 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
ГІДРАВЛІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ОТВОРІВ МАЛИХ МОСТІВ
Малими вважаються мости, довжина яких не перевищує 25 м. їх застосовують, як водопропускні споруди на автомобільних дорогах і залізницях при перетинанні улоговин, лощин, русел періодично діючих водотоків і зрошувальних каналів.
Малі мости доцільні з економічної точки зору при невеликих висотах насипів і досить великих витратах води через їхні отвори.
Відповідно до діючих типових проектів, малі мости мають такі стандартні отвори (відстані між стоянами): 2; 3; 4; 5; 6; 7,5; 10; 12,5; 15; 20 м.
Основна мета гідравлічного розрахунку малих мостів складається у визначенні ширини його отвору b. При цьому повинні дотримуватися наступні умови:
■ дно русла під мостом і нижньому б'єфі не повинне піддаватися розмиву;
■ напір перед мостом Н не повинен перевищувати припустимого значення, що відповідає висоті насипу Ннас;
■ швидкості під мостом не повинні перевищувати 4 - 4,5 м/с. Вихідними даними для гідравлічного розрахунку малих мостів є:
■ гідрологічна інформація про максимальні витрати Q зливового стоку й весняного сніготанення, а також об'єми стоку W;
■ проектна висота насипу у споруди Ннас;
■ тип ґрунту під мостом;
■ морфологічні характеристики русла, що відводить воду, у нижньому б'єфі (форма й розміри русла, поздовжній похил I, коефіцієнт шорсткості п).
В інженерній практиці гідравлічний розрахунок малого моста можна
представити послідовним виконанням трьох етапів:
■ гідрологічного обґрунтування витрати й об'єму стоку заданої ймовірності перевищення;
■ гідравлічного розрахунку ширини отвору малого мосту;
■ розрахунку й вибору кріплення нижнього б'єфа.
5.1. (п.5.5) Розрахунок малого мосту:
Виконати гідравлічний розрахунок малого моста на автомобільній дорозі другої технічної категорії в Донецькій області.
Вихідні дані:
| Площа басейну | F = 4,8 км2 (2й зливовий район, та ймовірність перевищення 2%); |
| Довжина головного довжика | L = 14,10 км |
| Поздовжній похил довжика | Іл = 0,02=2%=20‰ |
| Ґрунти | Суглинки (V категорія ґрунтів) |
| Крутість укосів басейну | m1 = m2 = 20 |
| Стан укосів басейну | Задерновані |
| Висота насипу | hнас=3 м |
| Висота прогонової будови | hп.б.=0,95 м |
А. Гідрологічні розрахунки
При проектуванні малих мостів часто буває неможливим заздалегідь визначити витрату на яку необхідно розраховувати отвір: на витрату зливового стоку або від танення снігу. Тому визначають обидві витрати і у якості розрахункової приймають більшу з них.
Витрата зливового стоку визначається за формулою:
На карті схемі додатка 1 знаходимо, що місцевість, де проектується малий міст розташована в 2 зливовому районі. Для цього зливового району з таблиці додатка 2 при ймовірності перевищення 2% (дорога другої технічної категорії) беремо інтенсивність зливи годинної тривалості, що дорівнює:
aгод. = 0,45 мм/хв. Значення коефіцієнта Кt береться з таблиці додатка 3, що для Іл=0,02=2%=20‰ та при L=14,10(км) після інтерполяції між значеннями L = 14,00(км) і 15,00(км), складає Кt =0,45
інтерполяційний метод знаходження Кt:
Коефіцієнт стоку дорівнює α = 0,327 (по таблиці додатка 4) при V-тій категорії ґрунтів (Супіски та степові ґрунти) та F=4,8км2 :
інтерполяційний метод знаходження α:
Коефіцієнт редукції визначається за формулою:
Таким чином, витрата зливового стоку дорівнює:
Об'єм стоку обчислюється за формулою:
Розрахунок витрати води від сніготанення визначається за формулою, у якій для малих басейнів δ1 = δ2 = 1. Далі послідовність розрахунку така:
По карті додатка 5 визначається середній шар талих вод 
= 40мм. По карті додатка 7 визначається коефіцієнт варіації шару стоку Cvh=1. Тоді коефіцієнт асиметрії буде дорівнювати Csh=2 х Cvh=2 х 1=2, як для рівнинної місцевості.
По графіках додатка 6 залежно від Csh і ймовірності перевищення визначається модульний коефіцієнт Кр = 4,0. У цьому випадку розрахунковий шар стоку буде рівним:
Тоді витрата від талих вод буде такою:
Таким чином, Qл=0,766(м3/с) < QТ=9,898(м3/с) і в якості розрахункової для визначення отвору малого моста приймається витрата від талих вод:
QT = 9,898(м3/с)
Б. Визначення ширини отвору малого моста без врахування акумуляції.
Тип зміцнення русла під мостом вибирається, наприклад, одерновка в стінку, для якої по табл. 5. допускається швидкість, яка дорівнює 1,8м/с. Отже приймається Vс = 1,8 м/с.
За відомою швидкістю в стислому перерізі під мостом по формулі (5.9) обчислюється напір:
Цьому напору відповідає мінімальна висота моста, що визначається по залежності:
Таким чином, напір знаходиться в межах допустимої висоти насипу.
Ширина отвору при такому напорі буде дорівнювати за формулою:
Приймається найближчий типовий отвір b= 20(м) і встановлюється
зміна напору:
Напір збільшився всього на 0,03(м), що залишає в силі співвідношення між припустимим напором і висотою насипу.
У цьому прикладі не можна скоротити отвір моста за рахунок прийняття більш кращого типу зміцнення, допустивши при цьому збільшення швидкості під мостом, а, отже, і напору, що і так перебуває на межі допустимого.
В. Визначення ширини отвору з урахуванням акумуляції.
Ширина отвору може бути зменшена, якщо врахувати акумуляцію води перед малим мостом. У цьому випадку скидна витрата Qc, що пропускається малим мостом буде менше витрати зливового стоку Qл, і рівною по В.І. Кочеріну:
де об'єм акумульованої води становить:
По таблиці o.a. Кургановича виходить та ж скидна витрата 9,90 (м3/с).
Ширина отвору при такій витраті дорівнює:
Таким чином, найближча типова ширина отвору та ж bT = 20 м. Істотно зменшити ширину отвору можна тільки за рахунок збільшення висоти насипу з одночасним посиленням зміцнення під мостом.
Якщо умови місцевості дозволяють збільшити напір (Н), наприклад, у два рази (2х0,48 =0,96(м)), то об'єм акумульованої води (об'єм ставка) збільшиться:
а скидна витрата зменшиться, що відповідає максимально допустимому зменшенню витрати зливового стоку:
При цьому ширина отвору зменшиться:
Найближче стандартне значення bT= 10(м). Цьому отвору відповідає
напір: 
Необхідна мінімальна висота насипу повинна бути:
Тобто повинна бути збільшена всього на 0,28(м)!!
Зі збільшенням напору збільшиться швидкість під мостом, що стане рівним:
Цій швидкості по табл. 5 приблизно відповідає тип зміцнення русла у вигляді одиночного брукування на шарі щебеню каменем 15 - 20 см.
Г. Гідравлічні розрахунки нижнього б'єфа.
Укріплена ділянка за мостом, як правило, планується і його поперечний переріз здобуває прямокутну форму. Ширина зміцнення приймається рівною 2 х b = 2 х 3 = 6 (м). Довжина укріпленої ділянки назначається 4 х b = 4 х 3=12 (м). При цьому глибина розмиву в кінці укріплення (по табл. 8) буде 0,59х H = 0,59х0,800= 0,472≈0,47 (м), а глибина рисберми с врахуванням запасу 0,5м буде відповідно рівна 0,59х H+0,5 =0,59х0,800+0,5=0,472+0,5≈0,48+0,5≈ ≈0,972≈1,00 (м).
Побутова глибина в руслі, яка відводить воду, у межах укріпленої ділянки розраховується по формулі рівномірного руху:
де: Q = QС2 - скидна витрата (Qc=9,656(м3/с)); ω = bh -площа поперечного перерізу відвідного русла (ω = bТхhi=10хhi [м2]); С = R1/6/n - коефіцієнт Шезі; п=0,018≈0,02 - коефіцієнт шорсткості для грубої бетоніровки (Приймаю коефіцієнт шорсткості п = 0,018); R = ω/χ -гідравлічний радіус; χ = bТ + 2h - змочений периметр для прямокутного русла; I - поздовжній похил русла, прийнятий рівним похилу довжика.
Побутова (нормальна) глибина визначається підбором, кількість заданих глибин можна звести до трьох, якщо скористатися графоаналітичним способом. Цей спосіб заснований на побудові допоміжного графіка h = ƒ(К), де: K0 = ω0 х W0 - витратна характеристика; W = R2/3/п - швидкісна характеристика. Витратна характеристика, яка відповідає нормальній глибині дорівнює:
З формули легко видно фізичний зміст витратної характеристики, що є ні що інше, як витрата при похилі дна рівному одиниці.
Для побудови графіка h = ƒ(К) на (рис.5.7.)необхідно задатися трьома довільними значеннями глибин і обчислити для них відповідні їм витратні характеристики. Ці обчислення зручно виконувати в табличній формі, [табл.9].
Використовуючи дані таблиці 9, будують графік, на вісі абсцис якого відшукується точка зі значенням витратної характеристики, що відповідає нормальній глибині по формулі [5.19]:
Таблиця 9
| h | ω | χ | R | W | K |
| 0,18 | 1,8 | 10,36 | 0,174 | 16,48 | 29,664 |
| 0,27 | 2,7 | 10,54 | 0,256 | 21,66 | 58,482 |
| 0,35 | 3,5 | 10,70 | 0,327 | 25,295 | 88,533 |
Через цю точку проводиться вертикаль до перетинання із кривою графіка [Рис.5.7]. По горизонталі, напроти цієї точки на осі ординат зчитується значення побутової глибини – hб = 0,30(м). Побутова глибина виявилася менше ніж критерій підтоплення 0,73х H =0,73х0,800=0,584≈0,58(м) При hб=0,2875≈0,29 (м). Тому:
0,73х H ≈0,584(м) > hб=0,29 (м)
Поиск по сайту: