Методические рекомендации по гидравлическому расчету металлических гофрированных труб


Таблица 6

Отверстие

Расход, м3/с

Размеры укрепления в плане, м

Концевая часть укрепления

Объем камня в рисберме на 1 м ширины укрепления , м3/м

D, м

число очков

длина, м

ширина

глубина заложения укрепления, м

число рядов блоков

В1

Вmin

1,5

1

3,0

3,0

5,0

9,0

0,80

2

1,12

4,0

3,0

5,0

10,0

0,80

2

1,12

5,0

3,0

5,0

11,0

0,80

2

1,12

6,0

3,0

5,0

11,0

0,80

2

1,12

2

6,0

3,0

8,0

10,0

0,80

2

1,12

8,0

3,0

8,0

14,0

0,80

2

1,12

10,0

3,0

8,0

12,0

0,80

2

1,12

12,0

3,0

8,0

13,0

0,80

2

1,12

3

9,0

4,0

10,5

14,0

0,80

2

1,12

12,0

4,0

10,5

15,0

0,80

2

1,12

15,0

4,0

10,5

15,0

0,80

2

1,12

18,0

4,0

10,5

16,0

0,80

2

1,12

2,0

1

4,0

3,0

5,0

10,0

1,20

2

1,12

6,0

3,0

5,0

12,0

1,20

2

1,12

8,0

3,0

5,0

12,0

1,20

2

1,12

10,0

3,0

5,0

14,0

1,20

3

2,52

12,0

3,0

5,0

15,0

1,20

3

2,52

2

8,0

4,0

8,5

14,0

1,20

2

1,12

12,0

4,0

8,5

16,0

1,20

2

1,12

16,0

4,0

8,5

17,0

1,20

3

2,52

20,0

4,0

8,5

18,0

1,20

3

2,52

24,0

4,0

8,5

19,0

1,20

3

2,52

3

12,0

5,0

12,0

19,0

1,60

2

1,12

18,0

5,0

12,0

22,0

1,60

2

1,12

24,0

5,0

12,0

24,0

1,60

3

2,52

30,0

5,0

12,0

26,0

1,60

4

4,48

36,0

5,0

12,0

28,0

1,60

4

4,48

4. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА РАЗМЫВА И НАЗНАЧЕНИЯ РАЗМЕРА УКРЕПЛЕНИЙ ЗА КОСОГОРНЫМИ ТРУБАМИ

Основные положения

4.1. Возможны следующие принципиальные варианты укладки гофрированных труб на косогорах.

1. Укладка гофрированных труб с уклоном лога. Этот вариант возможен при уклонах местности i  0,05 (предельный уклон укладки гофрированных труб по условиям прочности), в зависимости от применяемых типов укреплений возможны два подварианта:

трубы с типовыми конструкциями укреплений - для недеформируемых оснований;

трубы с укреплениями из специальных блоков (предложение Мосгипротранса) - для деформируемых оснований.

2. Укладка труб непосредственно в теле насыпи на насыпной грунт (трубы на подсыпке). Этот вариант имеет подварианты, отличающиеся условиями сброса потока в нижний бьеф:

сброс потока непосредственно на откос насыпи (рис. 20 а, б), при этом насыпь может быть из камня или иметь укрепленные откосы;

сброс потока по лоткам, уложенным на откосе; для этой цели могут быть использованы элементы металлических гофрированных труб (см. рис. 20, в);

консольный сброс (см. рис. 20, г); поток сбрасывается по лотку, уложенному на специальных опорах, за пределы подошвы насыпи на расстояние, при котором возникающий размыв не угрожает устойчивости сооружения.

3. Шахтный сброс (рис. 21), при котором на входе в трубу устраивается вертикальная шахта, сопрягающаяся с трубой, заглубленной в лог.

4.2. Каждый из указанных вариантов может отличаться условиями входа.

Конструкции входа в косогорные гофрированные трубы не имеют принципиальных отличий от железобетонных и бетонных труб, и их гидравлические расчеты выполняют в соответствии с «Типовым проектом унифицированных косогорных водопропускных труб» (инв. № 538) и «Руководством по гидравлическим расчетам малых искусственных сооружений».

Рис. 20. Типы укладки гофрированных косогорных труб на насыпной грунт в теле насыпи:

1 - укрепленный откос; 2 - рисберма; 3 - каменная отсыпка; 4 - лоток; 5 - консольный сброс; 6 - воронка размыва

Рис. 21 Гофрированная косогорная труба с шахтным сбросом:

1 - шахтный сброс; 2 - рисберма

4.3. В настоящих Методических рекомендациях приводятся методы расчета нижних бьефов труб, уложенных на подсыпке в теле насыпи при сбросе воды непосредственно на подсыпку или специальные лотки, расположенные на откосе, а также методы расчета нижних бьефов труб, уложенные непосредственно в логе при укреплениях из крупных блоков.

Расчет нижних бьефов косогорных сооружений, уложенных непосредственно в логе при применяемых в настоящее время конструкциях выходных русел, а также при сбросе воды консольными или шахтными сбросами, производят в соответствии с «Руководством по гидравлическим расчетам малых искусственных сооружений».

4.4. В качестве лотков целесообразно использовать элементы гофрированных труб ближайшего большого диаметра по отношению к отверстию водопропускной трубы.

Лоток укладывается непосредственно за выходным сечением трубы. Берма в насыпи при лотковом сопряжении не устраивается.

4.5. Расчет нижних бьефов труб, уложенных на подсыпке, производится в зависимости от условий отвода воды с откоса применительно к соответствующему типу отвода.

Укладка труб с уклоном лога при укреплениях из крупных бетонных блоков

4.6. Выходные русла этого типа применяют при деформируемых основаниях. Они имеют две конструктивные разновидности:

с укреплением боковых откосов котлована, в котором укладывается укрепление (рис. 22);

без их укрепления (рис. 23).

4.7. Размеры выходных русел данного типа определяют согласно «Руководству по гидравлическим расчетам малых искусственных сооружений» (гл. VI), учитывая некоторые особенности (см. рис. 22 и 23):

длина укрепления принимается равной L = 0 (наклонная часть укрепления считается как предохранительный откос);

коэффициент  = 1,0 (имеется предохранительный откос);

максимальная глубина размыва и соответствующая ей минимальная ширина укрепления определяются в створе, проходящем через конец блоков;

слой камня в рисберме принимается равным ??рсб = 0,7h1,

где Dh1 - расстояние по вертикали от подошвы укрепления до точки пересечения откосов рисбермы и косогора (см. рис. 22 и 23);

ширина рисбермы по дну равна hmax(н);

часть плоскости откоса за пределами ширины растекания укрепляется каменной наброской.

Отвод воды по укрепленному откосу насыпи и берме

4.8. Назначают коэффициент заложения низового откоса mот. По условиям устойчивости откоса с учетом воздействия на него потока целесообразно принимать mот = 2.

Рис. 22. Схема выходных русел из бетонных блоков и каменной наброски на косогорах при укреплении откосов котлована

Рис. 23. Схема выходных русел из бетонных блоков и каменной наброски на косогорах без укрепления откосов котлована

4.9. Определяют глубины и скорости потока на выходе из трубы согласно рекомендациям пп. 2.22 и 2.23.

4.10. Определяют минимальный размер бермы вдоль потока по формуле, полученной из уравнения свободного падения тела:

Z(min) = 1,2Vвых,                                                   (35)

где 1,2 - коэффициент запаса.

4.11. По скорости V = 1,3 Vвых (учитывается увеличение скорости на берме за счет растекания) определяют тип укрепления согласно «Руководству по гидравлическим расчетам малых искусственных сооружений (табл. II-6, стр. 28).

4.12. Определяют ширину растекания потока на берме по формуле (эта ширина сохраняется и на откосе насыпи)

Враст = 16;                                    (36)

где Враст - ширина растекания потока в створе, проекция расстояния которого от выхода из трубы равна х;

Z?? - размер бермы вдоль потока.

4.13. Определяют среднюю глубину потока на откосе у подошвы насыпи из уравнения Шези, считая (в запас), что на откосе установится равномерный режим течения, и заменяя истинное поперечное сечение потока равновеликим прямоугольником:

hпд = ,                                               (37)

где n - коэффициент шероховатости, принимаемый для бетонных укреплений равным 0,015.

4.14. Находят среднюю скорость потока у подошвы откоса

Vпд = ,                                                   (38)

4.15. Но скоростям у подошвы насыпи Vпд определяют тип укрепления откоса бермы (насыпи) и укрепления, расположенного у подошвы насыпи, согласно «Руководству по гидравлическим расчетам малы искусственных сооружений» (табл. II-6, стр. 28).

4.16. Назначают тип выходного русла, определяют глубину размыва и размеры укреплений за подошвой насыпи: для недеформируемых русел согласно «Руководству по гидравлическим расчетам малых искусственных сооружений» (гл. VI), для деформируемых русел - согласно рекомендациям настоящей главы. При этом для учета запаса расчетный расход увеличивается на 30 %. Для недеформируемых русел при расчете размыва по формуле (24) принимают ?? = 1, а длину укрепления - равной длине откоса и бермы.

Отвод воды на берму и откос насыпи, отсыпанной из камня

4.17. Определяют скорости потока на выводе из трубы Vвых согласно рекомендациям п. 2.23.

4.18. Устанавливают минимальный средний диаметр частиц наброски dн, из которой может быть отсыпана низовая часть насыпи, по формулам:

для однородных частиц

dн = ;                                                              (39)

для горной массы

dн = ,                                                              (40)

где dmax - диаметр наиболее крупных частиц, которых в наброске более 5 %;

dн - средний диаметр частиц наброски.

4.19. Определяют минимальный размер бермы вдоль потока, при которой поток, вытекающий из трубы, не попадает непосредственно на откос, по формуле (35).

4.20. Вычисляют ширину растекания потока на берме по формуле (36) с введением в нее понижающего коэффициента 0,6, учитывающего особенности работы каменной наброски по сравнению с бетонным укреплением. На откосе эта ширина растекания сохраняется.

4.21. Назначают протяженность участка насыпи, отсыпанного из камня, - ширину фильтрующей части подсыпки. В первом приближении ее принимают равной bср = Враст.

Далее каменная подсыпка рассматривается как фильтрующая насыпь (переливаемая или непереливаемая). Расчет ее производится согласно «Руководству по гидравлическим расчетам малых искусственных сооружений» (гл. VII).