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 hвх ;
- полунапорный режим - на входе труба работает полным сечением; входное отверстие затоплено, но на остальном протяжении поток в трубе имеет свободную поверхность, подпор Нhвх;
- напорный режим - входное отверстие затоплено и на большей части длины труба работает полным сечением, подпор Н hвх. 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 Qc, невозможно. Для расчета отверстий круглых железобетонных труб применяют графоаналитический способ. С учетом допустимых изменений расходов воды строят график зависимости Qp 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.
П
ри
помощи графика найдем подпорH,
скорость воды на выходе Vc,
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);
hд.о. – высота дорожной одежды не менее 0,5 м;
На пикете 4+00: Hнас=0,5+1+0,14+0,1=1,74 м;
На пикете 10+00: Hнас=0,5+1+0,14+0,1=1,74 м;
На пикете 15+00: Hнас=0,5+1+0,14+0,1=1,74 м;
На пикете 20+00: Hнас=0,5+1+0,14+0,1=1,74 м;
На пикете 24+30: Hнас=0,5+1+0,14+0,1=1,74 м;
Рассчитываем длину трубы:
если d≥1,5
то lтр≥20
м:
где Нтр – 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 lтр=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 |