Меню

Длина водопропускной трубы под дорогой формула

Нужен проект — ГЕНПЛАН

Проект — Эксперт

Главная

Контакты

Расчеты

Все необходимые расчеты по генплану и автомобильным дорогам. Расчет водопропускных труб, конструкций дорожных одежд и дренажного слоя, лотков и дождевой канализации, устойчивости откосов, земляного полотна.

Расчет водопропускной трубы

Для пропуска ливневых и талых вод под автодорогой используют водопропускные трубы. Расчет водопропускных труб состоит из следующих этапов.

  1. Определение площади водосбора и уклона лога.
  2. Предварительный расчет длины трубы в зависимости от поперечного профиля земляного полотна автодороги и высоты откосов. Может оказаться так, что по расчету требуется труба с отверстием 0.6 м, однако в связи с ее большой длиной, например, 30 м, необходимо предусмотреть трубу отверстием 1.0 м Трубы диаметром до 0.6 м укладывают длиной до 10 м, диаметром 0.8 м – до 15 м, диаметром 1.0 м – 30 м
  3. Определение вероятности превышения расхода ливневых и талых вод:
  • для дорог I категории – 1%,
  • для дорог II и III категории – 2%,
  • для дорог IV и V категории – 3%,
  • для дорог IV категории – 10%.

4. Расчет расхода талых вод.

5. Расчет расхода ливневых вод.

6. Построение графика, показывающего зависимость расхода воды от глубины водотока.

7. Расчет аккумуляции ливневых вод, если их расход окажется больше расхода талых вод. Расход с учетом аккумуляции используется для определения диаметра водопропускной трубы. Если расход талых вод больше, чем расход ливневых вод, то расчет аккумуляции не требуется. В этом случае расход талых вод является основным при определении диаметра трубы.

8. Определение отверстия (диаметра) водопропускной трубы по таблице пропускной способности труб.

Подробное описание расчета водопропускных труб представлено в учебном электронном издании БНТУ «Проектирование водопропускных сооружений на малом водотоке». В этом учебнике представлен не только подробный расчет, но и определение длины трубы, типа фундамента, укрепления русла и откосов. Описывается составление чертежа, а также определение объемов работ.

Рассматриваемый проектируемый участок расположен в Беларуси в Могилевской области. Площадь водосбора F=0.062 км2 Расчетная вероятность превышения паводка равна 3%. Расчетный расход талых вод определяется по формуле:

Qр=(0.56хhхF)/((1+а)х g х t) х s1 х s2 х s3, м3/с

a – коэффициент формы гидрографа,

g – коэффициент полноты гидрографа,

t – продолжительность подъема половодья в сутки,

s1 – коэффициент снижения расхода в связи с залесенностью,

s2 — коэффициент снижения расхода в связи с заболоченностью,

s3 – коэффициент, зависящий от вероятности превышения,

t1 – продолжительность водоотдачи,

t2 – продолжительность стекания по логу,

Q3 – предварительный расчетный расход,

J0 – средний общий уклон лога.

t2=(1.85х0.25)/(0.062 1/4 х 14 1/3 )=0.384566 ч,

Qр=(0.56х18х0.062)/((1+0.15)х 0.79 х 4.38) х 1.0 х 0.92 х 0.81=0.117 м3/с

Q3=0.062, Qр больше Q3 более чем на 5%. Значит необходимо повторять расчет до тех пор, пока не станет до 5%.

Пример расчета ливневых вод.

Qр=0.56 х а х J0 0.3 х F х s1 х s2,

где a – расчетная интенсивность водоотдачи,

s1 — коэффициент снижения расхода в связи с залесенностью и заболоченностью,

s2 – коэффициент зависит от вероятности превышения паводка,

к – коэффициент зависит от рельефа.

Qр=0.56 х 2.338 х 14 0.3 х 0.062 х 1 х 0.77=0.14 м3/с

Приведенные выше расчеты выполнены по методу, описанному в учебном электронном издании БНТУ.

При укладке водопропускной трубы под дорогой следует также учитывать минимальное возвышение низа дорожной одежды над расчетным уровнем грунтовых вод. Об этом говорится в разделе вертикальной планировки в статье об инженерной защите территории от затопления.

Информация о трубах и ссылки на серийные материалы, которые можно использовать при проектировании железобетонных труб имеются на сайте предприятия ОАО «Спецжелезобетон».

Источник

Проектирование и расчет водопропускных труб

1. Исходные данные и краткая характеристика района проектирования. 3

1.3. Гидро-геологические условия. 3

2. Гидравлические расчеты отверстий водопропускных труб. 5

2.1. Определение площади водосборов. 5

2.2. Определение максимального расхода от ливневого стока. 5

2.3. Определение максимального расхода от снегового стока. 6

2.4. Определение пропускной способности трубы при безнапорном режиме. 7

2.5. Расчет отверстий труб с учетом аккумуляции воды у сооружения. 8

2.6. Определение высоты насыпи земполотна над трубой и длины трубы. 10

3. Проектирование поверхностного водоотвода на участке трассы а/д. 12

4. Расчет элементов виража и его конструктивные схемы. 13

Малые водоотводные сооружения устраиваются в местах пересечения автомобильной дороги с ручьями, оврагами или балками, по которым стекает вода от дождей или таяния снега. Количество водопропускных сооружений зависит от климатических условий и рельефа, а стоимость их составляет 8-15% от общей стоимости автомобильной дороги с усовершенствованным покрытием. Поэтому правильный выбор типа и рациональное проектирование водопропускных сооружений имеют большое значение для снижения стоимости строительства автомобильной дороги.

Читайте также:  Горизонтально направленное бурение для труб пнд

Большую часть водопропускных сооружений, строящихся на автомобильных дорогах, составляют трубы. Водопропускные трубы — это искусственные сооружения, предназначенные для пропуска под насыпями дорог небольших постоянных или периодически действующих водотоков. Они не меняют условий движения автомобилей, поскольку их можно располагать при любых сочетаниях плана и профиля дороги. Они практически не чувствительны к возрастанию временной нагрузки и динамическим ударам, требуют меньшего расхода материала на постройку и меньших затрат на содержание и ремонт, допускают более высокие скорости течения воды в сооружении по сравнению с мостами, а поэтому при разных размерах пропускная способность их выше. Для увеличения водопропускной способности наряду с одноочковыми трубами применяются и многоочковые. Трубы не стесняют проезжую часть и обочины, а также не требуют изменения типа дорожного покрытия. Кроме того, трубы строятся полностью сборными из железобетонных и бетонных элементов небольшой массы, что позволяет пользоваться кранами малой грузоподъемности.

Труба состоит из средней части, входного и выходного оголовков. Средняя часть трубы обычно разделена на звенья, установленные на фундамент, объединяющий их в секции, или на грунтовую подушку. Между секциями устраивают сквозные деформационные швы для предотвращения трещин или других повреждений трубы от воздействия неравномерной осадки. Нижнюю часть отверстия или дно трубы оформляют в виде лотка, которому придают продольный уклон с учетом уклона лога на месте устройства трубы. Уклон трубы обеспечивают путем ступенчатого расположения ее секций.

Трубы под насыпями можно классифицировать по следующим признакам:

— по характеру протекания воды;

— по форме поперечного сечения трубы;

— по конструкции входной части трубы;

По характеру протекания воды различают трубы напорные, безнапорные и полунапорные.

— в напорных трубах вода заполняет все сечение трубы.

— в трубах безнапорных поток на всем протяжении трубы имеет свободную поверхность.

— в полунапорных трубах входное сечение трубы затоплено, а на остальном протяжении поток имеет свободную поверхность.

По форме поперечного сечения трубы бывают круглые, овальные, трапецеидальные, прямоугольные, треугольные.

По конструкции входной части различают трубы:

— с воротниковым оголовком; при воротниковом оголовке трубы срезаны в плоскости откоса насыпи, а потому их иногда называют трубами со скошенными оголовками;

По материалу трубы бывают железобетонные, металлические, деревянные, бетонные, каменные и др.

1. Район проектирования — Воронежская область.

2. Интенсивность движения на двадцатилетнюю перспективу — по курсовому проекту №1.

3. Топографическая карта — по курсовому проекту №1.

4. Продольный профиль — по курсовому проекту №1.

Воронежская область расположена в III-ей дорожно-климатической зоне — зоне со значительным увлажнением грунтов в отдельные периоды года. Для района проложения автомобильной дороги характерен климат с не очень холодной зимой и теплым летом, что видно из дорожно-климатического графика (рис 1.1).

Лето теплое: среднесуточная температура наиболее жаркого месяца (июля) составляет +20,4˚С; зимы не холодные со среднесуточной температурой наиболее холодного месяца (января) –9,2˚С. Отрицательные температуры воздуха бывают с ноября по март, а расчетная длительность периода отрицательных температур Т=179 сут.

Абсолютный максимум температуры воздуха в году достигает +35˚С, минимум -32˚С. Следовательно, амплитуда температуры составляет 67˚С. Годовая средняя суточная амплитуда температуры воздуха бывает в июне (13,2˚С), а максимальная в феврале (30,2˚С).

За год выпадает 696 мм осадков; количество осадков в жидком и смешанном виде 612 мм за год; суточный максимум 112 мм. Средняя за зиму высота снежного покрова составляет 25 см, а число дней со снежным покровом до 142 сут (период 04.12 — 29.03).

Для рассматриваемого района зимой преобладают ветры северного и западного направлений. Летом преобладают ветры южного и юго-восточного направлений (рис 1.2). Средняя скорость ветра за январь равна 3,22 м/с. Максимум из средних скоростей по румбам за январь — 6,8 м/с. Средняя скорость ветра за июль равна 3,55 м/с. Максимум из средних скоростей по румбам за июль — 4,4 м/с.

По характеру и степени увлажнения проектируемый район относится к 1-му типу местности: поверхностный сток обеспечен; грунтовые воды не влияют на увлажнение верхней толщи; почвы серые, лесные слабоподзолистые, в северной части зоны — темно-серые лесные и черноземы оподзоленные и выщелоченные. В районе дороги грунты представлены супесями.

Вероятная полоса проложения дороги пересекает грядовые холмы рельефа высотой менее 80 м (с перепадом высот 40 м) и речку без поймы и заболачивания. Холмы без растительности и имеют устойчивые склоны. Это позволяет оценить рельеф как равнинный слабопересеченный, то есть трудных участков не имеет и потому для проектирования следует принимать основные расчетные скорости.

Читайте также:  Труба стальная электросварная углеродистая

Для определения расчетного расхода необходимо в процессе технических изысканий выполнить необходимые топографо-геодезические работы и обследования. Основными исходными данными являются план бассейна с характеристикой его площади, длины главного лога, среднего уклона лога, склонов. Кроме того необходимо установить характер поверхности бассейна: растительность, почвенный покров.

Бассейном называется участок местности, с которого вода во время выпадения дождей и снеготаяния стекает к проектируемому водопропускному сооружению. Для определения площади бассейна необходимо установить границы его на карте или на местности. Границей бассейна с одной стороны всегда является сама дорога, а с другой стороны — водораздельная линия, которая отделяет данный бассейн от соседних.

Бассейн малых водопропускных сооружений на автомобильных дорогах снимают, как правило, по карте. При определении границ бассейна сначала устанавливают ближайшие к водопропускному сооружению точки перегиба местности на трассе (выпуклые переломы). Эти точки будут началом и концом водораздельной линии. Другие точки водораздельной линии определяют аналогично, при этом учитывают, что водораздел идет всегда перпендикулярно горизонталям и от него вода должна стекать в противоположные стороны.

При отсутствии необходимых карт или когда водосборы выражены неясно, а также при площади бассейна не менее 0,25 км 2 надлежит производить съемку водосборов в натуре.

Если местность открытая пересеченная и линии водоразделов ясно выражены, применяют съемку засечками. В этом случае на характерных точках водораздельной линии устанавливают вехи таким образом, чтобы их можно было видеть с двух или нескольких точек трассы. В этих точках устанавливается инструмент, который ориентируют по направлению трассы дороги. Последовательно визируя на выставленные вехи, замеряют углы между направлением трассы, принимаемой за базис, и визирными лучами на веху. На каждую веху должны быть сделаны взгляды не менее чем с двух точек трассы. На плане, ориентируясь на направление трассы, проводят визирные линии. Если из-за рельефа и растительности на поверхности бассейна нельзя выполнить съемку указанным методом, применяют обход по водоразделам. При этом расстояние между вехами определяют лентой или шагомером, а углы поворота по румбам или азимутам, измеренными буссолью или гониометром.

Если водораздел плоский и неясно выражен на поверхности, бассейн снимают ходами по тальвегам до водораздела. Измерив длины ходов и определив их направления, составляют план бассейнов.

Площадь бассейна, очерченного по карте, определяется планиметром, палеткой или разбивкой бассейна на простейшие геометрические фигуры.

В данном курсовом проекте площадь водосбора определялась по выданной топографической карте (см . приложение ) методом разбивки очерченного на ней бассейна на квадраты со сторонами 100 м с последующим их суммированием. Площадь водосборного бассейна, F = 1,64 км 2 .

Расчет максимальных расходов ведется по ливневому стоку и стоку талых вод. За расчетный принимается больший из них.

Для определения максимального расхода ливневого стока (Qл ) необходимы следующие данные:

1. Ливневой район для заданной области, который определяется по рис. XV.2 [1]. Воронежской области соответствует 6 ливневый район;

2. Площадь водосборного бассейна, принимается по карте, F, км 2 , F = 1,64 км 2 ;

3. Длина главного лога, определяется по карте, L, м, L = 1820 м;

4. Средний уклон лога, i , ‰, i = (57,92-51,16)/1820 = 4 ‰;

5. Уклон лога у сооружения, i соор , ‰, i соор = (52,10-51,16)/320 = 3 ‰;

6. Вероятность превышения паводка для трубы на дороге III категории — 2 %.

Расход ливневого стока, Qл , м 3 /с, определяется по следующей формуле:

где ачас — интенсивность ливня часовой продолжительности в зависимости от ливневого района и вероятности превышения максимальных расходов расчетных паводков, мм/мин. По табл. XV.2 [1] ачас = 0,89;

kt — коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности, зависящий от длины водосбора L и среднего уклона лога i, %. По табл. XV.3 [1] kt = 1,39;

F — площадь водосбора, км 2 , F = 1,64 км 2 ;

α — коэффициент потерь стока, зависящий от вида и характера поверхности бассейна. По табл. I [2] стр. 23 α = 0,25;

φ — коэффициент редукции (уменьшения), учитывающий неполноту стока, тем большую, чем больше водосбор. Коэффициент редукции φ зависит от площади бассейна и вычисляется по формуле:

Тогда расход ливневого стока по формуле (1) равен:

Максимальный расход талых вод для любых бассейнов (Qт ), м 3 /с, определяется по формуле:

где k — коэффициент дружности половодья;

n — показатель степени зависящий, который как и k зависит от рельефа и климатических условий и определяются по табл. II [2] стр. 23. По указанной таблице k = 0,02, а n = 0,25;

Читайте также:  Как соединить трубу сэндвич с одностенной трубой

F — площадь водосбора, км 2 ;

δ1 — коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов в заболоченной местности. В данном случае бассейн не заболочен, поэтому δ1 принимаем равным 1;

δ2 — коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов в залесенных бассейнах. Определяется δ2 по формуле:

где Ал — залесенность водосбора, Ал =0,5, тогда по формуле (4) δ2 =0,7;

hр — расчетный слой суммарного стока той же вероятности превышения, что и искомый максимальный расход, мм. Определяется по формуле:

где h — средний многолетний слой стока, мм, определяемый по рис. XV.3 [1]. Для Воронежской области h = 40 мм;

kр — модульный коэффициент для расчетного расхода.

Величина коэффициента kр зависит от величины коэффициента асимметрии Cs , который в свою очередь зависит от коэффициента вариации Cv . Величина коэффициента Cv определяется по карте коэффициентов вариации слоя стока половодий. По рис. XV.4 [1] Cv = 0,5. Данную величину для бассейнов площадью менее 200 км 2 умножают на коэффициент определяемый по табл. I [2] на стр. 7 и равный 1,25. Тогда Cv = 0,63.

Коэффициент асимметрии Cs для равнинных водосборов принимается равным:

Величина коэффициента kр определяется по кривым модульных коэффициентов слоев стока для соответствующей вероятности превышения по рис. XV.5 [1]. kр =2,6.

Тогда по формуле (5) hр = 104 мм, а по формуле (3):

2.4.

Определение пропускной способности трубы при безнапорном режиме.

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 м 3 /с. Принимаем по выбранному расходу диаметр трубы (1,5 м) и скорость воды на выходе (3,9 м/с) по табл. IV [2] стр. 26.

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/с 2 .

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/с 3 , при безнапорном режиме определяется по формуле:

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

Выбираем одноочковую трубу диаметром 1,5 м.

Аккумуляция учитывается во всех случаях расчета по преобладающему ливневому стоку. В результате аккумуляции воды перед трубой образуется пруд. Время прохождения воды через трубу увеличивается по сравнению с продолжительностью паводка, вследствие чего происходит снижение расчетного сбросного расхода в сооружении Qс по сравнению с максимальным паводочным расходом Qр , что приводит к значительному уменьшению отверстия трубы. Расчет производится по ливневому стоку с соблюдением условия Qc ≥ Qт , где Qт по формуле (3) равно 1,9 м 3 /с, а Qc по формуле (1) равно 4,24 м 3 /с. Условие выполняется.

Порядок определения расчетного сбросного расхода в сооружении с учетом аккумуляции следующий:

1. Вычисляется объем стока W, м 3 , по формуле:

где ачас — интенсивность ливня часовой продолжительности в зависимости от ливневого района и вероятности превышения максимальных расходов расчетных паводков, мм/мин. По табл. XV.2 [1] ачас = 0,89;

φ — коэффициент редукции, определяемый по формуле (2). φ = 0,5;

kt — коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности. По табл. XV.3 [1] kt = 1,39.

2. Определяется крутизна склонов m1 и m2 .

3. Для ряда значений H (с интервалом 0,5 м) в форме таблицы вычисляются объемы пруда аккумуляции Wпр , м 3 , по формуле:

где H — максимальная глубина в пониженной точке живого сечения при расчетном уровне подпертых вод, м;

m1 , m2 , i л — крутизна склонов лога и его уклон.

А также расчетный расход Qс по формуле:

где Qл — максимальный расход дождевых вод, м 3 /с, определяемый по формуле (1);

Wпр — объем пруда аккумуляции перед сооружением, м 3 , вычисляется по формуле (14);

W — объем ливневого стока, м 3 , вычисленный по формуле (13);

Kr — коэффициент, учитывающий форму расчетного гидрографа паводка. Для немуссонных районов равен 0,7.

Точка 1.

Таблица 2.1. Определение расчетных сбросных расходов при различных величинах H .

Источник

Adblock
detector