Гидравлический расчёт водопропускных труб

Назначение и выбор отверстия водопропускных труб

Наибольшее применение получили дорожные водопропускные трубы круглого и прямоугольного сечения. Согласно нормативным данным дорожные трубы имеют следующие стандартные отверстия:

• — круглые — 0,75; 1,0; 1,25; 1,5 и 2,0 м;
• — прямоугольные: одноочковые — 2,0; 2,5 и 3,0 м; двухочковые — 2×2,2; 2×2,7 и 2×3,2 м.

Пропускная способность многоочковых (двухочковых, трёхочковых) труб равна суммарной пропускной способности соответствующего количества одноочковых труб.

Расчёт труб производится при безнапорном режиме протекания воды через сооружение.

Условие безнапорного режима протекания воды:

где Н — подпор (глубина воды) перед трубой, м; hф — высота трубы в свету, или диаметр отверстия трубы d, м.

Условие пропускной способности трубы:

где Qp — расчётный расход воды, м3/с; Qc — пропускная способность трубы, м3/с.

За расчётный расход Qp принимаем наибольший из максимальных расходов, определённых в гидрологическом расчёте, т. е. ливневый расход, равный м3/с.

Принимаем предварительно круглую одноочковую трубу диаметром 2,0 м с раструбным оголовком и с коническим (обтекаемым) входным звеном. Для принятого расчётного расхода из приложения Р методички ЯГТУ № 2653 «Расчёт дорожных водопропускных труб» выписываем данные:

• — диаметр трубы d=1,25 м;
• — глубина воды перед трубой H=0,51 м;
• — скорость воды на выходе из трубы V=1,5 м/с.

Проверяем выполнение условия безнапорного режима.

0,51<1,21,25=1,50 — условие безнапорного режима соблюдается.

Определяем пропускную способность трубы по формуле:

где g — ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с2; щс — площадь сжатого сечения потока.

Находим значение глубины потока hc в сжатом сечении трубы:

.

.

Соотношение:

.

По рисунку 4 определяем, что:

.

откуда следует:

.

Рисунок 4 — График для расчёта круглых сечений.

Пропускная способность трубы будет равна:

.

Проверяем выполнение условия пропускной способности трубы:

0,94<0,98 — условие пропускной способности трубы выполняется. Таким образом, выбираем одноочковую трубу диаметром 1,25 м. В типовых проектах для унифицированных труб составляют расчётные таблицы или графики пропускной способности типовых труб (приложение С методички ЯГТУ № 2653 «Расчёт дорожных водопропускных труб»).

Определение длины водопропускной трубы

Длина водопропускной трубы зависит от высоты насыпи у трубы, которая определяется по продольному профилю и углу, который образует ось трубы с осью дороги.

Высота насыпи у трубы должна быть больше или равна минимальной высоте насыпи Нmin, определяемой по формуле:

где д — толщина стенки звена трубы, равная 0,22; Д — минимальная толщина засыпки над звеньями трубы, принимаемая для всех типов труб на автомобильных и городских дорогах равной 0,5 м; с учётом толщины дорожной одежды принимаем Д = 0,8 м.

.

Длина водопропускной трубы определяется по формуле:

где В — ширина земляного полотна, равная для дороги III категории 12 м; m — коэффициент заложения откосов насыпи, равный 1,5; Ннас — высота насыпи у трубы, которую принимаем равной 2,27 м; iф — уклон трубы, соответствующий уклону лога у сооружения, равный 24,2‰; б — угол между осью дороги и осью трубы, равный 90°.

Тогда длина водопропускной трубы будет равна:

.

Принимаем длину трубы равной 14,5 м.