Курсовая работа (т): Изыскание и проектирование автомобильной дороги: Якутск - Покровск

 м3/с

где  - расчётный расход на 2 отверстия (очка).

.1.2 Расчет пропускной способности типовой круглой трубы

Расчет пропускной способности круглой трубы выполняется по формуле

,

где - расчёт пропускной способности круглой трубы; - площадь сжатого сечения потока в трубе, вычисляемая в сжатом сечении  м2; g - ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/с2; Н - подпор воды перед трубой, равный 1,55 м.

Так как в формуле имеются два неизвестных  и Н, то при расчётах воспользуемся данными таблицы 3 (приложение) и графика рис.2.

Первоначальное значение подпора определим по таблице 3(приложение) для известного уже нам расхода на 9,43 м3/с, этому значению расхода соответствует подпор воды перед трубой Н=1,55м.

Для определения величины  предварительно находим отношение hc/d. Так как hc=0,5H то отношение hc/d определяется

где hc - толщина сжатого сечения; d - диаметр трубы, равный 2,0 м.

 м2

Подставляем полученные значения в формулу и определяем пропускную способность трубы

м3/с;

Проверяем первое условие условие не выполняется.

Для увеличения пропускной способности трубы увеличиваем подпор воды перед трубой, т.е. из табл. 3 (приложение) выбираем следующее большее значение подпора H, равное 1,81 м.

Определяем соотношение

По графику рис. 2 находим соотношение , равное 0,34, отсюда w2=0,34*2,002=1,36 м2.

 м3/с;

Проверяем первое условие

Условие выполняется.

Определяем скорость течения воды на выходе из трубы (по которой в дальнейшем будет производиться расчёт укрепления за трубой) по формуледля безнапорного режима

 м/с;

Окончательно проектируем 2 - очковую трубу диаметром 2,0 м, глубиной воды перед трубой 1,81 м, и скоростью течения воды на выходе из трубы 3,58 м/с.

.1.3 Расчет пропускной способности типовой прямоугольной трубы

Подбор отверстий типовых прямоугольных труб покажем на примере водосборного бассейна на ПК 07+00,00.

Расчётный расход для сооружения Qр=9,43 м3/с.

Для определения пропускной способности прямоугольной трубы в безнапорном режиме используем формулу

где b - ширины трубы взятая из таблицы 5(приложение); H - подпор воды перед трубой, м.

Первоначальный размер типовой прямоугольной трубы и подпор воды перед трубой принимаем для одноочковой трубы по табл.5(приложение), для Qр=9,43 м3/с. Данному расходу соответствует типоразмер трубы 4,0*2,5 и при подпоре H=1,32 м. Определяем пропускную способность трубы

 м3/с

Проверяем первое условие

Условие не выполняется.

Следовательно, мы должны принять следующие большее значение подпора Н=1,48м. Определяем пропускную способность трубы

 м3/с

Проверяем первое условие

Условие выполняется.

Определяем скорость течения воды на выходе из трубы по формуле:

 м/с;

Окончательно проектируем 1-очковую трубу 4,0*2,5 с глубиной воды перед трубой Н=1,32м, и скорость течения воды на выходе их трубы V=3,40м/с.

Расчёт для остальных бассейнов проводим аналогичным способом.

.2 Определение минимальной допускаемой насыпи у трубы

Для безнапорного режима определяется по формуле

,

где  - высота трубы в свету (диаметр для круглой трубы), равняя 2,00 м; δ - толщина стенки звена круглой трубы или толщина плиты перекрытия у прямоугольной трубы, равная 0,16 м.

.3 Определение длины трубы

Длина трубы зависит от высоты насыпи у трубы Hнас которая определяется по продольному профилю после его проектирования и которая должна быть не менее минимальной высоты насыпи у трубы.

Расчёт для круглой трубы первого варианта трассы на ПК 07+00,00.

При насыпи Ннас ≤ 6,00 м (2,66 ≤ 6,00) длина трубы без оголовка определяется по формуле

 м

где В - ширина земляного полотна, равная 12,00; m - коэффициент заложения откосов земляного полотна, при отсутствии дополнительных требований принимается равным 1,5; iтр - уклон трубы, при отсутствии дополнительных требований принимается равным уклону лога у сооружения 0,01; n - толщина стенки оголовка, принимается равной 0,16 (первое и последнее звенья входят в оголовки на 0,5n; α - угол косины сооружения, равный 63.

Конструктивная длина тела трубы

Конструктивная длина тела трубы определяется по формуле

 м

где lвх зв - длина входного звена трубы, 1,32 м; lзв - длина звеньев трубы, равная 1,00 м; d- величина зазоров между звеньями, принимается равной 0,03м; n - количество звеньев трубы, 16 (принимается в зависимости от длины звеньев).

Полная длина трубы определяется по формуле

 м

где М - длина входного оголовка, 3,66 м; М1 - длина выходного оголовка, 3,66 м.

.4 Определение отметки горизонта подпертых вод

Расчёт покажем на примере водосборного бассейна на ПК 03+60,00.

Отметка горизонта подпёртых вод определяется для выходного оголовка по формуле

 м;

где НЛ - отметка лога у сооружения, 63,68 м; Н - подпор воды перед трубой 1,81 м.

Если глубина лога hл меньше, чем подпор воды перед трубой Н (hл<H), то во избежание перелива воды в соседний бассейн на низком водоразделе проектируется дамба, ширина которой и заложение откосов которой принимаются конструктивно Н=2-6 м; m=1:1,5 - 1:3).

Отметка верха дамбы у сооружения определяется по формуле

 м;

где  - отметка горизонта подпёртых вод, 65,49 м; Минимальный запас над уровнем воды, м.

Верх дамбы проектируется горизонтальный или с подъёмом вверх по склону прилегающей местности

4. Проектирование и гидравлический расчет типовых малых мостов

.1 Определение нормальной (бытовой) глубины и средней в сечении скорости потока

Определение глубины потока покажем на примере водосборного бассейна, на ПК 07+00,00

По прил.2 устанавливаем коэффициент шероховатости для суходола

n = 0,035; =

Форму русла принимаем треугольную и определяем средний коэффициент заложения склонов по оси дороги определяется по формуле

;

где  - средний коэффициент заложения склонов по оси дороги.

Определяем значение расчетной расходной характеристики по формуле

где Qр - расчётный расход стока ВП = 1%, равная 9,43 м3/с;  - уклон лога у сооружения, равный 0,0066.

Используя способ подбора произвольно назначаем значение h1 = 1,0 м и последовательно вычисляем:

Определяем площадь живого сечения по формуле

 м2;

- Определяем площадь смоченного периметра по формуле

 м;

Определяем гидравлический радиус по формуле:

 м;

Скоростную характеристику определяем по прил.3:

 м/с;

Определяем расходную характеристику по формуле:

 м2/с;

Рассчитываем расхождение по формуле:

; > 5%

Так как расхождение между  и  > 5%, то повторяем весь расчёт для h2 =0,35 м:

Определяем площадь живого сечения по формуле:

 м2;

Определяем площадь смоченного периметра по формуле:

 м;

Определяем гидравлический радиус по формуле:

 м;

Скоростную характеристику определяем по прил.3:

 м/с;

Определяем расходную характеристику по формуле:

 м2/с;

Рассчитываем расхождение по формуле:

 < 5%

Так как расхождение между  и  < 5%, то нормальная глубина потока h0 =0,35 м;

Рассчитываем скорость потока в логе при h0=0,35 м по формуле:

V0=W0* =6,79*=0,55 м/с,

что меньше допускаемой не размывающей скорости, равной 0,8 м/с в зависимости от типа грунта (гравий 5…10 мм), т.е. находится в рекомендуемых пределах.

Расчёт для остальных бассейнов проводим аналогичным образом.

4.2 Гидравлический расчет малых мостов

Рассчитать отверстие малого моста с откосными крыльями и подобрать тип укрепления подмостового русла для расчетного расхода Qрасч=9,43 м3/с. Бытовая глубина воды в логе h0=0,35 м, напор воды перед мостом H0=0,80 м.

1.   По табл.1 устанавливаем, что устоям с откосными крыльями соответствует коэффициент расхода m=0,35, тогда по табл.4 критерий затопления N=0,80.

2.      Проверяем условие затопления

то под мостовое русло является незаполненным и поэтому коэффициент затопления

.     Определяем размер отверстия моста по формуле

 м

Принимаем ближайшее большее стандартное значение b1 = 8,6 м.

.        Определяем уточненное значение напора перед мостом по формуле

1. Условие  не изменилось. По табл. устанавливаем, что К1=0,52 и по формуле определяем глубину в расчетном сечении:

Скорость потока в расчетном сечении может быть определена из условия неразрывности

По данным устанавливаем, что при Vрасч = 2,67 м/с и hрасч = 0,41 м под мостовое русло необходимо укрепить грунтом, стабилизированным битумом. Расчёт для остальных бассейнов мы проводим аналогичным образом.

Заключение

В результате выполнения курсовой работы по изысканию и проектированию автомобильной дороги Якутск - Покровск, третьей категории Хабаровского края разработаны: основные гидрографические характеристики водосборных бассейнов; расчетный расход стока; элементы потока и его характеристики; типы труб и мостов; бытовая глубина.

Список использованной литературы

1.      Определение характеристик водосборного бассейна и расчетного расхода стока: Методическое указание к практическим занятиям и дипломному проекту малых дорожных водопропускных сооружений для студентов специальности 270205.65 «Автомобильные дороги и аэродромы» всех форм обучения /Сост. В. П. Горбачев, Л. В. Кормилицына. - Хабаровск: Изд-во Хабар. гос. техн. ун-та, 2008. - 29с.

2.      Проектирование и гидравлический расчет типовых водопропускных труб. Методическое указание для студентов специальности 270205.65 «Автомобильные дороги и аэродромы» всех форм обучения. / Сост. В. П. Горбачев, Л. В. Кормилицына. - Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та 2007.-21с.

.        Проектирование и гидравлический расчет типовых малых мостов. Методическое указание для студентов специальности 270206.65 «Автомобильные дороги и аэродромы» всех форм обучения./ Сост. В.П. Горбачев, Л.В. Кормилицына. - Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2011. - 40с.