СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ
ВОДОСБОРНОЙ ПЛОЩАДИ 5
2 ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 6
3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МАЛОГО
МОСТА 9
4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБ
(БЕЗНАПОРНОЙ, ПОЛУНАПОРНОЙ, НАПОРНОЙ) 12
5 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
ФИЛЬТРУЮЩЕЙ НАСЫПИ 15
6 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАНАВ 17
7 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ
ИСТОЧНИКОВ 19
1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ВОДОСБОРНОЙ ПЛОЩАДИ
площадь водосборного бассейна на треугольники и рассчитываем каждый треугольник
по формуле
F= Öр(р-а)(р-в)(р-с)
, р=а+в+с/2 (1.1)
Где: F-
площадь , р- полупериметр треугольника, а,в,с- стороны треугольника.
F1=Ö0,144(0,144-0,074)(0,144-0,125)(0,144-0,09)=
0,329 км2 (1.2)
F2=Ö0,135(0,135-0,09)(0,135-0,054)(0,135-0,127)=
0,206 км2 (1.3)
F3=Ö0,139*0,012*0,053*0,074=
0,255 км2 (1.4)
Складываем площади и
получаем общую площадь водосборного бассейна
F= 0,329+0,206+0,255= 0,79 км2 (1.5)
5
2
ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
2.1 Определяем
расход Qл3%
Qл= 16,7*Ар*ар*F*j*Ki*Кф,
м3/с (2.1)
Расчетная интенсивность осадков
Ар= ач*Кт
, мм/мин (2.2)
ливневый район №4 ,
Где, ач- часовая интенсивность осадков;
Кт – коэффициент редукции часовой
интенсивности осадков;
ач= 0,74 (по таблице 1, страница 4),
Кт= 1,60 (по таблице 2, страница 4),
По формуле 2.2 расчетную
интенсивность осадков
Ар= 0,74*1,60=
1,12 мм/мин
Склоновый сток
ар= а0*d (2.3)
где, а0- коэффициент стока при полном насыщении
почвы влагой (по таблице 3, страница 4);
а0= 0,65
d-
коэффициент, учитывающий естественную аккумуляцию стока,
d= 1-g*b*П (2.4)
где, g - коэффициент проницаемости почво-грунтов (по таблице 6,
страница 4),
g= 0,15
b-
коэффициент, учитывающий состояние почво-грунтов (таблица 7, страница 5),
b= 1,0
П- поправочный коэффициент на
редукцию проницаемости (таблица 10-11, страница 5),
П=
1,0
По формуле 2.4 рассчитываем
коэффициент d
d= 1-0,15*1*1= 0,85
по формуле 2.3 рассчитываем
склоновый сток
ар= 0,65*0,85=
0,55
Коэффициент редукции
максимальных расходов (таблица 4, страница 4),
j= 0,57
Коэффициент крутизны
водосборного бассейна Кi,
для чего рассчитываем уклон лога
Iл= (Нвтл-Нтр)/L (2.5)
Где, Нвтл-
высшая точка лога
Нвтл=172,5
Нтр- точка сооружения
Нтр=
167,5
L- длина
лога
L= 1240 м
Рассчитываем по формуле 2.5
уклон лога
Iл=
(172,5-167,5)/1240= 0,004= 4%0
Тогда по таблице 5, страница 4
находим
Кi= 0,78
Коэффициент, учитывающий форму
водосборной площади, Кф 6
Принимаем форму водосборной площади в виде треугольника.
Принимаем поправочный
коэффициент DФ, для чего находим L2/F
L2/F=1,242/7,9=0,19
По таблице 8,
страница 5 находим поправочный коэффициент
DФ= 0,98
по формуле 2.6 рассчитываем
коэффициент Кф
По формуле 2.1 рассчитываем
расход
Qл3%= 16,7*1,12*0,55*0,79*0,57*0,78*0,70=
2,5 м3/с
2.2 Определяем
расход от талых вод, Qсн
Qсн= [Кд*hp*F/(F+1)n]*Коз*Кл.б. (2.7)
Определяем коэффициент дружности
половодья, Кд
Для чего определяем категорию рельефа:
a= iл/iтип (2.8)
iтип=25/ÖF+1=25/Ö0,79+1=18,66 %0 (2.9)
тогда по формуле 2.8 получаем
a= 4/18,66= 0,21
0,21<1, значит категория рельефа- III
По таблице 14, страница 6
находим коэффициент Кд
Кд= 0,006
Определяем расчетный слой
суммарного стока,hр
hр=К*h0 (2.10)
где, К- модульный коэффициент
К=Сv*Ф+1 (2.11)
где, Сv- коэффициент вариации слоя стока,
определяется по приложению 3, страница 3
Сv= 0,3
Ф- отклонение кривой ВП от среднего
значения Сv= 1, находим по таблице 16, страница 6, для чего рассчитываем
коэффициент асимметрии Сs
Сs= 3 Сv= 3*0,3= 0,9
Далее
Ф=
2,45
По формуле 2.11 рассчитываем
модульный коэффициент
К=
0,3*2,45+1= 1,73
h0 – исходная
величина стока, соответствующая конкретному территориальному району.
Принимается по приложению 2, страница 2.
h0= 180 мм
Так как грунты глинистые, то
h0=180*1,1= 198 мм
По формуле 2.10 рассчитываем hр
hр= 1,73*198= 342,54
По формуле 2.7
рассчитываем расход от талых вод
Qсн= 0,006*342,54*0,79/(0,79+1)0,25= 1,62/1,16= 1,4 м3/с
7
2.3 С учетом аккумуляции стока
Вычерчиваем живое сечение
168,75-165,5= 3,25
iАС= 1/0,0178= 56
iВС=
1/0,0089= 112
|
Определяем объем дождевого стока
W= 1000*Ар*ар*F*tф (2.12)
Где, tф- расчетная продолжительность осадков,
формирующих ливень часовой продолжительности. Определяется по таблице 12,
страница 5
tф= 30 мин
Тогда
W= 1000*1,12*0,55*0,79*30= 14599 м3
Определяем объем пруда
Wп= 220*В*h2/i0 (2.13)
Для Qр= 2,5ÞVдоп= 0,5
м/с
Отсюда находим площадь сечения
пруда
w= Q/V=2,5/0,5= 5 м2 (2.14)
глубину пруда
Далее, по формуле 2.13,
рассчитываем объем пруда
Wп= 220*34*0,22/4= 75 м3
Определяем расход с учетом
аккумуляции
Qак= Qл[1- (Wп/W)0.75]= 2,5[1-(75/14599)0,75]= 2,45 м3/с (2.16)
Вывод: погрешность составляет
менее 5%, аккумуляцию учитывать не надо. Следовательно принимаем Qр= 2,5 м3/с.
8
3
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МАЛОГО МОСТА
|
Qл= Qр= 2,5 м3/с
n= 0,033 m= 0,46
Продольный
уклон лога 4 %0=
=
0,004
Грунт
- глины
бытовой глубиной
hб= m3ÖК/I (3.1)
где, m-
русловой коэффициент. Он определяется по таблице 1, страница 7
m= 0,45
расхода. Определяется по формуле
К= Qр/Öiл= 2,5/Ö0,004=
39,7 м3/с (3.2)
I- сумма
котангенсов
I= m+n= 1/0,0178+1/0,0083= 56+112=
168 (3.3)
рассчитываем по формуле 3.1 бытовую глубину
hб= 0,463Ö39,7/168=
0,29 м
Определяем пропускную
способность живого сечения
Q= w*V (3.4)
где, w- площадь живого сечения
w= (hб2/2)I=(0,292/2)168=
7,06 м2 (3.5)
V= СÖR*i (3.6)
где, С- коэффициент Шези.
Определяется по рисунку 5, страница 7, для чего находим гидравлический радиус R
R= hб/2=
0,29/2= 0,15 (3.7)
Определяем коэффициент Шези
С=
15
По формуле 3.6 определяем
скорость потока
15Ö0,15*0,004= 0,37 м/с
Далее по формуле 3.4 определяем
пропускную способность
Q= 7,06*0,37= 2,6 м3/с
Расхождение между Q и Qр составляет меньше 5%, следовательно принимаем
Qр= 2,5 м3/с
Строим таблицу w= ¦(hб)
hб | w | С | R | Q |
0,24 | 4,84 | 13 | 0,12 | 1,4 |
0,29 | 7,06 | 15 | 0,15 | 2,6 |
0,34 | 9,71 | 17 | 0,17 | 4,3 |
9
hб м Q м3/с 5 4 1 0,35 0,30 0,25 0,20
график по данным таблицы (рисунок 2, страница 7)
По исходному расходу Q= 2,5 м3/с определяем бытовую глубину hб= 0,28 м
Делаем проверку расхождения не более 5%
Для hб= 0,28 м Þ Q= 2,17 м3/с
Расхождение 5% 2,5*0,05=
0,125; 2,5-2,17= 0,33 – условие выполнено.
Определяем критическую глубину
hк= aV2/g (3.8)
где, V- скорость течения воды в
потоке
где, Vдоп- допускаемая скорость течения воды в зависимости от
глубины потока. Находим по таблице 2, страница 7.
Vдоп= 3 м/с
По формуле 3.9 определяем V
2,33 м/с
По формуле 3.8 определяем hк
hк= 1*2,332/2*9,81=
0,26 м
Определяем форму водослива
hк< hб
следовательно форма водослива – затопленная.
|
Определяем ширину моста В
В= Qр/m hбV (3.10)
где, m-
коэффициент сжатия потока
m=0,8 %
По формуле 3.10
В= 2,5/0,8*0,28*2,33=
4,8 м
10
Вычисляем величину подпора воды перед сооружением
Н= hб+V2/2gj2=
0,28+2,332/2*9,81*0,952= 0,59 м (3.11)
где, j- скоростной
коэффициент
j =
0,95 %
Рисунок 3.3
Расчетные схемы железобетонного моста с вертикальными стенками устоев
Определяем высоту моста
Нм= Н+Г+С (3.12)
где, Г- подмостовый габарит, для несудоходной реки Г= 0,25
м
С- высота строительной конструкции, определяется по
приложению 3, страница 7
С= 0,46 м
По формуле 3.12
Нм= 0,59+0,25+0,46= 1,3 м
Определяем длину моста
L=
В+2mH+2а+2Р (3.13)
где, а- расстояние от вершины конуса до вершины моста, а=
0,15-0,5 м
Р- величина зазора, не менее 10 см
Тогда по формуле 3.13
L=
4,8+2*1,5*1,3+2*0,1+2*0,5=
9,2 м
Вывод: Величина типового пролета больше, чем
величина пролетного, следовательно скорость не уточняем.
11
4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ
РАСЧЕТ ТРУБ
4.1 Безнапорный режим
Коэффициент накопления трубы S=H/d £ 1,2
Тип оголовка – I
n= 0,013
Рисунок 4.1
Безнапорный режим протекания воды в трубе
Подбираем параметры трубы
Если d= 1 м, то по таблице
2,страница 8, при Qр=
2,5 м3/с, Н= 2,47 м
S=
2,47/1,0= 2,47 > 1,2
Следовательно d= 1 не принимаем.
Если d= 1,5 м, то Н= 1,30 м, тогда
S=
1,30/1,5= 0,87 < 1,2
Следовательно условие выполнено. Назначаем диаметр d= 1,5 м.
По таблице 3, страница 8 находим скорость течения потока в
трубе
V=
2,9 м/с
Определяем высоту сжатия потока воды в трубе при входе
hсж= 0,78hк (4.1)
где, hк- критическая глубина потока воды в трубе, определяется в
таблице 1, страница 8 по соотношению hк/d. Для этого
надо найти соотношение Q2/gd5
Q2/gd5= 2,52/9,81*1,55= 0,28 (4.2)
Отсюда hк/d= 0,40 ,
следовательно
hк= 0,40*1,5=
0,6 м (4.3)
По формуле 4.1 определяем
hсж= 0,78*0,6= 0,47 м
Находим соотношение
hсж/d=
0,47/1,5= 0,31 (4.4)
Отсюда, по таблице 1, страница 8 определяем площадь сжатия
потока воды в трубе
wсж=
0,196d2=
0,196*1,52=
0,44 м2 (4.5)
Определяем величину подпора воды перед сооружением
Н= hсж+ Q2/2gj2wсж2= 0,47+2,52/2*9,81*0,572*0,442=
5,7 м (4.6)
Находим скорость потока воды на выходе
Vвых= Qр/wвых (4.7)
Где, wвых- площадь потока воды на выходе,
определяется как wвых= ¦(hвых)
Находим критический уклон
iк= Q2/wк2Ск2Rк (4.8)
Проверяем условие iл= i0 £ iк
Для чего определяем соотношение
hк/d= 0,6/1,5= 0,4 (4.9)
по таблице 1, страница 8 находим:
wк=
0,293d2=
0,293*1,52=
0,66 м2 (4.10)
Rк= 0,214d= 0,214*1,5= 0,32 м (4.11)
Определяем коэффициент Шези
Ск= 66
Тогда по формуле 4.8
iк= 2,52/0,662*662*0,32=
0,010= 10%0
0,010>0,004
следовательно условие выполняется. Тогда
hвых= (0,8+0,85) hк= (0,8+0,85)0,6= 0,99 м (4.12)
определяем соотношение
hвых/d= 0,99/1,5= 0,66
по таблице 1, страница 8 определяем
wвых=
0,540d2=
0,540*1,52=
1,22 м2
Далее по формуле 4.7 определяем скорость на выходе
Vвых= 2,5/1,22= 2,05 м/с
Вывод: Vвых= 2,05 м/с , то по приложению 1,
таблице 1, страница 9, укрепление производим одиночным мощением на мху (слой
мха не менее 5 см) из булыжника размером 15 см.
4.2Полунапорный режим протекания воды в дорожных трубах
Рисунок 4.2
Полунапорный режим протекания воды в дорожных трубах
По таблице 2, страница 8 находим Н
Н= 2,47
Отсюда
S=
Н/d= 2,47/1= 2,47>1,2 (4.13)
Следовательно условие выполнено.
Находим скорость течения (смотри предыдущие расчеты)
V=
5,1 м/с
Рассматриваем условие i0 ³
iw
iw= Q2/wт2Ст2Rт (4.14)
где, Rт- гидравлический радиус, находится по формуле
Rт= Rт/2= ¼= 0,25 м (4.15)
По таблице 1, страница 8 находим
wт=
0,332
Ст= 62
Отсюда по формуле 4.14 находим
iw= 2,52/0,3322*622*0,25= 0,059
i0 <
iw
Вывод: Условие не выполняется, следовательно
последующий расчет в данном режиме бесполезен.
13
4.3 Напорный режим
Коэффициент наполнения трубы- отношение S=
Н/d > 1,4 ,
условие i0 < iw.
Задаемся ориентировочной длиной трубы 24 м, диаметр 1 м,
тип оголовка I (по таблице 2).
Рисунок 4.3
Напорный режим протекания воды в дорожных трубах
По таблице 2, страница 8 выводим соотношение S= Н/d= 2,47/1= 2,47>1,4- условие выполнено.
Находим скорость течения воды
V=
2,7 м/с
Определяем по формуле 4.14
iw= Q2/wт2Ст2Rт= 2,52/0,3322*622*0,25= 0,059>0,004
i0
< iw- следовательно
условие соблюдается.
Определяем величину подпора воды
Н= Нзад+L(iw- i0 )=
2,47+24(0,059-0,004)= 3,79 м (4.16)
Определяем скорость на выходе при Е= 0,6…0,9
Vвых= Q/Еwт=
2,5/0,9*0,332= 8,3 м/с (4.17)
Вывод: По показателям скорости на выходе и
укрепления русла трубы выбираем безнапорный режим, как более экономичный.
14
5 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ
РАСЧЕТ ФИЛЬТРУЮЩЕЙ НАСЫПИ
(насыпь напорная)
Дано: i0= 0,004; Qр= 2,5 м3/с;
грунт- глины; В= 8; m= 1,5; дорожный строительный
материал- камень круглый Æ 40 см
Рисунок
5.1 Напорная фильтрующая насыпь
Принимаем высоту насыпи Нн= 4,0 м;
скорость течения по формуле Дарси
V= КфÖI (5.1)
Н h
Где, Кф- коэффициент
фильтрации, определяем по таблице 1, страница 9 в зависимости от среднего
диаметра камней и их характеристики.
Кф= 0,50 м/с
Где, Вниз-
ширина насыпи по низу; hб- бытовая глубина воды на выходе; Н- глубина подпора воды
перед входом; i0-
естественный уклон в месте перехода (i0>0).
Определяем ширину насыпи по низу
Вниз= В+2m Нн+2а=
8+2*3*4+2*0,5= 33 м (5.2)
Проверяем условие устойчивости основания на
неразмываемость
Н £ Вниз/С1= 33/3,5= 9,43 м
Где, С1-
опытный коэффициент, зависящий от вида грунта. Определяется по таблице 2,
страница 9.
Находим бытовую глубину. Для этого определяем
пьезометрический уклон (формула 3.3)
I=
70/7,5+140/7,5= 28
Находим модуль расхода (формула 3.2)
По таблице 1, страница 7 находим русловой коэффициент
m=
0,55
Далее по формуле 3.1 определяем бытовую глубину
Находим площадь поперечного сечения
2,5/0,5Ö[(3,5-0,62)/33]+0.004= 16,7 м2 (5.3)
Находим высоту каменной наброски
w= mср*Нкн2 (5.4)
Отсюда
Где,
mср= I/2= 28/2= 14 (5.6)
Тогда по формуле 5.5
1,09 м
Находим ширину фильтрации потока
Вф= 2 mср Нкн=
2*14*1,09=
30,5 м (5.7)
Находим значение удельного расхода
g=Q/ Вф=
2,5/30,5= 0,08 (5.8)
при gн= (0,25…1,0), получаем, что gн>g, следовательно принимаем g= 0,25.
Вычисляем ширину фильтрационного потока
Вф= Q/g= 2,5/0,25=
10 м (5.9)
Снова находим высоту каменной наброски
Нкн= 2w/
Вф= 2*16,7/10= 3,34 м (5.10)
Уточняем коэффициент крутизны откоса каменной наброски
mср=w/
Нкн2= 16,7/3,342= 1,5 (5.11)
Назначаем крутизну откоса каменной
наброски 1:3.
Определяем расчетную глубину воды при
выходе из сооружения
hр= (Нкн+ hб)/2=
(3,34+0,62)/2= 1,98 м (5.12)
Определяем площадь фильтрационного потока на выходе из
сооружения
wф=
mср hр2= 3*1,982= 11,76 м2 (5.13)
Находим среднюю скорость потока на выходе из сооружения
Vср.р=Q/wфрЕ=
2,5/11,76*0,46*0,9=
0,59 м/с (5.14)
Находим расчетную скорость
Vр= 1,7 Vср.р= 1,7*0,59=
1 м/с (5.15)
Вывод: По таблице 1, приложения 1, страница 9 назначаем
тип укрепления приданной части грунтового основания, как одерновка плашмя (на
плотном основании).
16
6 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ
РАСЧЕТ КАНАВ
6.1 Правая канава
Данные: коэффициент откоса- 3; уклон местности-19%0; грунт- глины.
Определяем расход
Q=
87,5ачF= 87,5*0,70*0,04= 0,3 м3/с (6.1)
Где, ач-
часовая интенсивность ливня (таблица 1, страница 4)
ач= 0,70 мм
F- водосборная площадь канавы
F=
0,04 км2
По таблице 2, страница 7 определяем допустимую скорость
Vдоп= 1,2 м/с
Определяем площадь живого сечения
w= Q/ Vдоп= 0,3/1,2= 0,25 м2 (6.2)
канавы
hк=Öw/m= 0,25/3= 0,29 м (6.3)
Определяем ширину канавы
в= 2mh= 2*3*0,29= 1,74 м (6.4)
Находим смоченный периметр
1,83 м (6.5)
Находим гидравлический радиус и коэффициент Шези
R=
w/х= 0,25/1,83= 0,14 м (6.6)
С= R1/6/0,019= 38 (6.7)
Находим продольный уклон
Iпр= Vдоп2/
С2R=
1,22/382*0,14=
0,007 (6.8)
Определяем скорость течения потока
СÖRi= 38Ö0,14*0,007=
1,2 м/с (6.9)
Вывод: По приложению 1, страница 9, тип укрепления
будет одерновка в стенку.
Рисунок 6.1 Канава
6.2 Левая канава
Данные: коэффициент откоса- 3; уклон местности- 30 %0; грунт- глины.
Находим часовую интенсивность ливня и водосборную площадь
канавы
ач= 0,70
мм
F=
0,05 км2
Находим расход (формула 6.1)
Q=
87,5*0,70*0,05= 3,1 м3/с
По таблице 2, страница 7
Vдоп=
0,85 м/с
Определяем площадь живого сечения (формула 6.2)
w= 3,1/0,85= 3,7 м2
Определяем глубину и ширину канавы (формулы 6.3 и 6.4)
Ö3,7/3= 1,11 м
в= 2*3*1,11=
6,7 м
Находим смоченный периметр (формула
6.5) 17
7,02 м
Определяем коэффициент Шези и гидравлический радиус
(формула 6.7 и 6.6)
R=
3,7/7,02= 0,53 м
С= 0,531/6/0,03=
28,9
Находим продольный уклон (формула 6.8)
Iпр=
0,852/28,92*0,53=
0,0016
Определяем скорость течения потока (формула 6.9)
28,9Ö0,53*0,0016= 0,85 м/с
Вывод: По приложению 1, страница 9, тип укрепления
будет одерновка плашмя (на плотном основании.
18
7 СПИСОК
ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Бабков В.Ф., Андреев О.В., «Проектирование автомобильных
дорог в 2-х частях» Ч.I-II учебник для вузов- Издание
2-е, переработанное и дополненное- М.: Транспорт, 1987-368 с.
2 Справочник инженера- дорожника, «Проектирование
автомобильных дорог» –М.:Транспорт, 1989-415 с.
3 СниП 2.05.02-93 «Автомобильные дороги», Госстрой
СССР-М.: ЦИТП, 1987-50 с.
19
ВВЕДЕНИЕ
Искусственные сооружения служат для пропуска воды через
дорогу. Их правильный расчет обеспечивает безопасность эксплуатации автодорог.
В качестве малых искусственных сооружений служат малые мосты, трубы,
фильтрующие насыпи, а также водоотводные канавы. Для их расчета используются
гидрологические и гидравлические расчеты. Цель данных расчетов определение
расходов (ливневый, от талых вод и др.), скорости потока воды через сооружения,
определение размеров сооружений и выбор типа укреплений откосов и русел, а
также строительных материалов.
! |
Как писать рефераты Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов. |
! | План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом. |
! | Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач. |
! | Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты. |
! | Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ. |
→ | Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре. |