Консольные перепады. Принцип их расчета.

Консольным перепадом называют лоток большего уклона, приподнятый на опорах над земной поверхностью, в конце которого имеется короткий участок – струенаправляющий носок с обратным уклоном или уклоном, равным нулю. С этого короткого участка сброс воды осуществляется путем свободного падения струи за пределы сооружения с высотой Р. Такого типа перепады устраивают при сбросе воды через какое-либо сооружение, например дорогу, при весьма крутых косогорах.

Гидравлический расчет консольного перепада заключается в определении глубины в конце быстротока h, дальности полета струи lпад и размеров воронки размыва в нижнем бьефе.

Lпад= ), Глубина воронки размыва

Глубину в сжатом сечении на дне воронки размыва определяют по формуле , Е0 = Р + h + dp + aV2/2g

Таким образом сначала задаются произвольной dp, а затем определяют hc и hc’’, а затем проверяют правильность назначения dp.

22. Методика гидравлического расчета малых неподтопленных мостов.

Основная задача расчета отверстий малого моста заключается в определении размеров этого отверстия для допустимой скорости в подмостовом русле.

Введем следующие обозначения:

Vдоп – допускаемая скорость для данного грунта или типа одежды канала, определяемая по нормам. Vб – бытовая скорость, т.е. скорость нестесненного водотока при бытовой глубине за мостом. V – скорость в характерном (расчетном) сечении подмостового русла

В случае свободного истечения на входном участке под мостом за расчетное принимают сечение с критической глубиной. Выбор допускаемой скорости по естественному грунту или принятому виду крепления типу укрепления под мостом дает возможность рассчитывать по формулам. Участвующая в них скорость в сечении с критической глубиной принимается равной в первом случае допускаемой скорости естественного основания, если она выше бытовой скорости; во втором случае допускаемой скорости принятого вида крепления, если бытовая глубина равна или превышает допускаемую для естественного основания.

Bk=gQ/αεV3доп, hk=(Bk – , wk=Q/εVдоп, H0=hk+wk/2Bkφ

hc=kcH0; hc”=kc”H0, зная глубину сжатого сечения, можно установить скорость в этом сечении – максимальную для подмостового русла.

23. Методика расчета отверстий малых подтопленных мостов.

При работе малых мостов по схеме подтопленного водослива с широким порогом в конце подмостового русла глубина равна hб, и статический напор Н является функцией не только сопротивлений входного участка, но и бытовой глубины. В этом случае ширину отверстия моста определяют:

B=Q/εhбVдоп+m’hб, V=Q/ε(B - m’hб)hб, H0=hб+V2/2gφ2

24. Безнапорные дорожные трубы. Основные схемы протекания воды при уклоне дна i0=ik. Условия подтопления. Методика расчета. Косогорные трубы.

Безнапорные трубы проектируют так, чтобы подпертый горизонт был ниже наивысшей точки внутренней поверхности входного сечения трубы, это можно выразить формулой полного напора. Безнапорные дорожные трубы работают как длинные водосливы с широким порогом. Безнапорные трубы с нулевым или незначительным продольным уклоном работают как подтопленные водосливы. Если уклон трубы довести до критического или немного превысить его, то режим подтопленного водослива за счет сопротивлений по длине трубы будет исключен. Если учесть, что при неравномерном движении в канале с критическим уклоном свободная поверхность горизонтальна, то можно легко обосновать критерий подтопления безнапорных дорожных труб в зависимости от бытовой глубины в нижнем бьефе. Если сжатое сечение не затоплено, т.е. прыжок за ним или отсутствует, или является отогнанным или надвинутым, то труба работает как свободный водослив с широки порогом. При затопленном гидравлическом прыжке в сжатом сечении труба будет работать как подтопленный водослив с широким порогом. Таким образом критерий подтопления:

hc’’<hб-ik(L-lвх), Н0=S0A, где S0- степень наполнения трубы 0,8-0,9; А – высота трубы. Н0=Н+аV02/2g

Расчетный режим работы трубы: безнапорный, нижний бьеф не подтоплен.

Уклон трубы . Форма поперечного сечения: круглая. Входной оголовок: раструбный с коническим звеном на входе. Диаметр трубы: 2м

Находим напор Н перед трубой: , где =1 - коэффициент подтопления со стороны нижнего бьефа,т.к. подтопление со стороны нижнего бьефа отсутствует. m – коэффициент расхода. m = 0,35 из таблицы 2 методических указаний. - ширина потока в сечении с критической глубиной. найдем из графика на стр. 10 методических указаний. Учитывая, что , определим из графика величину . Получили =0,82. То есть =0,82*2=1.64м. Подбором находим величину расхода. Н=1,77м.

Проверка: . Определим соотношение Н/D, чтобы убедиться, что труба работает как безнапорная. Н/D=1,77/2=0,85<1 Итак, Н=1,77м.

2) Определим глубину воды на входе из графика б) на стр. 14 методических указаний, зная параметр . Из графика для круглых труб с раструбным оголовком с коническим звеном на входе имеем: =0,7 =

3) Проверим, действительно ли труба работает в гидравлическом отношении как короткая: Из приложения 4 методических указаний определим величину критического уклона трубы. Зная параметр , из графика находим . Определим величину для нашего случая: при шероховатости n = 0.015. критическую глубину определим из графика приложения 3 методических указаний, зная параметр . так как , то труба любой длины работает в гидравлическом отношении по типу «короткой»

4)Проверим, действительно ли труба не будет подтоплена со стороны нижнего бьефа, то есть проверим следующее условие:

= 1,69 < = 0.968м

Итак, расчет окончен - принимаем расчетный напор перед трубой Н = 1,77м.

Косогорными называются трубы с продольным уклоном больше 0,02. Обычно поток при подходе к косогорным трубам находится в бурном состоянии, а ширина подводящего быстротока больше, чем отверстие трубы, что требует устройства сужающего участка.