Расчет укреплений за трубами

Водный поток вытекает из трубы с высокой скоростью, которая в нижнем бьефе в зоне растекания потока V_p = 1,5V, где V – скорость воды в трубе = 3,40 м/с. В связи с этим неизбежен разлив в логу за укреплением, которое должно заканчиваться предохранительным откосом, заложенным глубже дна возможной ямы размыва Выполним расчет для трубы. Длина плоского укрепления за трубой считаем по формуле:

l_yкp = 3d = 3 * 1,5 = 4,5 м. (2.9)

Ширину плоского укрепления принимаем в_у = 7,5 м. Скорость воды в зоне растекания потока составит V_p= 1,5 V,

V_p= 1,5 * 3,4 = 5,1 м/с

При такой скорости в зоне растекания проектируем укрепление отводящего русла из бетонных плит. Толщина укрепления у выходного оголовка:

S = 0,35H,

S = 0,35* 1,73 = 0,60м.

Площадь плоского укрепления:

F = 1_укр * b_y = 4,5 * 7,5 = 35 м². (2.10)

Известно, что экономичнее устраивать короткие укрепления, заканчиваемые предохранительными откосами, над которыми и располагается яма размывов, безопасная, если низ откоса заложен ниже дна ямы на 0,5 м. Для определения глубины размыва за укреплением:

Δ h_p = 0,72Н.

l_укр / в – относительная длина укрепления;

Δ h_p / Н – относительная глубина размыва.

а = 40° – угол растекания воды для типового раструбного оголовка,

где b = d = 1,5 м.

l_yкp tg а / в = 4,5 * tg40 / 1,5 = 4,5 * 0,84 / 2 = 2,52 l_yкp = 4,5м. (2.11)

Этому значению соответствует Δh_p / H= 0,72 отсюда глубина размыва за укреплением h_p = 0,72Н = 0,72 * 1,73 = 1,24 м.

Глубина заложения предохранительного откоса:

h³ = h_p + 0,5 = 1,24 + 0,5 = 1,74 м.

Длина предохранительного откоса при его заложении 1:1 составит:

1_п = (1,74 + 1,74)*0,5 = 2,46 м, а площадь при ширине 7,5 м

F = 7,5 * 5,46 = 18,45 м².

Общая площадь укрепления нижнего бьефа:

F _ук = 35 + 18,45 = 53,45 м².

2.4 Расчет отверстия малого моста на ПК 161 + 00

Расчет выполняется на максимальный расход ливневых вод:

Q_л = 7,62 м^З/с по схеме свободного истечения.

1 Задаемся скоростью V_c = 3м/с, т. к. грунт суглинок и чтобы не происходило вымывания укрепляем дно под сооружением каменной наброской.

2 Вычисляем напор при известной V_c = 3 м/с,

Н = 1,5 * V_c² / g = 1,45 * 27 / 9,81 = 1,33 м. (2.12)

3 Определяем объем пруда при а =10 + 20 / 6 * i_o = 5000, по формуле:

W_np = а * Н³, то W_np = 5000 * 1,333 = 11763 м^З. (2.13)

По отношению W_np: W_л = 11763 / 12318 и при F < 10 км² λ = 1,0 и устанавливаем действительный расход проходящий через сооружение:

Q_c = λ * Q_л = 1,0 * 7,62 = 7,62 м²/с (2.14)

По формуле в = Q_c / 1,35 Н^3/2 (2.15)

находим отверстие моста:

в = 7,62 / 1,35 * 1,33 ^3/2 = 3,68 м.

Пользуясь таблицей о данных типовых мостах выбираем мост со сборным плитным пролетным строением h = 6 м и типовым отверстием в = 5,6 м.

Пересчитываем напор (глубину воды перед мостом) по формуле:

Н = 0,83 * (Q_c / в_о)^2/3 = 0,83 * (7,62 / 3,68)^2/3 = 1,34 м, (2.16)

при котором отметка горизонта подпертой воды ГПВ равна отметке лога плюс высота напора Н, т. е, ГПВ = 108,50 + 1,34 = 108,84 м. В связи с тем, что напор Н = 1,34 м и ранее определенный одинаковы, изменять тип укрепления нет надобности. Определяем минимальную высоту моста по формуле:

Н_м = 0,88 * Н + z + h_кон, (2.17)

где z – зазор от воды до низа пролетного строения z = 0,5 м. а при наличии корчехода 1,0 м, h_кон = 0,42 м.

Конструктивная высота принятого типа моста:

Н_м = 0,88 * 1,34 + 0,5 + 0,42 = 2,10 м.

Длина моста в нашем случае (сопряжение пролетного строения осуществляется с помощью заборных стенок) l_m = 6 м. Укрепление лога в пределах верхнего и нижнего бьефов, а также под мостом принято в виде каменной наброски, укрепление откосов насыпи на высоту:

Н + 0,25 = 1,34 + 0,25 = 1,59 м ≈ 2м – бетонными плитами.

Общая площадь укрепления на мостовом переходе F_ук = 280 м².

Таблица 2.1 – Технико-экономическое обоснование выбора варианта

Показатели	Вариант отверстий
Труба d =1,5м	Мост с пролетом 6м
Длина трубы без оголовков или мост, м	17,1 м	6 м
Расход ж /б на 1пм. тела фундамента трубы, мЗ	1,41	6 м
Расход ж/б на два оголовка, мЗ	24,0	-
Общий расход ж/б на устройство трубы, мЗ	48,1	-
Расход ж/б на однопролетный мост (Г-8,Ом), Н = 2,70 м на свайных опорах, мЗ	-	45,3
Удельная стоимость ж/б, руб/мЗ
Полная стоимость трубы или моста, руб.
Площадь укрепления, м2	106,9
Стоимость укрепительных работ, руб.
Общая стоимость, руб.	8258,0

Из таблицы видно, что наименьшая стоимость соответствует трубе Ø = 1,5 м. Так как труба по сравнению с мостом оказалась наиболее экономичной, то в проекте по трассе запроектированы металлические гофрированные трубы Ø = 1,5 м.