Пиши Дома Нужные Работы

Обратная связь

Расчет круглых водопропускных труб

(документ - шаблон РКВТ)

 

И с х о д н ы е д а н н ы е:

N: = 40

 

 


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

bнас: = 7.6 м = 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


(0.01; 0.02; 0.05)

 

Труба круглая железобетонная

αр : = 200 = 9/9/81


Тип оголовка – раструбный (10)

 

Расчетный расход воды Qр := 2 + 0.1·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; 0.020)

 

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 = 17.5 м = 9/9/81


𝓁т: = bнас+Hнас· mотк· 2

 

2. Находим отверстие трубы D

 

Согласно инструкции ВСН 176 – 78 круглые 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 ≤ 1.0,

 

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

 

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

 

Таблица 6

Параметры расхода ПQ для круглых труб

 

Тип оголовка ПQ(р) ПQ(макс)
Без оголовка 0.243 0.410
Портальный 0.257 0.440
Раструбный с αр = 20° 0.303 0.495
Раструбный с αр = 10° 0.272 0.460
Раструбный с коническим звеном 0.357 0.600

 



ПQ(р): = 0.303 = 9/9/81
ПQ(макс): = 0.495 = 9/9/81


По табл. 6 находим

 

 

2.2. Определяем диаметр трубы

Dр = 1.449 м

 

Dмакс = 1.323 м

 

Типовые значения диаметров круглых водопропускных труб: 1.0; 1.25; 1.5; 2.0. Полученное по формулам значение диаметра округляем до ближайшего большего типового

 

D : = 1.5 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.р := 0.229· - 0.2575· + 0.0986 · ПQ(р) + 0.0074

 

iк.р = 0.02

 

iк.макс := 0.229· - 0.2575· + 0.0986·ПQ(макс) + 0.0074

 

iк.макс = 0.021

 

 

iк1: = 0.021 = 9/9/81
Принимаем наибольшее значение

 

Уточняем значение критического уклона в зависимости от величин диаметра трубы и коэффициента шероховатости по формуле

 

iк = 5.678 · 10-3.

 

Если iк ≤ iт труба считается короткой в гидравлическом отношении. Условие выполняется, так как 0.005678 < 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

Если труба «длинная», то определение напора перед трубой производится по формуле

где hт– высота трубы , м;

𝓁т– длина трубы, м;

Hд – напор перед «длинной» трубой, м;

H – напор перед точно такой же, но «короткой» трубой, м;

Значения расчетных коэффициентов приведены в табл.7

 

Таблица 7

Значения расчетных коэффициентов

 

Тип оголовка Расчетные коэффициенты
m μп εп
Без оголовка 0.31 0.56 0.66
Портальный с конусами 0.31 0.65 0.79
Коридорный 0.32 0.58 0.79
Воротниковый с αр = 0° 0.31 0.62 0.75
Раструбный с αр = 10° 0.33 0.66 0.79
Раструбный с αр = 20° 0.33 0.69 0.79
Раструбный с αр = 30-45° 0.33 0.70 0.79

 

Уточняем параметры расходов:

ПQ(р): = 0.278 = 9/9/81
ПQ(р) = 0.278

ПQ(макс): = 0.361 = 9/9/81

ПQ(макс) = 0.361

 

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

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

+ D· (356.1· – 100.42· ПQ(р)2 + 13.629 · ПQ(р) + 0.0661)

 

bк.р = 1.154 м

 

bк.макс := D· (-189.76· + 559.51· – 639.09 · ) … + D· (356.1· – 100.42· + 13.629 ·ПQ(макс) + 0.0661)

 

bк.макс = 1.213 м

 

4.2. Определяем подпертую глубину H

 

По табл.7 находим коэффициент расхода m: = 0.33.

 

Если труба короткая, как в нашем случае:

 

Нр: = 1.265 м м = 9/9/81
Hр = 1.265

Нмакс: = 1.457 м м = 9/9/81
Hмакс = 1.457

Если труба длинная:

hт: = D

Hд.р = 1.221 м

 

Hд.макс = 1.398 м

 

5. Находим возвышение бровки полотна над подпертым уровнем ∆бп

 

Для короткой трубы:

 

бп.р: = Hнас – Hрбп.р = 2.035 м

 

бп.макс: = Hнас – Hмаксбп.макс = 1.843 м

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

 

Для длинной трубы:

бп.р.д: = Hнас – Hд.рбп.р.д = 2.079 м

 

бп.макс.д: = Hнас – Hд.максбп.макс.д = 1.902 м

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

 

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

 

Vвых.р:= Vвых.(iт,D,ПQ(р)) Vвых.р = 4.194 м/с

 

Vвых.макс:= Vвых.(iт,D,ПQ(макс) Vвых.макс = 4.442 м/с

 

Окончательно принимаем наибольшее значение

Vвых: = 4.442 м/с = 9/9/81

 

 

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

 

 

hвых.р:= hвых(iт,D, ПQ(р)) hвых.р = 0.54 м

hвых: = 0.63 м м = 9/9/81


hвых.макс:= hвых(iт,D, ПQ(макс) hвых.макс = 0.63 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


U = 5.5

 

hр = 0.559 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 в 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 = 0.456 м    

 

hраз = 0.507 м  

 

Таким образом, глубина заложения предохранительного откоса должна быть не менее

hраз = 0.507 м

 


Далее определяем основные размеры укрепления:

 

D = 1.5 м

 

Sin20°:= 0.342

 

Ширина потока на выходе из оголовка трубы

 

B1:= 1.8·D B1 = 2.7 м

 

Длина рисбермы вдоль течения Lрб:= 1.5·D Lрб = 2.25 м

Lрб := 2.50 м  

 

 

Ширина рисбермы Bрб:= 1.8 · D + 2 · Lрб · 0.342 Bрб = 4.41 м

Bрб: = 4.5 м  


 

 

Ширина водобойного ковша Bк:= 7·D Bк = 10.5 м

 

Длина водобойного ковша вдоль течения

 

Lк:= 2 · 1.5 · (hраз + 0.5) · D Lк = 4.53 м

 

Lк := 5.00 м  

 

 


ПРИЛОЖЕНИЕ 1

 

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

 

№ варианта Значение N Тип трубы Тип оголовка № варианта Значение N
    Прямоугольные       Портальный
  Воротниковый
  Раструбный с αр = 100
  Раструбный с αр = 200
  Раструбный с αр = 450

 

Продолжение ПРИЛОЖЕНИЯ 1

 

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

 

№ варианта Значение N Тип трубы Тип оголовка № варианта Значение N
    Круглые       Портальный
  Без оголовка
  Раструбный с αр = 100
  Раструбный с αр = 200
  Раструбный с коническим звеном

Продолжение ПРИЛОЖЕНИЯ 1

 

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

 

№ варианта Значение N Тип трубы Тип оголовка № варианта Значение N
    Гофрированные       Портальный
  Без оголовка
  Раструбный с αр = 100
  Раструбный с αр = 200
  Раструбный с коническим звеном

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Лупина Т.А., Симонов К.В. Гидравлический расчет напорных трубопроводов: Учебное пособие. – М.: МИИТ, 2008. – 214 с.

2. Пособие по гидравлическим расчетам малых водопропускных сооружений/ ВНИИ транспортного строительства (ЦНИИС), Главное управление проектирования и капитального строительства (ГУПиКС) Минтрансстроя СССР.-М.: Транспорт, 1992, 408 с.

3. Технология железнодорожного строительства: Учебник для ВУЗов/ Э.С. Спиридонов, А.М. Призмазонов, А.Ф. Акуратов, Т.В. Шепитько; под ред. А.М. Призмазонова, Э.С. Спиридонова – М.: Желдориздат, 2002. – 631 с.

4. В.Н. Муравьев, Ю.В. Писарев. Гидравлические расчеты дорожных водопропускных сооружений и неравномерного движения воды в руслах, стесненных сооружениями мостового перехода: Методические указания к расчетно-графическим работам. - М.: МИИТ, 1981. – 24 с.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ
1. Общие сведения о наличии малых водопропускных сооружений на железных дорогах России  
2. Методика автоматизированного расчета водопропускных труб  
  2.1.Сопряжение подходных устройств с трубами и режимы протекания потока внутри труб.  
  2.2.Автоматизация расчетов.
  2.3. Расчет прямоугольных водопропускных труб.
  2.4. Расчет гофрированных водопропускных труб.
  2.5. Расчет круглых водопропускных труб.
ПРИЛОЖЕНИЯ
ЛИТЕРАТУРА
СОДЕРЖАНИЕ

 






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.