3.2.2.1. Пример расчета
Исходные данные
Расчетный расход 4,5 куб. м /с; уклон лога и уклон трубы - 0,005; высота насыпи - 2,2 м; труба круглая; оголовок трубы портальный; длина трубы 21 м; характеристики подводящего и отводящего каналов: -трапецеидального поперечного сечения с шириной по дну 2 м, заложение откосов 1,5, коэффициент шероховатости - 0,025, уклон - 0.005.
Решение
1. По условиям размещения в насыпи высота трубы должна быть не более 2,2 - 0,5 = 1,7 м. Принимаем трубу круглую трубу диаметром 1.5 м.
2. По формуле (3.28) определим полный напор перед трубой
=0,79 (по табл.3.5); = 0,65 (по табл.3.5).
Определим величины скоростного и пьезометрического напоров перед трубой.
81
Площадь потока
при подходе
Скорость потока
-
Скоростной
напор
Этой величиной можно пренебречь. Тогда
4. Определим глубину потока в сжатом сечении по формуле = 0,79* 1,5 = 1,185 м.
5.
Проверим возможность затопления сжатого
сечения по условию
.
Глубина равномерного течения в отводящем канале равна 0,97 м
.
Сжатое сечение не затоплено.
6. Нормальная и критическая глубины потока, определенные известными методами, для условий задачи равны соответственно 1,19 м и 1,13 м. Сопоставление этих глубин и глубины в сжатом сечении показывает, что глубина потока от сжатого до выходного сечения будет равна нормальной глубине , т, е., 1,19 м. Это означает также и то, что в трубе выполняются требование по обеспечению условий для пропуска небольших плывущих в потоке предметов.
7. Определяют глубину потока на выходе из трубы по формуле (3.24), которая необходима для обязательного расчета выходного участка водопропускного сооружения.
.
По табл.3.4 к
=
0,75;
n
= 0,5
3.3. Расчет выходных участков водопропускных сооружений
При проектировании дорожных водопропускных сооружений необходимо выполнить расчет комплекса сооружений, находящихся за выходными оголовками труб или конусами мостов.
При выполнении этих расчетов могут встретится два основных случая:
выходное русло размываемое, т.е. сопряжение его с бытовым логом (отводящим каналом) происходит с образованием воронки
82
размыва в конце сравнительно короткого укрепления;
выходное русло неразмываемое на всем протяжении потока до створа с бытовыми характеристиками.
В этом пособии рассмотрен случай - размываемое выходное русло, как наиболее распространенный в практике проектирования.
Исходными данными для этих расчетов являются гидравлические характеристики на выходе из труб и мостов (определение их приведено выше), а также данные о конструкции сооружения и топографические условия.
Расчеты нижнего бьефа при размываемых выходных руслах заключаются в определении гидравлических характеристик потока (скоростей и характера растекания) и глубины размыва за сооружениями, назначение размеров укреплений, заложения их концевых частей и, при необходимости, определении типов и размеров гасителей энергии.
Для определения ширины укрепления в его конце и глубины заложения концевой части рассчитывают глубину размыва за сооружениями, предварительно назначив тип выходного русла.
В настоящее время рекомендуется применять один из четырех типов выходных русел, схемы которых приведены на рис.3.11.
Рис.3.11 Типы выходных русел (1 - каменная наброска; 2 - укрепление; 3 - вертикальный уступ «зуб»; 4 - предохранительный откос)
Тип 1 - укрепление и вертикальная стенка(«зуб») в его конце. Широко распространен в мостах. Снижает глубину размыва, устойчиво поддерживает поверхностный режим сопряжения бьефов. Недостаток - сложность применения при большой глубине размыва в связи с потребностью больший ширины «зуба», так как он является одновременно подпорной стенкой.
Тип 2 аналогичен типу 1, но имеет за «зубом» каменную наброску; является одним из наиболее устойчивых против размыва типов.
83
Типы 1 и 2 рекомендуется применять при глубине размыва до 1,5 м.
Тип 3 - укрепление, заканчивающееся предохранительным откосом; применяется при небольшой загрузке труб или при плотных грунтах лога.
Тип 4 аналогичен типу 3 и отличается от него наличием каменной наброски на предохранительном откосе. Имеет хорошие показатели, которые могут быть улучшены путем устройства гасителя на выходе из трубы и ребра-рассекателя перед предохранительным откосом.