Специальные вопросы гидравлики, водопроводных и водоотводящих сооружений. Мосты, трубы и трубчатые сооружения. (Лекция 4)

25 метров.
Малые мосты устраиваются:
как водопропускные сооружения на автомобильных и железных дорогах;
при пересечении сухих логов и русел периодически действующих водотоков, оросительных каналов;
имеют стандартные отверстия (расстояние в свету между устоями или опорами): 2; 3; 4; 5; 6; 7; 10; 12,5 и 20 м.
Гидравлический расчет малых мостов заключается в:

Расчет входного участка позволяет определить его геометрические размеры –
длину моста и возвышение низа пролетного строения

Расчет выходного участка дает возможность определить скорость потока на выходе из сооружения и решить вопрос о защите русла от размыва со стороны нижнего бьефа

(рис. б);
с обратными стенками (рис. в);
эстакадные с конусами (рис. г).

Схема а

Схема г

Схема б

Схема в

верхнем бьефе, т.е. перед мостом. Наименьшее возвышение низа пролетного строения можно определить по зависимости:

где: σк – коэффициент, учитывающий снижение кривой подпора во входном сечении, который принимают 0,75-0,85 (по данным В.В. Смыслова);
Н – напор воды перед мостом при расчетном расходе;
Δmin – технический запас низа пролетного строения над уровнем воды, принимается по таблице:

насыпи;
Δ = hст + Δmin, hст – строительная высота пролетного строения.
Отверстие малого моста работает по схеме водослива с широким порогом.

РАСЧЕТЫ ОТВЕРСТИЙ МАЛЫХ МОСТОВ И ТРУБ С УЧЕТОМ АККУМУЛЯЦИИ
Расчеты отверстий малых мостов и труб с учетом аккумуляции производятся:
при преобладающем ливневом стоке во всех случаях,
при преобладающем снеговом стоке (только при отсутствии возможности заносов снегом оврагов перед сооружениями).
Аккумуляция не учитывается в районах с продолжительными ливнями, а также при расчетах отверстий сооружений по расходам селевого, ледникового и грунтового стоков.

производятся
упрощенным или уточненным графическим способом.

Упрощенный способ применяется:
а) для предварительных соображений в предпроектных стадиях проектирования;
б) во всех стадиях проектирования местных автомобильных дорог;
в) во всех случаях проектирования железных и автомобильных дорог, если уменьшение расчетных ливневых расходов при учете аккумуляции не превышает 30 %.

Уточненный способ применяется во всех стадиях проектирования железных и автомобильных дорог, если уменьшение расчетных ливневых расходов при учете аккумуляции равно или больше 30 %.

Расчет отверстий малых искусственных сооружений с учетом аккумуляции по расходам снегового стока, если такой учет аккумуляции допустим, производится также двумя способами: по упрощенной формуле или графо-аналитическим способом.

Упрощенная формула применяется:

а) для предварительных соображений в предпроектных стадиях проектирования;

б) во всех случаях проектирования местных автомобильных дорог.

данные:

уклоном, большим или равным критическому, и труб, длина которых меньше пятикратной величины подпора перед сооружением, при уклоне лотка, меньшем критического.
Графики построены по формуле:

где Qcoop - расход в сооружении в куб. м/сек;
m - коэффициент расхода, зависящий в основном от очертания входного оголовка трубы или конусов моста;
w - площадь живого сечения потока с критической глубиной при безнапорном протекании, или площадь полного сечения трубы при напорном протекании;
g - ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек2;
H - подпертая глубина воды перед сооружением над отметкой входа (лотки или укрепления) в м;
h - критическая глубина при безнапорном протекании, или сжатая глубина при напорном протекании, в м.

или оросительных каналов

Если приспособление для перекрытия устроено в виде шандорного затвора, тогда отверстие моста работает по схеме водослива с острым порогом (рис. 1).
Если приспособление для перекрытия устроено в виде подъемного щита, то отверстие моста работает по схеме истечения из-под щита (рис. 2).        

Среди них различают:
Мосты с водосливом;
Мосты с затворами (шандорные);
Мосты с подъемными щитами плоского или сегментного очертания.

Рис. 2. Мост-водоспуск с шандорным затвором

степенью открытия затвора.
Во всех случаях эти мосты работают по схеме незатопленного водослива, так как они включаются в работу только при условии понижения уровня в нижнем бьефе ниже уровня затвора.
Первый тип мостов-водоспусков - шандорные мосты - рассчитывают по формуле водослива с тонкой стенкой

Рис. 2. Мост-водоспуск с подъемным щитом

Значение напора в шандорных мостах невелико и определяется высотой одного или пары шандоров; практически эта высота колеблется от 0,14 до 0,7 м.
Для шандорного моста приходится решать следующие задачи:

За порогом шандорного затвора образуется перепад, для которого должны быть рассчитаны условия в нижнем бьефе.
Расчету подвергается случаи смятия самого верхнего шандора, когда струя, сливающаяся с затвора, имеет самую большую падения.

– долговечность всей конструкции в целом; автоматичность сброса воды; небольшие эксплуатационные расходы; улучшенные условия протекания потока в подмостовых руслах

Недостатки:
- Мосты с деревянными затворами – недолговечность срока службы древесины по сравнению с бетоном; значительные эксплуатационные расходы; большие скорости в подмостовом русле из-за падения воды с большой высоты и др.

под насыпями дорог небольших постоянных или периодически действующих водотоков.
В отдельных случаях трубы используются в качестве путепроводов тоннельного типа, а также скотопрогонов.
При проектировании дорог предпочтение перед малыми мостами отдается трубе, так как:
устройство трубы в насыпи не нарушает непрерывности земляного полотна и верхнего строения пути,
расходы по содержанию трубы значительно меньше, чем малого моста,
при высоте засыпки над трубой более 2 метров влияние временной нагрузки на сооружение снижается, а затем по мере увеличения этой высоты практически теряет свое значение.

метра при длине трубы не более 30 метров,
не менее 0,75 метра при длине трубы не более 15 метров,
не менее 0,5 метра на съездах при устройстве в пределах трубы быстротока.
На внутрихозяйственных дорогах можно применять трубы с отверстиями размером 0,5 метра при их длине не более 10 метров.

расчетной высоте засыпки грунтом, равной 2,0 метра,
- Вторая - высоте 4,0 метра,
- Третья - высоте 6,0 метра.
На режим работы трубы оказывают влияние входные и выходные оголовки. Входные оголовки делятся на:
обтекаемые – характеризуются или повышенным, или сходящимся входным звеном;
необтекаемые – раструбные, портальные и воротниковые

секция;
2 – средние секции трубы;
3 – гравийно-песчанная подушка;
4 – фундаментные блоки под секции трубы;
5 – портальный блок оголовка;
6 – откосные крылья оголовка;
7 – стеновые блоки оголовка;
8 – тело насыпи;
9 – концевая секция;
10 – железобетонный зуб.

Типы оголовков водопропускных труб:

образующейся во время весеннего таяния снегов, то уровень воды в головном пруду будет повышаться, вода начнет переливаться через гребень и размоет плотину.
Водосбросные сооружения — устройства для сброса излишка паводковых вод из головного пруда, а также для частичного или полного сброса воды перед обловом рыбы и для регулирования уровня воды в головном пруду. Могут пропускать лед.
Бывают автоматические, регулируемые или комбинированные.

Водосбросные сооружения — наиболее дорогостоящая часть водоема. Их стоимость достигает 30 — 50% от общей себестоимости пруда.

При больших расходах строят управляемые водосбросы, у которых порог сооружения располагают ниже нормального уровня воды в головном пруду, вплоть до дна.

Автоматические водосбросы — порог сооружения (та часть, куда сливается вода из пруда) располагают на том уровне, на котором желательно сохранить уровень воды в пруду. При превышении уровня воды над этой отметкой вода автоматически сбрасывается из верхнего бьефа в нижний (водосбросной земляной канал, открытый бетонный водослив, шахтный и трубчатый водосбросы).
Автоматические водосбросы устраивают при максимальных паводковых расходах до 50 м³/с.