Проектирование и расчет водопропускных труб
Проектирование и расчет водопропускных труб
СОДЕРЖАНИЕ стр.
Введение. 2
1. Исходные данные и краткая характеристика района проектирования. 3
1.1. Исходные данные. 3
1.2. Климат. 3
1.3. Гидро-геологические условия. 3
1.4. Рельеф. 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
Литература. 14
Введение.
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.
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:
V по характеру протекания воды;
V по форме поперечного сечения трубы;
V по конструкции входной части трубы;
V по материалу труб.
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:
V с портальным оголовком;
V с раструбным оголовком;
V с воротниковым оголовком; при воротниковом оголовке трубы срезаны в
плоскости откоса насыпи, а потому их иногда называют трубами со
скошенными оголовками;
V с коридорным оголовком;
V с обтекаемым оголовком.
По материалу трубы бывают железобетонные, металлические, деревянные,
бетонные, каменные и др.
Исходные данные и краткая характеристика района проектирования.
1 Исходные данные.
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.
2 Климат.
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.
3 Гидро-геологические условия.
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.
4 Рельеф.
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.
Гидравлические расчеты отверстий водопропускных труб.
1 Определение площади водосборов.
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 км2 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
