1 Основные сведения о дорожных водопропускных сооружениях

Дата: 2025-06-02; Просмотры: 7

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Основным назначением водопропускных сооружений является пропуск поверхностных вод с верховой стороны земляного полотна автомобильной дороги на низовую. К водопропускным сооружениям относятся также водоотводы (дюкеры, акведуки), которые служат для пропуска ирригационных, мелиорационных и других каналов через автомобильную дорогу.

Водопропускные трубы — это искусственные сооружения, предназначенные для пропуска под насыпями дорог небольших постоянных или периодически действующих водотоков. Отличие труб от мостов в том, что над несущими конструкциями устраивается грунтовая засыпка. Слой засыпки обеспечивает распределение сосредоточенных давлений от проезжающих по дороге автомобилей и смягчает их динамическое воздействие. В отдельных случаях трубы используются в качестве путепроводов тоннельного типа, скотопрогонов и т.п.
При проектировании дороги особенно при небольших высотах насыпи часто приходится выбирать одно из возможных сооружений — малый мост или трубу. При технико-экономическом обосновании сооружений, если показатели эффективности примерно равны, предпочтение отдаётся трубе, т.к. устройство трубы в насыпи не нарушает непрерывности земляного полотна и верхнего строения пути; эксплуатационные расходы по содержанию трубы значительно меньше, чем малого моста. При высоте засыпки над трубой более 2 м влияние временной нагрузки на сооружение снижается, а затем по мере увеличения этой высоты практически теряет своё значение.

1.1 Виды труб.

В зависимости от режима протекания воды трубы делятся на безнапорные, работающие неполным сечением, аналогично водосливу с широким сечением, аналогично водосливу с широким порогом; полунапорные, работающие полным сечением на входе в трубу и не полным на остальном протяжении подобно истечению воды из-под щита, и напорные, работающие полным сечением на всем протяжении трубы, как насадки большой длины.

По форме отверстия трубы разделяются на круглые, прямоугольные, овоидальные, треугольные, трапецеидальные, с вертикальными стенками и сводами, эллиптичиские и др. Прямоугольные трубы имеют большую водопропускную способность, чем круглые.

По числу отверстий трубы бывают одно-, двух- и трехочковыми. Многоочковые трубы не рекомендуются из за возможной неравномерности пропуска воды их отверстиями, увеличения скорости сечения на выходе из некоторых отверстий и размыва русла.

Трубы могут быть с оголовками и без них. Применение оголовков повышает водопропускную способность труб.

По материалу трубы делятся на деревянные, каменные, бетонные, железобетонные и металлические. Кроме того, трубы могут быть из пластмассы и других материалов.

В зависимости то инженерно-геологических условий трубы могут быть с фундаментами на естественном основании или со свайными фундаментами на естественном основании или со свайными фундаментами, а также без фундаментов с укладкой звеньев на железобетонные плиты или лекальные блоки либо на грунтовые подушки или ложе, спланированные по очертанию трубы.

По способу постройки трубы разделяются на сооружаемые из материалов на месте и сборные из блоков, изготовляемых на заводе.

Для пропуска небольших водотоков через неглубокие выемки устраивают дюкеры, состоящие из двух колодцев, соединенных трубой, подходящей под полотном дороги. Иногда трубы закладывают в фильтрующие насыпи для пропуска высоких вод.

Трубы, как правило, располагают перпендикулярно к оси дороги, но при косом пересечении глубоких оврагов устраивают косые или криволинейные трубы, а на крутых склонах местности – косогорные трубы.

2 Климатические условия

Мурманская область расположена во II дорожно- климатической зоне – зона подзолистых и заболоченных грунтов. Для района проложения автомобильной дороги характерен климат с не очень холодной зимой и теплым летом, что видно из дорожно-климатического графика, представленного на рис.1

Рисунок 1- Дорожно-климатический график

Лето теплое: среднесуточная температура наиболее жаркого месяца (июля) составляет +15,6 град С; зимы не особо холодные со среднесуточной температурой наиболее холодного месяца (март) -18 град. С. Отрицательная температура бывает с ноября по апрель, а расчетная длительность периода отрицательных температур Т=179 суток.

Абсолютный максимум температуры воздуха в году достигает +34 град С, минимум -45 град. Следовательно, амплитуда температуры составляет 79град.

В течение года выпадает в среднем 600 мм осадков, высота снежного покрова 40-80 см держится от 180 до 230 дней.

3 Гидрогеологические условия

Территория Мурманской области относится к обширному Северодвинскому артезианскому бассейну. Подземные водыздесь в той или иной мере содержатся во всех четвертичныхи дочетвертичных отложениях. Вследствие неоднородного литологическога состава пород и невыдержанности мощности слоев по простиранию и падению, создаются разнообразные условия разгрузки, питания, циркуляции подземных вод. Отсутствие достаточно выдержанных по простиранию водоупоров обусловливает гидравлическую связь различных водоносных горизонтов и комплексов.

4 Определение характеристик водосборного бассейна

В процессе технических изысканий выполняются необходимые топографо-геодезические работы и обследования района проложения трассы. Основными результатами для дальнейших расчетов 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 бассейнов.

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 началоми и концом водораздельной линии определяют аналогично, при этом учитывают, что водораздел идет всегда перпендикулярно горизонталям и от него вода должна стекать в противоложные стороны.

Площадь водосборного бассейна можно определить с помощью кальки и миллиметровки. Для этого полученный план водосборного бассейна накладывают на лист миллиметровой бумаги. Отмечаются и пересчитываются все целые квадратные сантиметры (N1), которые поместили на плане. На оставшейся площади плана водосборного бассейна отмечается и пересчитывается количество квадратиков, равное 0,5х0,5 см( N2), затем пересчитывают оставшиеся неполные квадратики размером 0,5х0,5см(N3).

Тогда площадь водосборного бассейна определяется:

F=N1* S1+ N2*S2+ N3/2*S2, где (1)

F= 2*0,01+1*0,0025+16/2*0,0025 = 0,02375 км²

N1 – кол-во полных квадратов. На карте площадь такого квадрата равна

S1=0,01 км²(в соответствии с масштабом карты)

N2-количество квадратов, равное 0,5*0,5 см , S2= 0,0025км²

N3 – кол-во оставшихся неполных квадратиков размером равные 0,5*0,5

(2)

Уклон главного лога можно определить по формуле :

i=(H_в- H_c)/L, где (2)

i=(160,6-149,7)/350 = 0,03%0

H_в– отметка верхней точки тальвега;

H_c – отметка лога у сооружения

L – длина главного лога, равная сумме длин участков тальвега, снятых с карты.

Тальвег – линия, соединяющая самые низкие точки дна эрозионных форм рельефа (речной долины, балки, оврага, лога).

Уклон лога у сооружения определяется как уклон между точками , одна их которых находится на 100-200 м по тальвегу выше сооружения, а другая на 50-100 ниже его.

Уклон лога у сооружения определяется по формуле:

i_сооруж=(H_вс- H_нс)/L_в- L_н_,где (3)

i_сооруж=(156,8-155,3)/200-100 = 0,015 %0

H_вс – отметка точки выше сооружения;

H_нс– отметка точки ниже сооружения;

L_в, L_н – расстояние по тальвегу от сооружения до верхней и нижней точек.

Вероятность прерывания паводка - 1%

Максимальный расход ливневого стока:

Qл = 16,7*ач*k1*F*α*φ1, где (4)

ачас – интенсивность ливня часовой продолжительности;

k1 - коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной производительности;

α – коэффициент потерь стока;

φ – коэффициент редукции;

F – площадь водосбора.

Коэффициент редукции φ, зависит от площади водосбора F:

(5)

Qл = 16.7*1.01*5,24*0,02*0,6*1,429 = 1,52 м3/с (6)

Определяем объем ливневого стока:

Wл = 60000 (7)

4.1 Расчет стока талых вод

Максимальный расход талых вод для любых бассейнов определяется по формуле:

Qm = , где (8)

K0 – коэффицент дружности половодья, для расчетного случая принимаем = 0,01;

N – показатель степени, зависящий от рельефаи климатических условия = 0,17

- коэффицент, учитывающий снижение расхода, т.к. на бассейненет озер и лесов, принимаем = 1

hp –расчетный слой суммарного тока

hp = h0*kp , где (9)

h0 – средний многолетнийслой стока

kp – модульный коэффициент для расчетного расхода

hp = 140*2,2 = 308 мм

Коэффициент ассиметрии Cs:

Cs = 2*Cv , где (10)

Cv – коэффициент вариации

Cs = 2*0,3 = 0,6

Кр
9
8	Cs = 2Cs
7
6
5
4		P = 2%
3
2
1
0	0,5	0,63 1	Сv

Рисунок 3 – кривые модульных коэффициентов слоев стока

Определяем максимальный расход талых вод:

Qm = (11)

5.Гидравлический расчет водопропускных труб

5.1 Назначение и выбор отверстия водопропускной трубы

Принимаем круглую одноочковую трубу диаметром 1,25 м с раструбным оголовком и с коническим входным звеном. Для принятого расчетного расхода: Диаметр трубы 1,25 м;

Глубина воды перед трубой Н = 1,86м;

Скорость на выходе из трубы V = 3.8 м/с

Проверяем условие безнапорного ржима

1,86<1.2*1.25<3.8 – условие безнапорного режима не соблюдается.

Принимаем круглую одноочковую трубу 1,5 м с раструбовым оголовком и с коническим входным звеном. Для принятого расчетного расхода : диаметр трубы 1,50 м;

Глубина воды Н = 1,47 м;

Скорость на выходе из трубы V = 2,7 м/с

Проверяем условие безнапорного режима:

1,47<1.2*1.5<2.7 – условие безопасного режима соблюдается

Определяем пропускную способность трубы:

Qc = 0.85*ωc * , где (12)