Расчет размеров и количества труб

Расчет ведем по источнику: Cавкин А.А., Федоров С.В. Гидрология. СПб.: СПбГАСУ, 2010. – С. 68 – 71.

Диаметр трубы рекомендуется назначать, исходя из условия пропуска расхода Q = 81,51 м³/с с наполнением трубы не более 0,8 высоты ее проходного сечения. Эта рекомендация основана на том, что в процессе эксплуатации возможны отклонения от расчетных условий (например, заиливание труб), что может привести к подъему уровня воды в трубе.

Расчет размеров трубы с достаточной для практических целей точностью выполняется на основе формулы:

Q = S·V,

где S - площадь живого сечения потока при неполном заполнении трубы;

V – скорость воды в трубе.

Выписываем стандартные внутренние размеры заданных прямоугольных труб (рис. 2), уменьшаем высоту до 0,8·h согласно вышеприведенной рекомендации, вычисляем площадь проходного сечения, смоченный периметр, гидравлический радиус, расход через одну трубу, сведем результаты в табл. 1.

Таблица 1

Подбор труб прямоугольного сечения

Внутренние размеры трубы	Уменьш. высота 0,8h (м)	Площадь проходного сечения S = 0,8bh (м²)	Смоченный периметр Р = 2b + 1,6h (м)	Гидравлический радиус R = S/P (м)	Коэффициент Шези	Скорость потока (м/с)	Расход Q = SV (м/с)
Ширина b (м)	Высота h (м)
1,00	1,50	1,20	1,20	4,40	0,27	52,67	0,72	0,87
1,25	1,50	1,20	1,50	4,90	0,31	54,00	0,79	1,19
1,50	2,00	1,60	2,40	6,20	0,39	56,20	0,93	2,23
2,00	2,00	1,60	3,20	7,20	0,44	57,61	1,01	3,23
2,50	2,00	1,60	4,00	8,20	0,49	58,89	1,09	4,36
3,00	2,50	2,00	6,00	10,00	0,60	60,81	1,25	7,48
4,00	2,50	2,00	8,00	12,00	0,67	61,98	1,34	10,72

Рис. 2. Эскиз водопропускной трубы прямоугольного сечения.

В табл. 1 скорость воды в трубе определяем по формуле Шези:

где коэффициент Шези;

n = 0,015 – коэффициент шероховатости для заданных железобетонных труб;

0,18 – показатель степени.

Из полученных результатов принимаем 8 труб размером 4,00 х 2,50 м, которые обеспечивают суммарный расход 8·10,72 = 85,76 м³/с (требуется Q = 81,51 м³/с).

Расчет длины труб.

Для расчета длины труб изображаем на рис. 3 поперечное сечение насыпи заданной автомобильной дороги. На рисунке обозначено:

· 15 м – заданная ширина насыпи по верху;

· 5,2 м – заданная высота насыпи.

· 5,2·1,5 = 7,8 м – заложения откосов;