Материал: Проектирование автомобильных дорог. Ч. 1

несмотря на то что наибольший приток талых вод меньше, чем ливневых, т. е. QT< Q n, опасным может оказаться сток талых вод, если QT>Qc<Qn■В связи с этим после определения максимальных расходов различного происхождения следует произвести расчет отверстия сооружения на пропуск талых вод при QC= Q Xи ливне­ вых вод с учетом аккумуляции, т. е. при Qc<Qn, так, как указано ниже. Большее из двух полученных отверстий сооружения должно быть принято для дальнейшего проектирования.

Часть площади гидрографа притока, расположенная выше кри­ вой сбросных расходов (см. рис. 9.10, а), представляет собой объем накопления воды перед сооружением. Отношение между объемом накопления и суммарным притоком с бассейна W определяет сте­ пень трансформации паводка и может служить показателем регу­ лирующей способности емкости лога перед сооружением.

оружением. Принимая, что склоны бассейна имеют однообразные уклоны и могут быть упрощенно представлены в виде двух пло­ скостей, пересекающихся по линии лога, эту зависимость можно выразить аналитически (рис. 9.11)

(9.24)

где mu т 2, 1Л— крутизна склонов лога и его уклон.

Принимая по Д. И. Кочерину треугольную форму гидрографов притока и сбросных расходов, получим (см. рис. 9.10)

(9.25)

При использовании таблиц расходов учет аккумуляции может быть выполнен только подбором. При использовании графиков

171

1.0

можно выполнить расчет графоаналитическим приемом О. А. Рас­ сказова, заключающимся в том, что график (см. рис. 9.9) перестраи­ вают в новую систему координат (Qc и Я 3), на котором уравнение (9.25) выражается прямой линией (рис. 9.12). Для построения прямой аккумуляции достаточно соединить по линейке точки с координатами Q„ (на оси Qc) и W/a (на оси Я3). Пересечения пря­ мой аккумуляции с кривыми пропускной способности труб дают искомые решения непосредственно без подбора. Каждой точке пе­ ресечения соответствует сбросный расход Qc и определенное значе­ ние подпора Я.

Выполняя при помощи ЭЦВМ построение гидрографов притока и сброса по балансу объемов стока и интервалам времени, А. А. Курганович получил более точное решение, чем по уравнению

где Хр — коэффициент трансформации, но выражаемый более сложной функ­ цией, чем по формуле (9.25).

Использование табл. 9.9 и формулы (9.26) в расчетах возмож­ но следующим образом: задают предельный подпор перед соору­ жением Я, затем вычисляют объем пруда WnР и, зная объем стока W, находят по табл. 9.9 значение Хр. Такой расчет удобен для оп­ ределения отверстий мостов (см. п. 9.6). При расчете отверстий труб эта последовательность расчета, очевидно, используется с трудом, так как задать глубину воды Я, не зная сбросного расхо­ да Qc, не представляется возможным.

Основываясь на результатах массовых расчетов А. А. Кургановича на ЭЦВМ (см. табл. 9.9), можно уточнить учет аккумуляции

172

При использовании этих уравнений построения прямой аккуму­ ляции на графике рис. 9.12 заменяются построениями ломаной ли­ нии, приведенными на рис. 9.14. Эффект учета аккумуляции оказы­ вается при этом возросшим по сравнению с использованием фор­ мулы (9.25).

173

9.6. Расчет отверстий малых мостов и определение высоты сооружений

Расчет отверстий малых мостов (рис. 9.15) обычно следует производить по схеме свободного истечения, пользуясь формулой (9.20), которая легко преобразуется к виду

Зная, что H = 2hc= l,45vc2/g, принимают такую последователь­ ность расчета:

задают скорость vc по желательному типу укрепления русла под мостом, пользуясь табл. 8.4;

вычисляют напор Н\

вычисляют объем пруда Wnv= a H 3\ находят коэффициент Лр по табл. 9.9.

Тогда без каких-либо последовательных приближений и с j'r:e- том аккумуляции воды перед насыпью

Qc = или Qc = Q T-

Принимая для осуществления типовой проект моста с отвер­ стием Ьо, следует пересчитать напор

Задавая скорость vc, следует учитывать, что она оудет наблю­ даться в потоке лишь на очень коротком протяжении в зоне глуби­ ны hc, в связи с чем табличные скорости /см. табл. 8.4) можно по­ вышать приблизительно на 10%.

При очень глубоком потоке воды в отводящем русле отверстие моста рассчитывают по схеме несвободного истечения, наступаю­ щего после того, как прыжок, возникновение которого возможно в

Рис.. 9.15. Схемы протекания воды под малым мостом:

а —свободное протекание; б —несвободное протекание

174

Рис. 9.16. Схемы определения высоты насыпи у водопропускных сооружений (а) и высоты малого моста (б)

так как ЛС=0,9ЛК. Здесь Н' рассчитывают по формуле

При несвободном истечении необходимое отверстие моста

где Нб— бытовая глубина, подбираемая при расходе Q0< Qa по уравнению равномерного движения для сечения бытового лога при известных шероховато­ сти и уклоне лога, подобно тому, как подбирается глубина воды в канаве.

Сбросной расход Qc рассчитывают по формуле (9.27) с вычис­ лением объема пруда по ожидаемой глубине воды перед сооруже­ нием

vl

Отметка насыпи у труб назначается не менее чем на 1 м выше по .и гртого уровня воды при полунапорном и напорном режимах/и на 0,5 у — при безнапорном. Над верхом трубы отметка насыпи должна быть выше, не менее чем на толщину дорожной одежды. Это обеспечивает необходимую засыпку над трубой и неподтопляемость дорожной одежды при длительном стоянии воды перед со­ оружением (рис. 9.16).

Высота моста

пролетных строений моста.

Бровка насыпи у моста также должна быть поднята над под­ пертым уровнем воды, не менее чем на толщину дорожной одежды.

Длина моста поверху назначается исходя из крутизны откоса конусов и высоты верха моста над дном лотка. При этом следует

175

учитывать, что необходимое отверстие моста, рассчитанное по фор­ муле (9.29), отсчитывается по свободной поверхности потока, а при несвободном протекании — по средней линии (т. е. на глуби­ не 0,5Аб).

9.7.Расчет размывов и укреплений русел за малыми мостами и трубами

Опыт эксплуатации малых искусственных сооружений показы­ вает, что в подавляющем большинстве случаев их повреждения связаны с воздействием потока воды, и размывы обычно начина­ ются на выходных участках. Скорости на выходе из сооружения достигают 5—6 м/с, в то время как допускаемые скорости для грунтов отводящих русел составляют всего 0,7—1,0 м/с.

Вытекающий поток воды находится чаще всего в бурном со­ стоянии и обладает большой кинетической энергией, которая вызы­ вает размыв русла за сооружением. В большинстве случаев русло нижнего бьефа за водопропускными сооружениями имеет большую ширину, чем ширина отверстия водопропускного сооружения. Ха­ рактер пространственного движения потока в очень широком ниж­ нем бьефе зависит от глубины воды в нем и параметров потока на выходе из сооружения.

В зависимости от бытовой глубины потока в укрепленном отво­ дящем русле возможны три формы сопряжения потока, выходящего из водопропускного сооружения, с бытовым потоком в широком нижнем бьефе, когда £русла>8бСоор-

1. Сопряжение по типу затопленной струи. Этот вид сопряжения наблюдается, когда струя, вытекающая из сооружения, будет пол­ ностью затоплена (рис. 9.17, а). В нижнем бьефе происходит ра­ стекание струи в массе воды; при этом наблюдается постепенное уменьшение скоростей течения вдоль потока.

2. Сопряжение по типу сбойного течения. Этот вид сопряжения наблюдается при глубине нижнего бьефа, несколько меньшей глу­ бины, сопряженной с глубиной на выходе из сооружения. Сбойно­ му течению присущи некоторые опасные свойства (рис. 9.17, б).

Поток, выходящий из сооружения в нижний бьеф, движется сначала без растекания в стороны. С боковых сторон поток грани­ чит с водоворотными зонами, ко­ торые могут даже сжимать тран­ зитный поток. При снижении глу­ бины нижнего бьефа до глубины,, сопряженной с глубиной на выхо­

176