Гідравлічний розрахунок дорожніх канав

Читайте також:

1. ІІ. Розрахунковий водомірний графік та тахограф повені
2. ІІІ. Результати розрахунку
3. IV. Файл змінених проекцій довжин розрахункових інтервалів
4. V. Файл координат багаторічної розрахункової гідрологічної характеристики водотоку
5. V1: Аналіз та розрахунок лінійних ланцюгів змінного струму 2 сторінка
6. V1: Аналіз та розрахунок лінійних ланцюгів змінного струму.
7. V1: Аналіз та розрахунок магнітних ланцюгів
8. V1: Аналіз та розрахунок електричних ланцюгів з нелінійними елементами
9. V1: Топологічні параметри та методи розрахунку електричних кіл.
10. VI. Про госпрозрахунок
11. XVI. Розрахунок ферм.
12. Автоматизовані банки дорожніх даних

Дорожні канави розраховують за рівнянням рівномірного перебігу рідини. Якщо довжина канави (звичайного кювету) невелика, то розрахунок ведуть за одним значенням витрати, що фактично збирається тільки до замикаючого перерізу розрахункової ділянки. При великій довжині канав (наприклад, нагірних) або за великої площі, з якої вода стікає до канави, доцільно ділити її на ряд конструктивних ділянок по довжині та розраховувати кожну ділянку на значення витрати.

Площу, з якої стікає вода в низовий кювет довжиноюL, визначають як половину ширини дороги. До верхового кювету вода стікає не лише з половини ширини дороги, а й може притікати з простору до нагірної канави, а за її відсутності - з деякої плошалі, водороздільні лінії якої можуть бути знайдені за планом у горизонталях. Для розрахунку небезпечнішого зливового стоку до канав використовують формулу (15.4) повного стоку (у зв'язку з дрібністю площ басейнів).

Типи укріплень канав вибирають виходячи з результатів гідравлічних розрахунків. Зазвичай при нахилі дна 5-10 ‰ канаву влаштовують без зміцнення.При великих ухилах приймають такі типи укріплень: при ухилах дна від 10 до 30 ‰ - засів трав, одернівка або щебенювання; від 30 до 50 ‰ - бетонні плити або мощення; при ухилах більше 50 ‰ - енергію потоку гасять пристроєм спеціальних споруд - перепадів та швидкоплинів (див. разд. 15.6). Крім зазначених типів укріплень використовують також глинобетон, оброблений в'яжучими матеріалами ґрунт, а також останнім часом стали використовувати асфальтобетон.

Одерновку плашмя і в стінку застосовують для зміцнення укосів. Дно зміцнюють одерновкою лише за ширині канави понад 1 м (рис. 15.9, а). При ширині менше 1 м дно укріплюють щебенем, великим гравієм, доменним шлаком з утрамбуванням. Товщину шару щебеню приймають 8-10 см. Дерн (для зміцнення одерновкою плашмя) має бути свіжий луговий щільний. Торф'яний та болотний дерн непридатний. Забороняється застосовувати дернини поламані, з порушеною кореневою системою. Розмір штучних дернин повинен бути не менше 20 25 см, товщина дерну 6-8 см. Дернини укладають з перев'язкою швів. При зміцненні одерновкою в стінку (з обов'язковим перекриттям усіх швів) дернина повинна перекривати сусідню дернину з кожного боку не менше ніж на 6-8 см. У посушливих районах і в особливо сухих місцях одерновка плашмя і стінку не допускаються. Слід пам'ятати, що зміцнення одерновкой вимагає великих витрат ручного труда.

Потужність (рис. 15.9. б) виконують каменем висотою 12-14, 14-16 і 16-18 см.

Мал. 15.9. Зміцнення канав: а - дерном (дно - щебенем); б – мощенням; 1 - щебінь; 2 - дерен; 3 – підготовка під мощення; 4 - камінь

При піщаних і супіщаних ґрунтах обов'язкове укладання між ґрунтом і кам'яним мощенням шару глини товщиною 10-15 см. Мощення виконують на шарі сіна, моху, соломи або щебеню. Камені припристрої зміцнення повинні бути покладені щільно, тицьком, з ретельним заповненням проміжків щебенем та утрамбуванням. Укладання окремих каменів плашмя не допускається. Зміцнення кам'яним мощенням також погано піддається індустріалізації та механізації будівельних робіт.

Для влаштування глинобетонних укріплень застосовують глинобетон з м'якої жирної глини зі щебенем із природного каменю або цегли. Товщина глинобетонного зміцнення має становити 25 см у районах з помірним кліматом та 15 см у південних районах. Допустимі швидкості течії води для глинобетонних укріплень приймають як для щільної твердої глини. Шар глинобетону можна успішно застосовувати як основу для одиночної бруківки при супіщаних грунтах русла, що зміцнюється.

Зміцнення ґрунтів шляхом обробки їх в'язкими (парафіністою нафтою, мазутом, нафтовими залишками, рідким бітумом, дьогтем тощо) доцільно застосовувати при будівництві доріг на піщаних та супіщаних ґрунтах. Товщину обробленого шару ґрунту слід приймати в межах від 5 до 10 см. Обробку ведуть шляхом змішування. При товщині ґрунту 5 см, обробленого органічними в'язкими, допускаються швидкості течії до 1 м/с, а при товщині 10 см - до 5 м/с.

Зміцнення одерновкою та мощенням дуже трудомістке. У зв'язку з цим все більшого поширення набувають індустріальні типи укріплень або прийоми, що піддаються механізації, наприклад, засів трав по підготовленому грунту замість одерновки. При високих швидкостях течії можна використовувати заливку тонким бетоном (на низьких марках цементу) по підготовленому шару щебеню. Особливо широко застосовують облицювання у вигляді бетонних плит розміром 50'50'8 см. В останні роки все ширше застосування при виробництві укріплювальних робіт став знаходити асфальтобетон.

Вибіртого чи іншого типу зміцнення канави залежить від швидкості протікання води, призначення канави та наявності місцевих матеріалів. Тип зміцнення вибирається за табл. 15.3, 15.5 та 15.6. Швидкість течії води визначають за формулою Шезі-Маннінга:

де (15.7)

R- гідравлічний радіус, м;

I- ухил дна канави, ‰;

С- коефіцієнт Шезі;

п- коефіцієнт шорсткості (табл. 15.11).

Коефіцієнти шорсткостіп

Зміцнення	Значенняп	Зміцнення	Значенняп
Засівши травою або одернівка Мощення	0,025 0,020	Бетонні плити Неукріплені канави	0,017 0,030

Для обчисленняС=R1/6n-1 можна використовувати графік (рис. 15.10).

Гідравлічні елементи трапецеїдальних канав можуть бути знайдені за такими залежностями:

а) площа перерізу потоку

де (15.8)

b- ширина канави дном, м;

h- глибина води, дещо менша, ніж повна глибина канави (приблизно на 0,2 м);

т1 іт2 - у загальному випадку не рівні показники крутості укосів канав;

б) змочений периметр

(15.9)

Мал. 15.10. Графік визначення коефіцієнта Шези

Приb= 0 наведені вище формули будуть справедливі для трикутного поперечного перерізу канав;

в) гідравлічний радіус

Найчастіше зустрічаються дві задачі розрахунку:

1-е завдання. Визначити пропускну здатність канави при заданій її глибиніhкан, відомих матеріалі зміцнення стінок та ухилі. У цьому випадку розрахунок зводиться до визначення допустимої глибини води у канаві(hкан-z), деz- запас за якоюсь заданою умовою або 0,2 м; потім за формулами (15.8), (15.9), (15.10) визначають гідравлічні елементи потоку, за формулою (15.7) знаходять швидкість і обчислюють пропускну здатність канавиQ=wv.

2-ге завдання. Визначити глибину наповнення канави, знаючи її ухил, витрату; Вибрати тип зміцнення. Завдання вирішується послідовними наближеннями, оскільки швидкість течії залежить від шорсткості, а шорсткість відповідає типу зміцнення, що призначається за швидкістю течії.

Рекомендується графоаналітичне рішення, яке зводиться до побудови графіка

Задаючи кілька значень глибини, обчислюютьRза формулами (15.8), (15.9), (15.10), а потім функціїR2/3 таwR2/ 3 та будують графік (рис. 15.11).

Мал. 15.11. Графіки до розрахунку канав

Відкладаючи на осі абсцис значенняАnпри різнихп(відповідних різним типам укріплень), де отримують глибину і відповідні їм функціїR2/3 . Потім обчислюють швидкості отриманих глибин наповнення за формулою (15.7) і перевіряють відповідність їх прийнятим типам укріплень.

---