2020-10-12
139
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №1
«Гидравлический расчет водопропускной способности»
по дисциплине «Гидравлика и гидрология транспортных сооружений»
Выполнил: ст. гр. САД-14(а)
Николаев М. А.
Проверил: ассистент кафедры
«АДиА» Дьячковский М.П.
Якутск 2016 г.
| Лист |
| Дата. |
| Подп. |
| № докум. |
| Лист. |
| Изм. |
Для пропуска поверхностных вод под телом дорожной насыпи широко используются водопропускные трубы. На дорогах страны в настоящее время используются десятки тысяч водопропускных труб, отличающихся материалом изготовления, размером отверстия и формой сечения, типом оголовков уклоном и другими конструктивными особенностями.
Водопропускные трубы подразделяют по материалу - бетонные, железобетонные, металлические (обычно из тонкого гофрированного металла), по форме сечения - круглые, прямоугольные, овоидальные.
В настоящее время в основном применяют крутые (диаметром от 0,75 до 2,0м) и прямоугольные (отверстия от 1,0 до 6,0м) бетонные и железобетонные трубы, а также крутые металлические гофрированные грубы (диаметром 1,5; 2,0 и 3,0м).
Содержание
Введение. 2
1. Расчетная часть. 4
1.1 Вариант круглой бетонной гладкостенной трубы.. 4
1.2 Вариант прямоугольной бетонной гладкостенной трубы.. 8
Сравнение результатов. 9
Заключение. 10
| Лист |
| Дата. |
| Подп. |
| № докум. |
| Лист. |
| Изм. |
1.
| Лист |
| Дата. |
| Подп. |
| № докум. |
| Лист. |
| Изм. |
Запроектировать водопропускную трубу на автомобильной дороге, если расчетный расход Q=2,1 
/с, уклон трубы 
=0,022, высота насыпи 
=4,1м, ширина по верху 
=12,5м, крутизна откоса 1:1,5. Считать, что подтопление трубы со стороны нижнего бьефа отсутствует.
Требуется подобрать отверстие трубы и определить напор Н перед трубой, а также глубины и скорости на выходе из неё
При заданных исходных данных длина трубы составит:
= 
(с уклоном)
Рассмотрим последовательно три варианта водопропускной трубы с раструбным входным оголовком (
=20̊): круглой гладкостенной, прямоугольной гладкостенной, круглой гофрированной. В качестве расчётного принимаем безнапорный режим.
Вариант круглой бетонной гладкостенной трубы
1.1.1 Назначаем размер трубы из условия пропуска расчётного расхода при безнапорном режиме с допустимой степенью затопления входного оголовка по нормативным данным 
≤0,75. По табл.1 находим 
=0,305 при =0,75. Тогда минимальный размер трубы составит D= 
= = 
Принимаем ближайшее большее типовое значение D=1,5м.
| Лист |
| Дата. |
| Подп. |
| № докум. |
| Лист. |
| Изм. |
1.1.2 Устанавливаем, будет ли труба «длинной» или «короткой» гидравлическом отношении для этого следует сопоставить уклон трубы с критическим ik. Находим ik по ниже приведенному графику для бетонной трубы (nбет= 0,015). При 
.
Так как – труба при любой длине работает по типу «короткой».
1.1.3 Находим напор H перед трубой, принимая по таблице 2 m=0,33 и по рис.1 при ПQ.=0,29, bk/D=0,8 и bk=1,2м.
Таблица 2.
| Лист |
| Дата. |
| Подп. |
| № докум. |
| Лист. |
| Изм. |
Рисунок 1. График определения bk в круглой трубе
Убеждаемся, что относительно напор перед трубой 
, то есть режим безнапорный.
1.1.4 Проверяем возвышенные бровки полотна над подпертым 
при высоте насыпи Ннас=3,8м:
Требования технических условий выдержаны.
1.1.5 Определяем глубину и скорости на выходе из трубы.
Таблица 3.
Для расчета глубины на выходе из трубы (так как =0,29 < 
=1,2) при 
=0,93 (по табл.3) используем формулы:
При ПQ =0,26 по рисунку 2 
/D=0,5 и =0,5*D=0,5*1,5=0,75 м
| Лист |
| Дата. |
| Подп. |
| № докум. |
| Лист. |
| Изм. |
Рисунок 2. Определение критической глубины (
) в круглых трубах
Тогда 
=0,744*0,75=0,56 м.
При /D=0,56/1,5=0,37 по рисунку 3 
=0,26667; 
= 0,2667* 
=0,6 
; 
= 
= 
= 3,5 м/с
Рисунок 3.
| Лист |
| Дата. |
| Подп. |
| № докум. |
| Лист. |
| Изм. |
1.2.1 Назначаем размер трубы из условия обеспечения допустимой степени затопления входного оголовка при безнапорном режиме. По таблице 1 при 
/ 
=0,833 находим
= 0,58.
Задаемся высотой трубы 
= 1,5м и находим ширину трубы b:
= 
= 
=0,67;
b= 
=0,71 м.
Принимаем по таблице 4 ближайший больший стандартный размер трубы b=1 м.
| Лист |
| Дата. |
| Подп. |
| № докум. |
| Лист. |
| Изм. |
1.2.2 Устанавливаем, будет ли труба «длинной» или «короткой» в гидравлическом отношении. Находим критическую глубину
= 
= 
= 0,79 м.
Находим 
пo формуле Шези при n = 0,015: = 
;
Где: 
= 
=1*0,79=0,79 
; 
=b+2 =1+2*0,79=2,58 ;
= 
= 
=0,31 м.; 
= 
* 
= 
* 
= 54,67 
;
= 
=0,0076
Поскольку 
= 0,016 > = 0,0076 - труба любой длины работает в гидравлическом отношении по типу «короткой».
1.2.3 Находим напор Н перед трубой, принимая по таблице 2 m = 0,36
| Лист |
| Дата. |
| Подп. |
| № докум. |
| Лист. |
| Изм. |
= 
=1,2 м.
Убеждаемся, что режим безнапорный Н/ 
=1,2/1,5 =0,8<1,0.
1.2.4 Проверяем возвышение бровки полотна над подпёртым уровнем (
) при высоте насыпи = 3,8м:
Требования технических условий соблюдены.
1.2.5 Определяем глубины и скорости на выходе из трубы.
При < 
= 0,8 (по таблице 3) глубину на выходе находим по формуле: 
= 
f(),
Где =0,88 (по таблице 3) и по формуле:
f()= 
= 
=0,77
=0,69* =0,69*0,79=0,55 м.
= 
= 
= 
= 3,82 
