ТРУБИ

Умовно труби можна віднести до найпростіших гідротехнічних споруд, особливо у випадках, коли мова йде про пропуск через них невеликих витрат води. Область застосування труб в гідротехнічному будівництві дуже обширна. Труби застосовуються в дорожньому будівництві, при пропуску води під різними насипами, при влаштуванні водоскидів, водовипус- ков, водоспуски, дюкерів і інших видів гідротехнічних споруд.

Приблизно 80 ... 90% малих труб зустрічається в дорожньому будівництві. В цілому по Росії їх число перевищує 1,0 ... 1,5 млн. За гідравлічним показниками конструкції малі труби можна поділити на безнапірні водопропускні труби (рис. 9.5, а), що працюють як водозлив з широким порогом; напірні (рис.

9.5, б) і напівнапірному (рис. 9.5, в), що працюють як насадки і короткі труби або отвори в тонкій стінці. Труби можуть бути як одноочковую, так і многоочковимі.

Основною метою гідравлічних розрахунків малих труб є визначення їх отвори; напору перед ним, тобто позначки підперті рівня; глибини і швидкості потоку на виході для визначення виду кріплення в зворотному руслі.

Отвором водопропускної споруди називається його найбільшим горизонтальним розміром, в світлі в площині, перпендикулярній напряму руху потоку води. Для круглих труб отвір одно їх внутрішньому діаметру d, для кількох труб - сумі внутрішніх діаметрів усіх труб, для труб прямокутного перетину - відстані між внутрішніми гранями бічних стінок.

Отвори малих водопропускних споруд, як відомо, менше ширини водотоку. Через стиснення потоку рівень води у верхньому б'єфі підвищується. Цей рівень називається підпертим.

Глибина потоку за спорудою, як правило, дорівнює нормальній глибині / г 0 , яка визначається за формулою Шезі з урахуванням побутових морфометричних показників водотоку, тому її також називають побутової глибиною / г б .

Безнапірні дорожні труби працюють як довгі водозливи з широким порогом, коли відношення їх довжини L до натиску Я становить L / Н> 15 ... 30. Безнапірні труби з нульовим або незначним поздовжнім ухилом (/ о </ ц) працюють, як підтоплені водозливи (в цьому нерівності / к - критичний ухил). Якщо ухил труби довести до критичного (/ 0 = / к ) або трохи перевищити його, то режим підтопленого водозливу буде виключений. Тому умова / 0 > / до є обов'язковим при проектуванні.

Поділ труб з гідравлічних показниками

Мал. 9.5. Поділ труб з гідравлічних показниками:

а - безнапірні; б - напірні; в - напівнапірному; 1-1, 2-2 - розрахункові перетину; К - поверхня води в трубі при безнапірному режимі; І з - глибина води в стиснутому перерізі; І до - критична глибина; І 6 - глибина в нижньому б'єфі (побутова); / 0 - ухил дна труби; / До - критичний ухил дна труби; / "* - довжина входу в трубу (до стиснутого перетину); / ExyN - довжина вхідного ділянки (від початку труби); / Сп - довжина кривої спаду в межах труби; Я - напір води перед трубою; / - довжина труби між розрахунковими перетинами; / С - довжина ділянки від стисненого перерізу до початку кривої спаду; L - повна довжина труби; Л сп - глибина води на ділянці спаду; 1 пол - відстань від стисненого перерізу до вищої точки підйому води; З-С - перетин в зоні кривої спаду

Пропускна здатність безнапірних труб залежить від наявності підтоплення. У непідтоплення труб вона визначається за формулою водозливу з широким порогом:

де Q - витрата води, м 3 / с; т - коефіцієнт витрати; Ь - ширина отвору, м; g- прискорення сили тяжіння, рівне 9,8 м / с 2 ; Я 0 - повний напір з урахуванням швидкості підходу, м.

Для підтоплених труб пропускна здатність визначається за формулою

де про п - коефіцієнт підтоплення.

Для труб великого перерізу в наведених формулах під величиною b слід приймати середню величину, яка визначається по площі і глибині відповідного перетину. При розрахунку по стиснутому перерізі в кінці вхідного ділянки b = з З / А С . Якщо використовувати перетин з критичної глибиною, то

де з - площа поперечного перерізу, м 2 ; І - відповідна глибина, м.

Безнапірні труби. Спосіб гідравлічного розрахунку безнапірних труб залежить від їх довжини I, поздовжнього ухилу / 0 і побутової глибини води в нижньому б'єфі Л 6 .

Безнапірні труби можна поділити на короткі і довгі, непідтоплення і підтоплені.

Короткі непідтоплення т р у б и. Орієнтовно можна вважати, що при / 0 </ к труби будуть короткими, якщо їх довжина / <20А Т , де й т - глибина води в трубі, м.

Тоді пропускна здатність визначається за формулою

а коефіцієнт витрати т визначається за формулою

де від 0 - табличний коефіцієнт витрати; / 0 - ухил труби; / Вх - довжина вхідної частини, м; Я 0 - повний напір з урахуванням швидкості підходу, м.

Довгі непідтоплення труби. Такі труби впливають на натиск перед трубою. При заданій витраті Q натиск перед довгою трубою Н т , м, наближено (точніше - для круглих труб) можна визначити за формулою

де Я - натиск перед короткою трубою, м; L, - довжина довгої труби, м.

Труби з затопленим входом. Якщо глибина потоку на вході в трубу А вх перевищує вертикальний розмір вхідного отвору, то вхід виявиться затопленим.

Напівнапірному труби. Напівнапірному труби працюють за принципом виділення з отвору або з-під щита. Пропускна здатність визначається за формулою

де ц - коефіцієнт витрати; зі - площа поперечного перерізу труби, м 2 ; Н 0 - гідродинамічний напір, м; h c - глибина стисненого перерізу, м.

Напірні труби. Напірні труби працюють за принципом насадка. Пропускну здатність напірних труб можна визначити за формулою

де / 0 - ухил труби; / - довжина труби, м; І - глибина на виході з труби (в перерізі 2 - 2 (див. Рис. 9.5, а, б)) при гідростатичному розподілі тиску, м.

Для непідтоплення труб, т. Е. При А 6т і незатопленому просторовому гідравлічному стрибку у вихідному перерізі труби, коефіцієнт витрати визначається за формулою

де 4вх - коефіцієнт опору на вхід; ^ Г1 - коефіцієнт опору по довжині.

Глибина в вихідному перерізі І через порушення гідростатичного закону розподілу тиску приймається рівною h = = 0,85А т , де й т - глибина води в трубі.

Коефіцієнти опору на вхід орієнтовно можна змінювати в залежності від форми входу: для обтічних оголовків 4вх = 0,15; для труби, випущеної з укосу і комірного оголовка, q BX = 0,45; для портальних, розтрубних, коридорних оголовків ^ вх = 0,25.

Коефіцієнт 4д, обчислюється за формулою

де п - коефіцієнт шорсткості; / 11Х - довжина вхідної частини, м, приблизно рівна 3,6А т (/ ^ - глибина води в трубі, м); R - гідравлічний радіус, рівний приватному від ділення площі живого перетину на змочений периметр, м.

Для бетонних труб і = 0,015, для гофрованих металевих труб при розмірах гофра 32,5 до 130 мм п = 0,028.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

  • 1. Назвіть основні частини грунтових гребель. Яка їхня роль в процесі будівництва і експлуатації?
  • 2. У чому полягають гідрологічні розрахунки при проектуванні гребель і водоймищ?
  • 3. Що таке максимальні витрати і як їх використовують при проектуванні гребельних водойм?
  • 4. Опишіть внутрісуточних гидрограф стоку і розкажіть про методи його використання.
  • 5. Для чого потрібні донні водоспуски і в чому особливості їх розрахунку і проектування?
  • 6. Як класифікуються труби з гідравлічних ознаками і які особливості їх розрахунку?
 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >