Пиши Дома Нужные Работы

Обратная связь

Расчет гофрированных водопропускных труб

(документ-шаблон РГВТ)

 

И с х о д н ы е д а н н ы е:

N: = 40

 

 


Труба металлическая гофрированная;

 

Тип оголовка – без оголовка с вертикальным срезом;

 

Высота насыпи Hнас : = 2.5 + 0.02·N Hнас = 3.3 м

 

bнас: = 7.6 м аппвапмм = 9/9/81
Ширина поверху (6.6)

mотк : = 1.5 = 9/9/81


Показатель крутизны откоса

 

Уклон лотка трубы соответствует уклону лога

iт :=0.03

(0.02)

 

Гладкий лоток расположен на 1/3 периметра поперечного сечения трубы

 

Расчетный расход воды Qр := 2 + 0.01·N Qр = 2.4 м³/с

 

Максимальный расход воды Qмакс := 1.3·Qр Qмакс = 3.12 м³/с

 

Ускорение свободного падения g := 9.81 м/с2

n : = 0.013 = 9/9/81


Коэффициент шероховатости (0.015)

 

Сток снеговой – аккумуляция не учитывается

 

Требуется подобрать отверстие трубы, определить подпертую глубину, глубину на входе, глубину и скорость воды на выходе, тип и размеры укрепления русла на выходе из трубы.

 

Р е ш е н и е

 

1. Определяем длину трубы

 

𝓁т :=bнас+Hнас· mотк· 2 𝓁т=17.5 м

 

2. Находим отверстие трубы D

Согласно инструкции ВСН 176 – 78 гофрированные трубы должны пропускать расчетные и наибольшие расходы при безнапорном режиме и иметь при этом заполнение на входе:

 

при пропуске расчетного расхода ПQ(р) - hвх/D ≤ 0.75;

 

при пропуске наибольшего расхода ПQ(макс) - hвх/D ≤ 0.90,

 

где hвх - глубина потока на входе в трубу; D – диаметр трубы.

 

2.1. Определяем параметры расхода ПQ для гофрированных труб в зависимости от типа оголовка.

 

Таблица 4

 

Параметры расхода ПQ для гофрированных труб

 

Тип оголовка ПQ(р) ПQ(макс)
Без оголовка 0.243 0.325
Портальный 0.257 0.349
Раструбный с αр = 20° 0.303 0.408
Раструбный с αр = 10° 0.272 0.370
Раструбный с коническим звеном 0.357 0.485

ПQ(р): = 0.243 = 9/9/81
ПQ(макс): = 0.325 = 9/9/81




По табл. 4 находим

 

2.2. Определяем диаметр трубы

 

Dр = 1.583 м

Dмакс = 1.565 м

 

Типовые значения диаметров гофрированных водопропускных труб: 1.0; 1.5; 2.0; 3.0. Полученное по формулам значение диаметра округляем до ближайшего большего типового

D: = 2.0 м м = 9/9/81

 

 


3. Устанавливаем, будет ли труба длинной или короткой в гидравлическом отношении, сравнив значения уклона трубы с критическим уклоном.

 

Находим величину критического уклона iк:

 

iк = 0.016

iк = 0.017

 

Для дальнейшего расчета принимаем наибольшее значение

iк: = 0.017 = 9/9/81

 


Если iк ≤ iт, труба считается короткой в гидравлическом отношении. Условие выполняется, так как 0.017 < 0.03.

Следовательно, проверка по критерию относительной длины трубы не требуется. В противном случае проводится сравнение: если 𝓁т/D < 20 – труба считается короткой, при невыполнении условия – длинной.

 

4. Определяем подпертую глубину перед трубой из формулы для безнапорного режима

Значения расчетных коэффициентов приведены в табл.5.

 

Таблица 5

Значения расчетных коэффициентов

 

Тип оголовка Расчетные коэффициенты
m μП εП ξвх
Без оголовка 0.33 0.56 0.63 0.70
Срезанный параллельно откосу 0.33 0.52 0.59 1.10
«Капюшон» 0.33 0.53 0.64 1.10
Раструбный 0.365 0.65 0.64 0.35

Уточняем параметры расходов:

ПQ(р): = 0.135 = 9/9/81
ПQ(р) = 0.135

ПQ(макс): = 0.176 = 9/9/81

ПQ(макс) = 0.176

 

4.1. Находим среднюю ширину потока в сечении с критической глубиной bк

bк.р := D· (-189.76· + 559.51· – 639.09 · ) …

+ D· (356.1· – 100.42· + 13.629 · ПQ(р) + 0.0661)

 

bк.р = 1.527 м

 

bк.макс := D· (-189.76· + 559.51· – 639.09· ) …

+ D· (356.1· – 100.42· + 13.629 ·ПQ(макс) + 0.0661)

 

bк.макс = 1.542 м.

 

4.2 Определяем подпертую глубину H

 

По табл.5 находим коэффициент расхода m: = 0.33

 

Нр: = 1.05 м м = 9/9/81
Hр = 1.049

Нмакс: = 1.242 м м = 9/9/81
Hмакс = 1.242

 

5. Находим возвышение бровки полотна над подпертым уровнем ∆бп

 

бп.р: = Hнас – Hрбп.р = 2.25 м

 

бп.макс: = Hнас – Hмаксбп.макс = 2.058 м

Так как ∆бп > 1.0 м - требования технических условий выдержаны.

6. Вычисляем скорость потока на выходе из гофрированной трубы с учетом ее возможной зарядки

 

 

Vвых.р:= Vвых(iт,D,ПQ(р)) Vвых.р:= 4.303 м/с

 

Vвых.макс:= Vвых(iт,D,ПQ(макс)) Vвых.макс:= 4.463 м/с

Vвых: = 4.463 м/с м/с = 9/9/81


Принимаем наибольшее значение

 

 

7. Находим глубину потока на выходе из гофрированной трубы с учетом ее возможной зарядки

 

 

hвых.р:= hвых(iт,D,ПQ(р)) hвых.р:= 0.435 м

hвых: = 0.53 м м = 9/9/81


hвых.макс:= hвых(iт,D,ПQ(макс)) hвых.макс:= 0.53 м

 

 

8. Расчет нижнего бьефа дорожной трубы. Определение глубины размыва и назначение типа укрепления [4]

 

При расчете размыва за водопропускным сооружением предварительно назначают тип укрепления отводящего русла. На рис. 5 представлены семь типов укреплений.

На рис. 6 представлены укрепления (тип 8 и 9), разработанные в МИИТе. В них используются активные средства гашения энергии потока (гасители в виде шашек и растекатели, устанавливаемые на рисберме укрепления), что значительно уменьшает размывы в нижнем бьефе и полностью исключает боковые подмывы насыпи.

Назначение типа укрепления производится по величинам скоростей на выходе из дорожных труб по табл.3, в которой приводятся значения максимальных допускаемых (неразмывающих) средних скоростей течения воды для укрепленных русел в м/с.

В соответствии со значениями глубины и скорости на выходе из трубы принимаем материал укрепления № 4, табл. 3.

Однако, окончательное решение по назначению типа укрепления и глубины заложения предохранительного откоса или вертикального уступа возможно после определения максимальной глубины размыва, которую рассчитывают двумя способами.

 

Первый способ

где hвых - глубина потока на выходе из трубы;

Lмакс - расстояние от сооружения до створа с максимальным размывом;

Lрисб - длина рисбермы;

k - коэффициент, учитывающий ширину укрепления.

 

В соответствии с [4]:

 

k = 0.3

 

 

где укрепления типов 7, 8, 9 – рекомендуемые типы укреплений МИИТ. Тип 7 – укрепление без гасителей и растекателей потока состоит из короткой рисбермы (1), рис. 6, водобойного ковша (2), у которого один откос (предохранительный) является неразмываемым, а три других сложены естественным грунтом. Все откосы имеют крутизну 1:1.5. В водобойном ковше рекомендуется применять каменную наброску (5) со средним диаметром dср = 0.2 – 0.3 м. Тип 8 – сочетание 7 типа укрепления и двух рядов растекателей. Тип 9 – сочетание типа 8 с двумя рядами гасителей. В 8 и 9 типы укреплений входят гасители (3) и растекатели (4) потока. Длина растекателей равна длине рисбермы укрепления, а размеры гасителей приведены на рис.6. Укрепления типов 7, 8, 9 рекомендованы для водопропускных труб (прямоугольных и круглых), поэтому для круглых труб размеры отдельных элементов укреплений выражены величинами, в которые входит диаметр. Что касается прямоугольных труб, то вместо диаметра необходимо подставлять величину отверстия трубы b.

Таким образом, в нашем случае

 

Тип укрепления -7 8.50 м


U = 5.5

 

hр = 0.47 м

 

Второй способ

 

где A0 – коэффициент, учитывающий число отверстий сооружения:

A01 := 1.00 – для одноочковых труб;

A02 := 1.05 – для двухочковых труб;

A03 := 1.15 – для трехочковых труб;

μ := 2.5 – коэффициент увеличения расхода за счет водоворотных масс воды;

A := 0.5 – коэффициент, зависящий от кинематики потока в воронке размыва;

d – диаметр твердых частиц, мм;

bог – ширина водного потока при выходе из оголовка трубы, bог:= 1.8·D;

γтв:= 2.65·104 Н/м3 – удельный вес твердого материала, составляющего дно;

γ:= 104 Н/м3 - удельный вес воды.

 

При d:= 0.62 мм

hрв = 0.342 м

 

 

hраз = 0.406 м

Таким образом, глубина заложения предохранительного откоса должна быть не менее

hраз = 0.406 м м = 9/9/81

 


Далее определяем основные размеры укрепления:

 

D = 2.0 м

 

Ширина потока на выходе из оголовка трубы

 

B1 := 1.8 ·D B1 := 3.6 м

 

Длина рисбермы вдоль течения Lрб:=1.5·D Lрб = 3м

 

В нижнем бьефе гофрированной трубы без оголовка с вертикальным срезом, как в нашем примере, происходит растекание потока. При угле растекания в αр = 200

 

sin 200 := 0.342

 

Тогда ширина рисбермы Bрб:= 1.8·D + 2·Lрб·0.342 Bрб= 5.652

Bрб:= 6.00 м

 

 


В том случае, если студенту будет задан иной тип оголовка трубы, необходимо внести соответствующие коррективы в расчет. В том числе, ширину рисбермы определять аналогично рассмотренному случаю, но со своим значением αр, заданным преподавателем.

Длина водобойного ковша вдоль течения

Lк:= 5.50 м


Lк:= 2·1.5·(hраз+0.5)·D Lк= 5.436

 

 

Ширина водобойного ковша Bк:= 7·D Bк = 14м

 






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2017 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.