ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
“ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I”
(ФГБОУ ВО ПГУПС)
Факультет «Промышленное и гражданское строительство» Кафедра «Водоснабжение, водоотведение и гидравлика»
Дисциплина «Гидравлика и гидрология» Форма обучения - очная
ТИПОВАЯ ЗАДАЧА № 6
«ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ МАЛОГО МОСТА С ПРЯМОУГОЛЬНЫМ ПОДМОСТОВЫМ РУСЛОМ»
Выполнил(а) Группа Т-910 Курс II
Факультет: «Транспортное строительство»
Преподаватель:
(подпись, дата)
Фёдорова В.Ю.
(ФИО)
Пономарёв А.Б.
(ФИО преподавателя)
Показатель |
Критерии оценивания |
Шкала |
Итоговая |
|
оценивания |
оценивания |
оценка |
||
|
||||
Оформление в |
Работа оформлена аккуратно без исправлений |
0 |
|
|
соответствии с |
|
|
|
|
Работа оформлена неаккуратно, есть исправления |
-1 |
|
||
требованиями |
|
|||
|
|
|
|
|
Правильность |
Задача решена верно |
4 |
|
|
решения задачи |
Задача решена неверно |
0 |
|
|
Сроки сдачи |
Работа сдана в течение 2 недель после выдачи задания на занятии |
1 |
|
|
Работа сдана более, чем через 2 недели после выдачи задания на занятии |
|
|
||
работы |
0 |
|
||
(при отсутствии уважительных причин) |
|
|||
|
|
|
||
Итого баллов |
|
Максимум |
|
|
|
5 |
|
||
|
|
|
||
|
|
|
|
Санкт-Петербург, 2021
Дано:
Расчётный расход, Q = 19,2 м3/с
Бытовая глубина (глубина воды в нижнем бьефе), hб = 0,70 м Высота расположения пролётного строения моста, Hм = 2,05 м Коэффициент сжатия, ε = 0,82 Коэффициент местного сопротивления, Вид грунта 5
Требуется:
1.выполнить гидравлический расчёт малого моста
2.выполнить чертёж протекания воды под малым мостом
Задачей гидравлического расчёта малого моста является нахождение минимального пролёта моста, который бы удовлетворял двум условиям:
1)Скорость протекания воды под мостом должна быть меньше допустимой неразмывающей скорости доп, т.е. должна удовлетворять условию ≤ доп.
2)Должен быть обеспечен минимальный запас αmin от низа пролётного строения до поверхности воды.
Ход решения задачи:
1.Выбираем допустимую неразмывающую скорость доп исходя из характеристики грунта(Приложение 1).
По заданию вид грунта – 5. По таблице это песок Vдоп.=1,0-1,8 м/с.
Красчёту принимаем значение Vдоп.=1,6 м/с
2.Вычисляем критическую глубину, соответствующую доп, величина корректива кинетической энергии α принимается равной 1,10.
к = αVдоп2 = 1,1 ∙ 1,62 g 9,82
3. Определяем схему работы моста и устанавливают глубину под мостом:
1,25 ∙ к = 1,25 ∙ 0,287 = 0,359м
1,25 ∙ к = 0,359м < б = 0,70м следовательно мост подтоплен и глубина воды под мостом равна бытовой = б = 0,70 м
4.Определяем отверстие моста, соответствующее заданному расходу и полученной глубине:
b = |
|
Q |
= |
19,2 |
|
= 20,91 м |
∙ ∙доп |
|
0,82∙0,70∙1,6 |
||||
|
|
|
|
|
||
Т.к. вследствие небольшой величины доп отверстие моста получилось больше максимального типового (b>20 м), то с целью уменьшения его рассмотрим варианты с различными типами крепления подмостового русла с соответствующим увеличением значений доп (см. п. 8, 9, 10 в Приложении 2).
1.Выбираем допустимую неразмывающую скорость доп исходя из вида крепления подмостового русла (см. Приложение 2).
Принимаем вид крепления подмостового русла – одиночное каменное мощение Vдоп.=3,0-3,5 м/с.
Красчёту принимаем значение Vдоп=3,0 м/с
2.Вычисляем критическую глубину, соответствующую доп, величина корректива кинетической энергии α принимается равной 1,10.
к = αVдоп2 = 1,10 ∙ 3,02 = 1,01 м g 9,82
3. Определяем схему работы моста и устанавливают глубину под мостом:
1,25 ∙ к = 1,25 ∙ 1,01 = 1,26 м 1,25 ∙ к = 1,26м > б = 0,70м следовательно мост неподтоплен и глубина воды под мостом равна критической = к = 1,01 м
4.Определяем отверстие моста, соответствующее заданному расходу и полученной
глубине: |
19,2 |
|
|||
|
Q |
|
|||
|
|
= |
|
|
|
b = ∙ ∙ доп |
0,82 ∙ 1,01 ∙ 3,0 |
= 7,73 м |
|||
|
|||||
На основе полученного значения в качестве расчетного принимается ближайшее большее типовое значение отверстия моста А (см. Приложение 3).
Типовые отверстия малых мостов
Типовые отверстия малых мостов А, м
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7,5 |
10 |
12,5 |
20 |
Для b=7,73 м принимаем ближайшее большее типовое отверстие моста А=7,5 м
5.Определяем критическую глубину для принятого отверстия моста A по формуле:
` |
3 |
αQ2 |
3 |
1,10∙19,22 |
|
|
|
||||||||
= √ |
|
|
|
|
= √ |
|
|
|
|
|
|
= 3√1,092 = 1,029 |
|||
2 |
2 |
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
||||||
k |
|
g |
|
0,82 |
∙7,5 |
∙9,82 |
|
|
|
||||||
|
|
ε |
A |
|
|
|
|
|
|
||||||
6.Уточняем схему работы моста и устанавливают глубину под мостом:
1,25 ∙ ′к= 1,25 ∙ 1,029 = 1,28 м
Так как 1,25 ∙ ′ = 1,23 м ≥ = 0,70 м, то мост не подтоплен и глубина воды под мостом
кб
равна критической глубине ′ = ′к= 1,029 м
7.Вычисляем действительную скорость потока воды под мостом и проверяют условие
неразмываемости подмостового русла.
|
Q |
19,2 |
|
|
= |
|
= |
|
= 2,44 м/с |
∙ А ∙ ′ |
0,82 ∙ 7,5 ∙ 1,28 |
|||
Проверяем УСЛОВИЕ № 1: Скорость протекания воды под мостом должна быть меньше
допустимой неразмывающей скорости доп, т.е. должна удовлетворять условию ≤ доп.
Так как = 2,44 м < = 3,0 м - условие № 1 выполнено
сдоп с
8.Определяем глубину воды перед мостом по формуле (α=1,10):
= ′ + ( + ) |
V2 |
= 1,28 + (1,10 + 0,32) ∙ |
(2,44)2 |
= 1,28 + 0,43 = 1,71м |
|
2g |
2 ∙ 9,82 |
||||
|
|
|
9.Проверяем УСЛОВИЕ № 2: Должен быть обеспечен минимальный запас min от низа пролётного строения до поверхности воды.
Значение min в общем случае зависит от категории дороги: В задаче принимается равным min = 0,5 м.
Вычисляем запас = м − = 2,05 − 1,71 = 0,34 м
Так как = 0,34 м < min = 0,50 м – условие № 2 по обеспечению минимального запаса аmin не выполнено.
Берется следующее большее типовое значение отверстия моста А (см. Приложение 3) и проверяют расчёт с п.5.
Типовые отверстия малых мостов
Типовые отверстия малых мостов А, м
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7,5 |
10 |
12,5 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Принимаем следующее большее значении типового отверстия моста А=10 м
5.Определяем критическую глубину для принятого отверстия моста A по формуле:
` |
3 |
αQ2 |
3 |
1,10∙19,22 |
|
|
|
||||||||
= √ |
|
|
|
|
= √ |
|
|
|
|
|
|
= 3√0,614 = 0,85 м |
|||
2 |
2 |
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
||||||
k |
|
g |
|
0,82 |
∙10 |
∙9,82 |
|
|
|
||||||
|
|
ε |
A |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
к = √ |
|
|
|
= √ 2 2 |
|||||
6.Уточняем схему работы моста и устанавливают глубину под мостом:
1,25 ∙ к′ = 1,25 ∙ 0,85 = 1,06м
Так как 1,25 ∙ ′ = 1,01 > = 0,70 м, то мост не подтоплен и глубина воды под мостом
кб
равна критической глубине ′ = ′к= 0,85 м
7.Вычисляем действительную скорость потока воды под мостом и проверяют условие
неразмываемости подмостового русла.
|
Q |
19,2 |
|
|
= |
|
= |
|
= 2,75 м/с |
∙ А ∙ ′ |
0,82 ∙ 10 ∙ 0,85 |
|||
Проверяем УСЛОВИЕ № 1: Скорость протекания воды под мостом должна быть меньше
допустимой неразмывающей скорости доп, т.е. должна удовлетворять условию ≤ доп.
Так как = 2,75 м м < = 3,0 м м - условие № 1 выполнено
сдоп с
8.Определяем глубину воды перед мостом по формуле (α=1,10):
= ′ + ( + ) |
V2 |
= 0,85 + (1,10 + 0,32) ∙ |
(2,75)2 |
= 0,85 + 0,55 = 1,40м |
2g |
|
|||
|
|
2 ∙ 9,82 |
||
9.Проверяем УСЛОВИЕ № 2: Должен быть обеспечен минимальный запас min от низа пролётного строения до поверхности воды.
Вычисляем запас = м − = 2,05 − 1,40 = 0,65 м
Так как = 0,65 м > min = 0,50 м - условие № 2 по обеспечению минимального запаса аmin выполнено.
10. Выполняем на мм формат А4 с соблюдением горизонтального масштаба вид сверху (схема а на рис.1) и с соблюдением вертикального масштаба вид сбоку - схему протекания потока через сооружение с указанием всех глубин и высоты расположения низа пролётного строения. Так как по расчёту тип моста – неподтопленный, то вычерчивается по образцу схема б.
А = 10 м
= ∙ = 0,82 ∙ 10 = 8,2 м
а = 0,65 м Н = 1,40 м
Нм = 2,05 м hк = 0,85 м hб = 0,70 м
