2.2. Выбор типа фундамента
Для средней части труб разработаны три типа фундаментов (см. рис.2):
1 – гравийно-песчаная подушка;
2 – сборный ж/б;
3 – монолитный фундамент;
Тип фундамента выбирается при проектировании в зависимости от местных инженерно-геологических условий: уровня грунтовых вод, гидрологического режима работы сооружения, наличия материалов.
Первый тип - звенья труб опираются на спрофилированную подушку толщиной 0.3м из щебеночно-песчаной или ПГС, которая укладывается на тщательно уплотненный естественный грунт.
Второй тип – сборные фундаменты из лекальных ж/б блоков, устанавливаемых на спланированный уплотненный естественный грунт по щебеночной подготовке толщиной 10см. В местах стыковки секций труб между собой и оголовков устраиваются монолитные участки фундаментов.
Третий тип - бетонные монолитные фундаменты толщиной 30см. Класс бетона 320.
Глубина заложения фундаментов в средней части двухочковых труб назначается без учета глубины промерзания.
Конструкция оголовков состоит из портальной стенки и 2-х откосных крыльев, заглубленных в грунт и установленных на щебеночную подготовку толщиной 10 см.
Естественный грунт под оголовком заменяют гравийно-песчаной смесью на расчетную глубину промерзания с запасом 0,25м. Размеры портальной стенки не зависят от глубины промерзания и определены из условий обеспечения надежного опирания и противодействия сдвигу.
Элементы оголовков запроектированы аналогично серии 3.501.1. – 144 с корректировкой размеров применительно к форме звеньев труб.
Длина берм над входным и выходным оголовками устанавливаются в зависимости от крутизны откоса насыпи, но не менее 0,8м. Укрепление русла и откосов выполняют в соответствии с типовым проектом 5.01-0-46.
К проектированию принят монолитный фундамент.
Земляное полотно отсыпается из грунта – песок средней крупности. Для проектируемой двухочковой трубы, диаметром 1,25 м, принимаем монолитный фундамент типа 3 (см. рис.3,4), при этом допускается высота насыпи до 20 м.
2.3.Расчет размеров укрепления русла
Определяем ширину растекания потока по формуле:
Bрас=
,
(2.6)
где
n=0.78+0.36lg
,
(2.7)
-
отверстие одноочковой трубы (1,25м);
z – длина укрепления, отсчитываемая от конца оголовка (2,8 м);
Де- эквивалентный диаметр, для круглых многоочковых труб:
,
(2.8)
м;
(2.9)
-
ширина в конце оголовка (
=4,57
м);
-
эталонный расход (
=6,65
м3/с);
сбросной
расход (Qc=2,9
м3/с).
lg
=0.91;
м.
Ширина в конце укрепления N=Bраст+3=6,28+3=9,28 м.
Расчетная глубина размыва в конце укрепления при ограниченном времени прохождения паводка находится по формуле:
,
(2.10)
где Кр=0,85 при Де<=2.5
dгр – средний диаметр частиц лога (dгр=0,0025 м);
Кс – коэффициент снижения глубины размыва за счет ограниченного времени прохождения паводка (Кс=0,7).
м.
Расчетная глубина размыва при наличии в ковше размыва каменной наброски рассчитывается по формуле:
,
(2.11)
где dн - средний расчетный диаметр камня наброски (dн =0,3м);
Wк – удельный расход камня;
Wк = 0.2 Tр2, (2.12)
Wк=0.2 *1,742=0,61
Минимальная ширина предохранительного откоса:
,
(2.13)
где К1 – коэффициент, определяемый по табл. 4,3 [2] , ( К1=0,62).
м.
При этом необходимо, чтобы Вn было не меньше N=Bраст+3=6,28 м. Т.к. Bраст <Bn, т.е. 6,28м<8,42 м, то принимаем большее N=8,42 м.
Длину укрепления
z
на входе для круглых труб принимаем
равной
,
ширину
Выбор типа укрепления производят по скорости течения воды на выходе из трубы, увеличиной в 1.2 раза, в зависимости от глубины воды на выходе.
,
(2.14)
где k и n – эмпирические коэффициенты (k=0.75, n=0.5);
ПQ – безразмерный параметр расхода;
d- отверстие одноочковой трубы (1,25м).
,
(2.15)
где Q – сбросной или расчетный расход (принимаем равным Qс=2,9 м3/с).
Получаем:
Тогда глубина воды на выходе равна:
Скорость течения воды на выходе из трубы определяем по таблице 4.5 [1] – Vвых=3,0 м/с.
Тогда 1.2·Vвых=1.2·3,0=3.6 м/с.
При расчетной глубине на выходе hвых=0,6 м и расчетной скорости течения воды на выходе Vвых=3.6 м/с возможен следующий вид укрепления: каменная наброска слоем h = 30 см из несортированного камня толщиной 20 см.