от коэффициента расхода m;

hнб - нормальная глубина нестесненного потока в нижнем бьефе.

Коэффициент расхода m для мостов с массивными устоями или эстакадных с конусами (Рис.3.1а,в) определяют по табл.3.3 как для труб с портальными оголовками, а для мостов с откосными крыльями (Рис.3.1б) - как для труб с раструбными оголовками при соответствующих углах сходимости стенок.

Рис. 3.1. Виды малых мостов

Для практических расчетов значение N принимают по табл.3.1, составленной Я.В. Хомяком [5].

Таблица 3.1

Рассмотрим три расчетные схемы протекания потока.

Первая расчетная схема (рис.3.2) обобщает формы кривых свободной поверхности потоков в условиях свободного протекания в пределах подмостового русла, когда в конце входного участка устанавливается глубина h1 (меньше критической и меньше нормальной глубины протекания потока в подмостовом русле), которую принимают в качестве расчетной и определяют из формулы

hр=h1= kc H, (3.2)

где kc принимают по табл.3.1.

Глубина потока в выходном сечении моста принимается hвых = (0.7...0.8) hк.

Рис. 3.2. Первая расчетная схема малого моста

Вторая расчетная схема (рис.3.3) обобщает формы кривых свободной поверхности потоков в условиях свободного протекания в пределах подмостового русла, когда в конце входного участка устанавливается глубина h1 (меньше критической и больше нормальной глубины протекания потока в подмостовом русле). За входным участком глубина потока уменьшается. За расчетную принимается нормальная глубина подмостового русла - hом.

Рис.3.3. Вторая расчетная схема малого моста

Первая и вторая расчетные схемы возможны при выполнении условия которое для малых мостов обычно соблюдается. Для малых мостов чаще применяют первую расчетную схему, а для прямоугольных труб - вторую схему.

Третья расчетная схема (рис.3.4) обобщает формы кривых свободной поверхности потоков, когда подмостовое русло работает по схеме затопленного водослива.

При такой схеме в конце входного участка устанавливается глубина h1 -больше критической, но менее бытовой глубины потока в естественном русле. Эта глубина принимается за расчетную и определяется по формуле:

hр = h1 = kn H, (3.3)

NH =0.84*1.6 = 1.34 м < = 1,6 м, подмостовое русло затоплено и поэтому напор H должен быть пересчитан.

4. Определяем наибольшую возможную скорость в подтопленном подмостовом русле по формуле

Так как максимальная скорость меньше допустимой, то расчетную скорость принимаем равной 3,3 м/с.

5. Для вычисления действительного напора определяем значение вспомогательной функции

Затем по табл.3.2 для m = 0.32 и принимаем предельную степень подтопления n = 0,84 и тогда

6. Определяем действительный напор перед мостом

7. Определяем отверстие моста по формуле (3.10),

,

Округляем b до стандартного значения 5 м.

8. Для определения нового значения напора перед мостом вычисляем значение вспомогательной функции

По табл.3.2 для находим, что

Тогда .

9. Определим степень заполнения . Так как то уточнять значение напора во втором приближении нет необходимости.

10. Глубина потока в расчетном сечении при (табл.3.2) будет равна .

Тогда скорость в расчетном сечении

Таким образом, условие

Поиск по сайту: