Расчет труб при разных режимах протекания воды

Рассчитывают следующие режимы работы гофрированных труб:

- безнапорный, когда входное сечение не затоплено и на всем протяжении трубы поток имеет свободную поверхность (рис. 4,а);

-полунапорный, когда входное сечение трубы затоплено, т.е. на входе труба работает полным сечением, а на остальном протяжении поток имеет свободную поверхность (см. рис. 4,б);

- частично-напорный режим, когда входное сечение трубы затоплено и на какой-то части, примыкающей к входу, труба работает полным сечением (см. рис. 4,в);

-напорный режим, когда труба на воем своем протяжении работает полным сечением (см.рис.4г)

Рис. 4. Режимы протекания потока в трубе:

а - безнапорный; б - полунапорный; в - частично-напорный; г - напорный; h вх, h вых, h с - соответственно глубины на входе в трубу, на выходе из нее и сжатая.

Безнапорный режим характеризуется незатопленным входным отверстием и работой

трубы неполным сечением, что отвечает условию:

где H — подпор перед трубой, м;

hтр — высота трубы в свету, м.

Принимаем наиболее максимальный расход для определения диаметра трубы, т. е.

ливневый расход равный 4,24 м3/с. Принимаем по выбранному расходу диаметр трубы (1,5 м) и скорость воды на выходе (3,9 м/с) по табл. IV [2].

Критическая скорость Vкр, м/с, определяется по формуле:

Где Vс — скорость в сжатом сечении, м/с.

Критическая глубина hкр, м, определяется по формуле:

где g — ускорение свободного падения, м/с2.

Глубина воды в сжатом сечении hс, м:

Подпор воды перед трубой определяется по формуле, H, м:

где φ — коэффициент скорости, принимаемый для конического звена 0,97.

Произведем проверку выбранной трубы на высоту подпора трубы по формуле (7):

Произведем проверку пропускной способности выбранной трубы. Пропускная способность трубы Qc, м/с3, при безнапорном режиме определяется по формуле:

где ωс — площадь сжатого сечения в трубе, м2

, который определяется из рис. I [2] стр. 13 из соотношения hc/d =0,38. По этому графику видно, что ω/d2 = 0,29. Следовательно, ωс = 0,65 и по формуле (12):

Выбираем одноочковую трубу диаметром 1,5 м.

 

157. Область применеия фильтрующих насыпей, их конструкции и расчет. Фильтрующие насыпи допускается применять для железных и автомобильных дорог III — V, категорий в качестве водопропускных сооружений при пересечении сухих логов, местных понижений на косогорах и постоянных водотоков с расходами, не превышающими 10 м3 /сек при залегании в основании земляного полотна прочных скальных, крупнообломочных грунтов, крупных и средней крупности песков, плотных глин и суглинков. При необходимости пропуска расхода воды более 10 м3 /сек целесообразно применять комбинированные фильтрующие насыпи с водопропускными трубами. Возможность и целесообразность применения фильтрующих насыпей необходимо устанавливать в зависимости от местных условий на основе сравнения вариантов с учетом эксплуатационных расходов, срока службы сооружений и условий их текущего содержания. Применение фильтрующих насыпей наиболее целесообразно: 1)в районах с наличием местного камня из неразмываемых пород;2)в случаях необходимости выполнения строительных работ в зимнее время;

3)на участках, где в последующем потребуется смягчение продольных уклонов дороги или введение более мощных подвижных единиц, требующих перестройки мостов и труб; 4)в сейсмических районах.

Фильтрующие насыпи в зависимости от очертания лога и принятой технологии производства работ назначают прямоугольного параболического, треугольного или трапецеидального поперечного сечения

1 — земляное полотно; 2 — изоляционный слой; 3 — фильтрующая часть насыпи; 4 — укрепление основания; 5 — кривая депрессии. ГВВ — расчетный горизонт высоких вод перед сооружением; h в — допускаемая глубина потока перед насыпью; h б — бытовая глубина потока; L — длина фильтрующей насыпи.

Рис. 40. Продольный разрез фильтрующих насыпей. а — напорных; б — безнапорных;

РАСЧЕТ НАПОРНЫХ ФИЛЬТРУЮЩИХ НАСЫПЕЙ Глубину воды перед фильтрующей насыпью Н определяют из уравнения

где а - высота каменной фильтрующей прослойки;

l - длина ее по направлению течения;

I - уклон фильтрующей прослойки, обычно равный уклону лога;

Iф - гидравлический уклон, необходимый для фильтрации, определяемый по формуле

b - ширина фильтрующей прослойки;

k - коэффициент турбулентной фильтрации, определяемый по табл. VIII.1 в зависимости от размеров и формы камня.

Если глубина воды задана, то искомыми являются ширина прослойки b, или ее высота а (в том случае, когда ширину назначают по размерам лога). РАСЧЕТ БЕЗНАПОРНЫХ ФИЛЬТРУЮЩИХ НАСЫПЕЙ

Глубину воды перед безнапорной фильтрующей насыпью определяют (считая, что уклон дна практически не влияет на протекание) по формуле

где hб - бытовая глубина в отводящем русле

Обычно бытовой глубиной в расчетах пренебрегают. Тогда

Если глубина воды задана, то расчетной оказывается ширина фильтрующей дамбы b.