|
Проектирование и расчет водопропускных трубПроектирование и расчет водопропускных трубСОДЕРЖАНИЕ стр. Введение. 2 1. Исходные данные и краткая характеристика района проектирования. 3
1.2. Климат. 3 1.3. Гидро-геологические условия. 3 1.4. Рельеф. 3 2. Гидравлические расчеты отверстий водопропускных труб. 5
2.2. Определение максимального расхода от ливневого стока. 5 2.3. Определение максимального расхода от снегового стока. 6 2.4. Определение пропускной способности трубы при безнапорном режиме. 7 2.5. Расчет отверстий труб с учетом аккумуляции воды у сооружения. 8 2.6. Определение высоты насыпи земполотна над трубой и длины трубы. 10 3. Проектирование поверхностного водоотвода на участке трассы а/д.
Литература. 14 Введение.
> в напорных трубах вода заполняет все сечение трубы. > в трубах безнапорных поток на всем протяжении трубы имеет свободную поверхность. > в полунапорных трубах входное сечение трубы затоплено, а на остальном протяжении поток имеет свободную поверхность. V с воротниковым оголовком; при воротниковом оголовке трубы срезаны в плоскости откоса насыпи, а потому их иногда называют трубами со скошенными оголовками; Исходные данные и краткая характеристика района проектирования. 1 Исходные данные.
Воронежская область расположена в III-ей дорожно-климатической зоне — зоне со значительным увлажнением грунтов в отдельные периоды года. Для района проложения автомобильной дороги характерен климат с не очень холодной зимой и теплым летом, что видно из дорожно-климатического графика (рис 1.1). Лето теплое: среднесуточная температура наиболее жаркого месяца (июля) составляет +20,4?С; зимы не холодные со среднесуточной температурой наиболее холодного месяца (января) –9,2?С. Отрицательные температуры воздуха бывают с ноября по март, а расчетная длительность периода отрицательных температур Т=179 сут. Абсолютный максимум температуры воздуха в году достигает +35?С, минимум За год выпадает 696 мм осадков; количество осадков в жидком и смешанном виде 612 мм за год; суточный максимум 112 мм. Средняя за зиму высота снежного покрова составляет 25 см, а число дней со снежным покровом до Для рассматриваемого района зимой преобладают ветры северного и западного направлений. Летом преобладают ветры южного и юго-восточного направлений (рис 1.2). Средняя скорость ветра за январь равна 3,22 м/с.
По характеру и степени увлажнения проектируемый район относится к 1-му типу местности: поверхностный сток обеспечен; грунтовые воды не влияют на увлажнение верхней толщи; почвы серые, лесные слабоподзолистые, в северной части зоны — темно-серые лесные и черноземы оподзоленные и выщелоченные. В районе дороги грунты представлены супесями.
Вероятная полоса проложения дороги пересекает грядовые холмы рельефа высотой менее 80 м (с перепадом высот 40 м) и речку без поймы и заболачивания. Холмы без растительности и имеют устойчивые склоны. Это позволяет оценить рельеф как равнинный слабопересеченный, то есть трудных участков не имеет и потому для проектирования следует принимать основные расчетные скорости. Гидравлические расчеты отверстий водопропускных труб. 1 Определение площади водосборов. Для определения расчетного расхода необходимо в процессе технических изысканий выполнить необходимые топографо-геодезические работы и обследования. Основными исходными данными являются план бассейна с характеристикой его площади, длины главного лога, среднего уклона лога, склонов. Кроме того необходимо установить характер поверхности бассейна: растительность, почвенный покров. Бассейном называется участок местности, с которого вода во время выпадения дождей и снеготаяния стекает к проектируемому водопропускному сооружению. Для определения площади бассейна необходимо установить границы его на карте или на местности. Границей бассейна с одной стороны всегда является сама дорога, а с другой стороны — водораздельная линия, которая отделяет данный бассейн от соседних. Бассейн малых водопропускных сооружений на автомобильных дорогах снимают, как правило, по карте. При определении границ бассейна сначала устанавливают ближайшие к водопропускному сооружению точки перегиба местности на трассе (выпуклые переломы). Эти точки будут началом и концом водораздельной линии. Другие точки водораздельной линии определяют аналогично, при этом учитывают, что водораздел идет всегда перпендикулярно горизонталям и от него вода должна стекать в противоположные стороны. При отсутствии необходимых карт или когда водосборы выражены неясно, а также при площади бассейна не менее 0,25 км2 надлежит производить съемку водосборов в натуре. Если местность открытая пересеченная и линии водоразделов ясно выражены, применяют съемку засечками. В этом случае на характерных точках водораздельной линии устанавливают вехи таким образом, чтобы их можно было видеть с двух или нескольких точек трассы. В этих точках устанавливается инструмент, который ориентируют по направлению трассы дороги. Последовательно визируя на выставленные вехи, замеряют углы между направлением трассы, принимаемой за базис, и визирными лучами на веху. На каждую веху должны быть сделаны взгляды не менее чем с двух точек трассы. Если водораздел плоский и неясно выражен на поверхности, бассейн снимают ходами по тальвегам до водораздела. Измерив длины ходов и определив их направления, составляют план бассейнов. Площадь бассейна, очерченного по карте, определяется планиметром, палеткой или разбивкой бассейна на простейшие геометрические фигуры. В данном курсовом проекте площадь водосбора определялась по выданной топографической карте (см. приложение) методом разбивки очерченного на ней бассейна на квадраты со сторонами 100 м с последующим их суммированием. Площадь водосборного бассейна, F = 1,64 км2. Расчет максимальных расходов ведется по ливневому стоку и стоку талых вод. За расчетный принимается больший из них.
Для определения максимального расхода ливневого стока (Qл) необходимы следующие данные: Расход ливневого стока, Qл, м3/с, определяется по следующей формуле: где ачас — интенсивность ливня часовой продолжительности в зависимости от ливневого района и вероятности превышения максимальных расходов расчетных паводков, мм/мин. По табл. XV.2 [1] ачас = 0,89; kt — коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности, зависящий от длины водосбора L и среднего уклона лога i, %. По табл. XV.3 [1] kt = 1,39; F — площадь водосбора, км2, F = 1,64 км2; ? — коэффициент потерь стока, зависящий от вида и характера поверхности бассейна. По табл. I [2] стр. 23 ? = 0,25; ? — коэффициент редукции (уменьшения), учитывающий неполноту стока, тем большую, чем больше водосбор. Коэффициент редукции ? зависит от площади бассейна и вычисляется по формуле: Тогда расход ливневого стока по формуле (1) равен: 3 Определение максимального расхода от снегового стока. Максимальный расход талых вод для любых бассейнов (Qт), м3/с, определяется по формуле: где k0 — коэффициент дружности половодья; n — показатель степени зависящий, который как и k0 зависит от рельефа и климатических условий и определяются по табл. II [2] стр. 23. По указанной таблице k0 = 0,02, а n = 0,25; F — площадь водосбора, км2; ?1 — коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов в заболоченной местности. В данном случае бассейн не заболочен, поэтому ?1 принимаем равным 1; ?2 — коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов в залесенных бассейнах. Определяется ?2 по формуле: где Ал — залесенность водосбора, Ал =0,5, тогда по формуле (4) ?2 =0,7; hр — расчетный слой суммарного стока той же вероятности превышения, что и искомый максимальный расход, мм. Определяется по формуле: где h0 — средний многолетний слой стока, мм, определяемый по рис. XV.3 [1]. Для Воронежской области h0 = 40 мм; kр — модульный коэффициент для расчетного расхода. Величина коэффициента kр зависит от величины коэффициента асимметрии Коэффициент асимметрии Cs для равнинных водосборов принимается равным: Величина коэффициента kр определяется по кривым модульных коэффициентов слоев стока для соответствующей вероятности превышения по рис. XV.5 [1]. kр =2,6. Тогда по формуле (5) hр = 104 мм, а по формуле (3): 4 Определение пропускной способности трубы при безнапорном режиме. Безнапорный режим характеризуется незатопленным входным отверстием и работой трубы неполным сечением, что отвечает условию: где H — подпор перед трубой, м; hтр — высота трубы в свету, м. Принимаем наиболее максимальный расход для определения диаметра трубы, т. е. ливневый расход равный 4,24 м3/с. Принимаем по выбранному расходу диаметр трубы (1,5 м) и скорость воды на выходе (3,9 м/с) по табл. IV [2] стр. 26. Критическая скорость Vкр, м/с, определяется по формуле: где Vс — скорость в сжатом сечении, м/с. Критическая глубина hкр, м, определяется по формуле: где g — ускорение свободного падения, м/с2. Глубина воды в сжатом сечении hс, м: Подпор воды перед трубой определяется по формуле, H, м: где ? — коэффициент скорости, принимаемый для конического звена Произведем проверку выбранной трубы на высоту подпора трубы по формуле Произведем проверку пропускной способности выбранной трубы. Пропускная способность трубы Qc, м/с3, при безнапорном режиме определяется по формуле: где ?с — площадь сжатого сечения в трубе, м2, который определяется из рис. I [2] стр. 13 из соотношения hc/d = 0,38. По этому графику видно, что ?/d2 = 0,29. Следовательно, ?с = 0,65 и по формуле (12): Выбираем одноочковую трубу диаметром 1,5 м.
Аккумуляция учитывается во всех случаях расчета по преобладающему ливневому стоку. В результате аккумуляции воды перед трубой образуется пруд. Время прохождения воды через трубу увеличивается по сравнению с продолжительностью паводка, вследствие чего происходит снижение расчетного сбросного расхода в сооружении Qс по сравнению с максимальным паводочным расходом Qр, что приводит к значительному уменьшению отверстия трубы. Расчет производится по ливневому стоку с соблюдением условия Qc ? где ачас — интенсивность ливня часовой продолжительности в зависимости от ливневого района и вероятности превышения максимальных расходов расчетных паводков, мм/мин. По табл. XV.2 [1] ачас = 0,89; ? — коэффициент редукции, определяемый по формуле (2). ? = 0,5; kt — коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности. По табл. XV.3 [1] kt = 1,39. 2. Определяется крутизна склонов m1 и m2. 3. Для ряда значений H (с интервалом 0,5 м) в форме таблицы вычисляются объемы пруда аккумуляции Wпр, м3, по формуле: где H — максимальная глубина в пониженной точке живого сечения при расчетном уровне подпертых вод, м; m1, m2, iл — крутизна склонов лога и его уклон. А также расчетный расход Qс по формуле: где Qл — максимальный расход дождевых вод, м3/с, определяемый по формуле (1); Wпр — объем пруда аккумуляции перед сооружением, м3, вычисляется по формуле (14); W — объем ливневого стока, м3, вычисленный по формуле (13); Kr — коэффициент, учитывающий форму расчетного гидрографа паводка. Для немуссонных районов равен 0,7. Точка 1. Точка 2. Точка 3. Таблица 2.1. Определение расчетных сбросных расходов при различных величинах H. |Номер |H, м |H3, м3 |Wпр, м3 |Wпр/Kr?W |Qс, м3/с | 4. По данным гидравлических характеристик типовых труб (табл. IV [2] стр. Для труб диаметра 1,5 и 2 м величина подпора ниже допустимого, т. е. трубы работают в безнапорном режиме. Оставляем трубу диаметра 1,5 м.
Минимальная высота насыпи по верховой бровке принимается исходя из формулы, Hнас (мин), м: где hтр — высота трубы в свету, м, hтр = 1,5 м; ? — толщина стенки трубы, м, ? = 0,14 м; ? — минимальная толщина засыпки над звеньями трубы, принимаемая для всех типов труб на автомобильных и городских дорогах равной 0,5 м (считая от верха трубы до низа дорожной одежды) [3]; hд.о. — толщина дорожной одежды, м, hд.о. = 0,8 м. Длина трубы при постоянной крутизне откосов насыпи, L, м: где Bзп — ширина земляного полотна, м, для III категории Bзп = 12 м; Hзп — высота земляного полотна, м, по продольному профилю Hзп = 3,25 м; m — заложение откоса, m = 1,5; sin ? — угол пересечения оси дороги с осью трубы, sin 900 = 1. Проектирование поверхностного водоотвода на участке трассы а/д. Проектируемое земляное полотно возводят в сухих местах с обеспеченным быстрым стоком поверхностных вод, а грунтовые воды расположены глубоко, поэтому принимаем боковые канавы треугольного сечения глубиной не менее Назначим глубину воды в кювете 0,9 м. Определим площадь сечения потока где m1, m2 — заложения откосов; h — глубина воды в кювете, м. Найдем смоченный периметр кювета ?, м, по формуле: Тогда гидравлический радиус R, м: Рассчитаем среднюю скорость потока v, м/с, при глубине 0,9 м по формуле: где n — коэффициент шероховатости (принимаем для укрепленного грунта равным 0,03 по табл. VII. 1 [1]); i — продольный уклон (i =0,015). По табл. XIV. 18 и XIV. 19 [4] полученная скорость подходит для укрепления кювета грунтом толщиной 10 см. Определим расход воды Q, м3/с, на ПК 28+00 по формуле: Найдем расчетный расход воды для кювета Qк, м3/с на ПК 28+00 по формуле полного стока с учетом того, что площадь водосбора для данного участка равна 0,1 км2 (по карте): Принимаем кювет треугольной формы с уклоном 15‰, длиной 510 м, глубиной Расчет элементов виража и его конструктивные схемы. При прохождении кривой особенно неблагоприятные условия создаются для автомобиля, двигающегося по внешней полосе проезжей части, которая при двухскатном профиле имеет поперечный уклон от центра кривой. Если увеличение радиуса кривой, необходимое для обеспечения устойчивости автомобиля против заноса, по местным условиям невозможно, то устраивают односкатный поперечный профиль — вираж с уклоном проезжей части и обочин к центру кривой. Учитывая возможность гололеда, уклоны виражей обычно назначают до 60‰. Устройство виражей предусмотрено на всех кривых в плане для дорог I категории при радиусах менее 3000 метров и на дорогах остальных категорий при радиусах менее 2000 метрах 4.14. [5]. Для нашего радиуса, равного Переход от двухскатного к односкатному профилю виража (отгон виража) осуществляется на протяжении переходной кривой, а при ее отсутствии — на прилегающем прямом участке путем постепенного вращения сначала внешней половины проезжей части вокруг оси дороги (до получения односкатного профиля с уклоном, равным уклону двухскатного профиля), а затем вращением всей проезжей части вокруг ее внутренней кромки до необходимой величины поперечного уклона виража. Поперечный уклон обочин на вираже принимают одинаковым с уклоном проезжей части. Переход обочин от уклона при двухскатном профиле к уклону проезжей части производят на протяжении 10 метров до начала отгона виража. Наименьшая длина отгона виража определяется из условия, чтобы дополнительный продольный уклон наружной кромки проезжей части не превышал для дорог I-II категории 5‰, III-V категории в равнинной и пересеченной местности 10‰, в горной местности 20‰. Минимальная длина отгона Lотг, м, может быть определена по зависимости: где b — ширина проезжей части, м, для дороги III категории b = 7 м; iдоп — допустимый дополнительный продольный уклон, ‰, для дороги III категории iдоп = 10‰; iв — уклон виража, ‰, iв = 30‰. По табл. 11 [5] стр. 11 минимальный радиус переходной кривой, на котором производится отгон виража равен 100 м (R = 1000 м). Примем радиус переходной кривой равным 200 м. По заданию дана дорога третьей категории для которой ширина проезжей части равна 7 м, ширина обочины — 2,5 м, поперечный уклон — 20‰, уклон обочин — 30‰. Тогда точки 1 и 5 (см. чертежи) имеют отметку за 10 метров до отгона виража равную 49,50 м. Точки 2 и 3 имеют отметку — 49,50+0,03?2,5 = 49,56 м. Отметка оси дороги — 49,56+0,02?3,5 = 49,63 м. На начале отгона виража точка 5 будет иметь отметку равную 49,56 м. На конце отгона виража точка 4 будет иметь отметку — 49,63+0,03?3,5 = Литература: 1. М. Н. Кудрявцев, В. Е. Каганович. Изыскание и проектирование автомобильных дорог. М.: Транспорт. 1980 г.-296 с. 2. Методические указания по проектированию и расчету водопропускных труб. г. Ростов-на-Дону. 1992 г. –27 с. 3. СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы. М.: Госстрой СССР. 1986 г.-200 с. 4. Проектирование автомобильных дорог: Справочник инженера-дорожника / Под ред. Г. А. Федотова. –М.: Транспорт, 1989. –437 с. 5. СНиП 2.05.05-85. Автомобильные дороги. М.: Госстрой СССР. 1986 г.- 53 с.
Ростовский государственный строительный университет Курсовой проект по дисциплине Проектирование автомобильных дорог Проектирование и расчет водопропускных труб Расчетно-пояснительная записка 111774 РПЗ Выполнил студент группы Д-327 Стрижачук А. В. Руководитель: Сидоренко Н. Н. Ростов-на-Дону 1999 г. ----------------------- [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic]
1:150 1:85 L i = 4‰ В H [pic] [pic] 0,29 0,38
? hc/d 0,8 0,6 0,4 0,2 ?/d2 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 [pic] [pic]
Рис 2.1. Кривые модульных коэффициентов слоев стока. hвых hт hкр hc H [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] 0,63 2,6 P=2% Сs=2Cv Cv 1,0 0,5 0 kр 9 8 7 6 5 4 3 2 1 [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] 0 1 2 3 4 5 10 H3 Qc d = 1,5 м d = 2 м Qc = f?(H) 1,7 Рис 2.5. Графо-аналитический способ расчета труб с учетом аккумуляции.
[pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
Рефераты бесплатно, курсовые, дипломы, научные работы, реферат бесплатно, сочинения, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему и многое другое. |
||
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна. |