3.3.4. Назначение основных размеров выходных русел

Для назначения основных размеров выходных русел предварительно определяют гидравлические характеристики потока в нижнем бьефе (максимальные скорости на укреплении, границы растекания потока), принимают длину укрепления, выбирают тип выходного русла и вычисляют глубину размыва.

Длину укреплений обычно назначают конструктивно: - для труб , для мостов 2,0 - 2,5 м, поскольку оптимальной является минимальная длина укрепления.

Рекомендации по назначению типов выходных русел приведены в § 1 настоящей главы.

Глубину размыва для водопропускных сооружений автомобильных дорог рассчитывают только на расчетный расход.

Вначале определяют максимальную глубину размыва в выходном русле без каменной наброски.

Если окажется > 1,5—-2,0 м, а для труб больших отверстий ( > 3,0м) больше 2,5 м, то переходят на выходные русла с каменной наброской (типы 2 и 4).

Варьируя объем камня в рисберме, можно существенно уменьшить глубину размыва.

Оптимальный диаметр камня в наброске определяют по формуле (3.54).

100

Если выходные русла типов 2 и 4 не обеспечивают глубин размыва в пределах 1,5—2,0 (2,5) м, то применяют гасители

Если при этом глубина размыва оказывается слишком большой - увеличивают отверстие сооружения.

На основании найденных гидравлических характеристик потока в нижнем бьефе и по глубине размыва устанавливают рациональные размеры выходных русел

Тип укрепления подбирают по величине наибольших скоростей на укреплении, сравнивая их с допускаемыми для различных типов укреплений (см. прил.6.4, 6.6).

Глубину заложения концевой части укреплений (предохранительного откоса или «зуба») назначают по глубине размыва.

Длину укрепления L принимают в предварительных расчетах. При свободном растекании ширину укрепления назначают:

а) на всей длине, за исключением концевого участка, по величине растекания [см. формулу (3.29)] с запасом с каждой стороны по 1,0 м-,

б) на концевом участке по формуле

но не менее ширины растекания. (3.55)

Здесь - минимальная ширина укрепления, соответствующая ширине воронки размыва в створе конца укрепления;

К — коэффициент формы воронки размыва (см. рис.3.16);

- коэффициент, равный 3,0 при предохранительном откосе и равный 3,6 - при вертикальном зубе.

При несвободном растекании ширину укрепления на всей длине определяют по формуле

(3.56)

При степени подтопления принимают

В узких логах принимают равной ширине лога.

Камень укладывают по всей ширине укрепления в приготовленный котлован так, чтобы верх находился не менее чем на 0,5 м ниже поверхности земли.

Рациональные типы и размеры выходных русел могут быть выбраны лишь на основании технико-экономического сравнения вариантов выходных русел.

101

. 3.3.4.1. Пример расчета

Исходные данные.

Подобрать тип выходного русла для трубы диаметром 1,5 м с раструбными оголовками = 20° (ширина раструба = 3,10 м) на проектируемой автомобильной дороге III категории. Лог — широкий ( ); растекание потока из сооружения — свободное. Грунт лога — однородный среднезернистый песок со средним диаметром частиц = 1 мм.

Из произведенных гидрологических расчетов известно, что гидрограф расчетного паводка в сооружении - треугольной формы с временем подъема = 16 мин и спада = 32 мин', расход на пике расчетного паводка .

Решение.

1. Определяем максимальную глубину размыва в грунте лога.

Принимаем наименьшую по конструктивным соображениям длину укрепления L = 2D = 3,0 м.

Предварительно по формуле (3.31) находим эталонный расход , а по табл. 3.12 масштабный коэффициент = 0,82.

Теперь по формуле (3.35) вычисляем предельную глубину размыва в грунте лога

м.

Для выходного русла с предохранительным откосом (тип 3) = 1, а следовательно, = 2,76м', для русла же с вертикальным зубом в конце укрепления (тип 1) = 0,6 и = 2,76 * 0,6 = 1,65м.

Для определения максимальной глубины размыва находим время воздействия расхода Q = 2,7 , эквивалентное продолжительности гидрографа расчетного паводка. При треугольном гидрографе

ч.

102

Результаты определения глубины размыва по формуле (3.33) для двух типов выходных русел сведены в таблицу.

Тип выходного русла
С предохрани-тельным откосом	7,9	0,885	0,70	0,285	0,60	1,65
С предохрани-тельным «зубом»	1,67	0,885	0,15	1,3	0,76	1,25

2. Определение ширины и типа укрепления.

Так как укрепление короткое ( = 3,0 м), принимаем его в плане прямоугольным.

По формуле (3.56) получаем ширину укрепления.

а) Для выходного русла с предохранительным откосом

б) Для выходного русла с вертикальным «зубом»

При вычислении коэффициенты определены по рис.3.16

Рассчитанная ширина укрепления не должна быть меньше ширины растекания в конце укрепления, определяемой по формулам (3.29)

а) Для выходного русла с предохранительным откосом

б) Для выходного русла с вертикальным «зубом»

103

Для определения типа укрепления находим скорость потока на выходе из трубы без конического звена при безнапорном режиме, уложенной с уклоном

Согласно п.3.3.1. максимальная скорость потока на укреплении По прил.6.4 находим тип укрепления - монолитное бетонное укрепление (бетон марки 110).

2. Определение максимальной глубины размыва в камне.

Поскольку полученные максимальные глубины размыва оказались меньше 2 м, то по конструктивным соображениям можно этим ограничиться. Однако для выбора оптимального по стоимости типа укрепления следует рассмотреть вариант с каменной наброской. Назначим максимальную глубину размыва выходного русла с вертикальным «зубом» равной 0,4 м. Определим необходимый удельный объем, имеющегося камня крупностью =0,20 м

По результатам произведенным расчетов можно принять вариант входного русла с вертикальным «зубом» со следующими характеристиками:

- длина укрепления 3,0 м;

- ширина укрепления - 7,5 м;

- глубина заложения «зуба» -1,2*0,4=0,5 м;

- удельный объем камня -