ПОСОБИЕ

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА СССР

ВНИИ ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И КАПИТАЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ПОСОБИЕ

ПО ГИДРАВЛИЧЕСКИМ РАСЧЕТАМ МАЛЫХ ВОДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Под общей редакцией Г. Я. ВОЛЧЕНКОВА

МОСКВА «ТРАНСПОРТ» 1992

ные). Современные малые мосты обычно бывают эстакадного типа с пролетами 3, 6, 9, 12 и 15 м.

Ввиду высокой грузонапряженности современных дорог малые мосты и трубы достаточно часто могут располагаться под острым углом к оси дороги, т. е. могут быть так называемыми «косыми» сооружениями.

1.4.    Лотки — закрытые и открытые прямоугольные водоотводы — устраивают на железных дорогах между шпалами для пропуска малых расходов воды при высоте насыпи, недостаточной для укладки круглых труб, а также продольного водоотвода. Лотки выполняют из бетона и железобетона отверстиями 0,50—0,75 м. На автомобильных дорогах открытые лотковые сооружения устраивают на переливаемых насыпях для пропуска воды непосредственно через полотно дороги (см. гл. 8).

1.5.    В ряде случаев, особенно при малых расходах и отсутствии в воде взвешенных и влекомых наносов, на дорогах используют фильтрующие насыпи, имеющие фильтрующую прослойку из крупных камней в теле земляного полотна, или комбинированные сооружения, состоящие из трубы и фильтрующей насыпи.

1.6.    Для пропуска небольших расходов воды при зарегулированном стоке (преимущественно на мелкой мелиоративной сети) под низкими насыпями или мелкими выемками устраивают дюкеры. Дюкер состоит из двух колодцев, расположенных по обеим сторонам дороги, соединенных трубой под полотном.

При пропуске селевых потоков устраивают специальные сооружения: селедуки, селеспуски, принципы расчета которых в настоящем Пособии не излагаются, они приводятся в соответствующей литературе [36].

Для защиты сооружений от карчехода применяют улавливающие устройства (решетки, свайные ряды и т. п.).

1.7.    Наиболее распространенный тип водопропускных сооружений — трубы. Они не нарушают целостности земляного полотна, могут применяться на любых сочетаниях плана и профиля дороги, индустриальны, удобны для применения механизации при их сооружении и достаточно экономичны. Широкое распространение в последнее время получили гофрированные трубы, отличающиеся высокой экономичностью и обеспечивающие условия быстрого возведения сооружений. Применение водопропускных труб обычно ограничивается недостаточной высотой насыпи. По конструктивным соображениям устройство труб возможно при высоте насыпи более 1,5 м. Другой причиной, ограничивающей возможность применения труб, является высокая мутность потока, угрожающая заилением сооружения.

Железобетонные мосты также применимы при любых сочетаниях плана и профиля дороги. Преимущество мостов по сравнению с трубами — возможность их использования при меньшей высоте насыпи. Малые мосты экономически целесообразны при малых высотах насыпей и относительно больших расходах воды через их отверстия. Открытые лотковые сооружения и переливные насыпи обычно бывают рациональны на автомобильных дорогах низших категорий. Их применение для указанных условий обычно обеспечивает экономический эффект без снижения надежности работы.

ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ МАЛЫХ ВОДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИИ

1.8.    Основными нормативными документами при проектировании малых водопропускных сооружений являются:

1) Строительные нормы и правила. Железные дороги колеи 1520 мм. Нормы проектирования (СНиП 11-39-76);

10

2)    Строительные нормы и правила. Автомобильные дороги (СНиП 2.05.02-85);

3)    Строительные нормы и правила. Мосты и трубы (СНиП 2.05.03-84);

4)    Строительные нормы и правила. Определение гидрологических характеристик (СНиП 2.01.14-83);

5)    Инструкция по расчету стока с малых бассейнов (ВСН 63-76).

1.9. Малые водопропускные сооружения на воздействие водного потока на железных дорогах общей сети и подъездных, не связанных с технологическими перевозками, согласно СНиП 2.05.03-84 рассчитывают на два паводка (расчетный и наибольший) и соответствующие им уровни.

Расходы на пике паводков также носят название «расчетный» и «наибольший».

Малые водопропускные сооружения на остальных путях промышленных предприятий, на автомобильных дорогах, а также все водоотводные каналы рассчитывают только на расчетные расходы и соответствующие им уровни, имеющие согласно СНиП 2.05.03-84 вероятности превышения, указанные в табл. 1.1, с соблюдением требований СНиП 2.05.03-84 о допустимом возвышении низа конструкции пролетных строений и бровки земляного полотна над соответствующим уровнем воды, а для железнодорожных сооружений также требований о предельно допустимом заполнении труб при пропуске расчетных расходов.

Таблица 1.1

Железные дороги Автомобильные, городские улицы и дороги Сооружения Категория дорог Вероятность превышения максимальных расходов паводков, % Сооружения Категория дорог1 Вероятность превышения максимальных расходов расчетных паводков, % рас четных наи боль ших Мосты и трубы I и И (обшей сети) 1 0,33 Малые мосты и трубы I 1 *** То же III я IV (общей сети) 2 ♦ 1* То же II, III, Ш-п и городские улицы и дороги » IV и V (подъездные пути) 2** — » Внутренние пути промышленных предприятий 2 — » IV, IV-п, V и внутрихозяйственные дороги з***

1 Кроме римских цифр в обозначении категорий автомобильных дорог применяют индекс «и» — промышленные дороги. * При расчетах бровок земляного полотна, незатопляемых регуляционных сооружений и оградительных дамб русел блуждающих рек для железных дорог II категории вероятность превышения максимального расхода при наибольшем паводке следует принимать 0,33%, ** Если по технологическим причинам предприятий перерыв в движении не допускается, вероятность превышения следует принимать равной 1%. **• В районах с малоразвитой сетью автомобильных дорог для сооружений, имеющих особо важное народнохозяйственное значение, при технико-экономическом обосновании вероятность превышения допускается принимать 0,33% вместо 1% и 1% вместо 2%. В районах с развитой сетью автомобильных дорог для автодорожных малых мостов и труб при технико-экономическом обосновании вероятность превышения допускается принимать 2% вместо 1%,    3% вместо 2%, 6% вместо 3%.

и

При определении расходов воды в сооружениях (39) допускается учитывать аккумуляцию воды перед сооружениями для ливневого стока и лишь в виде исключения для снегового (при отсутствии снежных заносов перед сооружением, т. е. на юге страны).

Особые требования предъявляются к защите сооружений от подмыва.

Водопропускная способность искусственных сооружений на автомобильных дорогах, проектируемых в непосредственной близости от железнодорожных линий, должна обеспечивать нормальную работу последних в соответствии с действующими нормативными документами.

1.10 В результате гидравлических расчетов должны быть установлены следующие параметры, определяющие размеры сооружений:

1)    наибольшие глубины перед сооружениями (при спокойном потоке — равнинные условия — подпертые глубины Я, при бурном — косогорные условия — высота наибольших всплесков потока), определяющие высоту насыпи;

2)    глубины воды на входе в сооружение или наибольшие глубины воды в сооружениях, по которым устанавливают заполнение и режим протекания воды в трубах и возвышение низа пролетных строений мостов;

3)    глубины воды и скорости на выходе из сооружений, по которым определяют размеры и тип укреплений на выходе;

4)    максимальные глубины размыва в конце укреплений, по величине которых определяют ширину укреплений в конце его и глубины заделки их концевых частей.

Глубины размыва на выходах из малых водопропускных сооружений на железных дорогах определяют по двум расходам, причем расчетный расход увеличивают на 30% для учета возможных ошибок с целью обеспечения нормальных условий эксплуатации, что соответствует увеличению глубины размыва на 20%.

При назначении отверстий малых водопропускных сооружений должны учитываться требования охраны окружающей среды.

НАЗНАЧЕНИЕ ОТВЕРСТИИ И ВЫБОР ТИПОВ СООРУЖЕНИИ

1.11. Требуемым гидравлическим и конструктивным условиям могут удовлетворить различные варианты сооружений, отличающихся лишь стоимостью. Наиболее рациональный вариант сооружения может быть установлен лишь в результате технико-экономического сравнения.

При выборе типов сооружений надо учитывать особенности индустриального изготовления конструкций и производственные возможности строительных организаций. В проект дороги следует включать возможно меньшее число типов сооружений.

Круглые и прямоугольные трубы сооружают в соответствии с типовыми проектами (приложение 1.1), основные гидравлические характеристики которых приведены в приложении 1.2. Указанные характеристики являются ориентировочными и могут быть использованы лишь при составлении вариантов сооружений.

Для проектирования косогорных труб используют типовой проект инв. № 538 (см. приложение 1.1).

Перечень типовых решений опор малых мостов, т. е. элементов сооружений, взаимодействующих с потоком, приведен в приложении 1.1, а гидравлические характеристики этих сооружений — в приложении 1.3.

Следует отметить, что в последнее время меняется взгляд на типовое проектирование. Вместо типового проектирования и принятия в проекте полностью типойых решений с привязкой их к местности имеется тен-

12

Таблица 1.2

Толщина засыпки*, м, над Тип дорог железобетон ными трубами металлическими гофрированными трубами сводами мостов Железные: общей сети и подъездные пути предприятий внутренние пути предприятий 1.0 1>2 0.7 0.4 1.0 0.7 Автомобильные общего пользования, дороги и улицы в городах, поселках и сельских населенных пунктах, а также автодороги промышленных предприятий 0.5 0,5** 0.2 Внутрихозяйственные автомобильные в колхозах, совхозах и других сельскохозяйственных предприятиях и организациях 0.2*** —— ——*

* Считая от верха эвена (плиты перекрытия) трубы или от верхней точки свода до подошвы рельса на железных дорогах или до низа дорожной одежды — на автомобильных дорогах. ** Но не менее 0,8 м от верха звена трубы до поверхности дорожного покрытия. *** Но не менее 0,5 м до уровня бровки земляного полотна.

Примечание. Толщину засыпки над железобетонными трубами и пешеходными тоннелями, расположенными в пределах железнодорожных станций, допускается принимать менее 1,0 м.

денция к элементному типовому проектированию. В этом случае сооружение проектируют из типовых элементов, т. е., например, для труб исполь-зуют типовые звенья, оголовки, гасители, элементы укреплений и сочетают их применительно к конкретным условиям (топографии, грунтам лога, гидрологическим условиям и т. п.), что обеспечивает значительный экономический эффект. Минимальную высоту насыпи для размещения труб определяют по формулам:

а)    для железных дорог

Янас(т1п)«Л_т + вЧ-[Ав«(Л_в + Аш + 0,15)],    (1.1)

где Л_т — высота трубы в свету (без учета повышенных звеньев); б — толщина свода трубы;

Д₃ — толщина засыпки над сводом трубы от ее верха до подошвы рельса, принимаемая согласно п. 1.8 СНиП 2.05.03-84 и приведенная в табл. 1.2;

Лб — толщина балласта под шпалами;

Лщ — высота шпалы;

0,15 — высота сливной призмы;

б)    для автомобильных дорог

^нас (mln)“^T“h^ +Да*    (1*2)

Для железных дорог данные для расчета минимальной высоты насыпи из конструктивных соображений для типовых труб могут быть получены из соответствующих нормативных документов (высоты /i₆ и /1_ш) и из приложения 1.2 (h_r и 6).

Для автомобильных дорог эти данные приведены в приложении 1.2.

Данные для мостов принимают по типовым проектам. Исходными данными для назначения вариантов малых водопропускных сооружений являются результаты гидрологических и гидравлических расчетов.

По величине расходов (для сооружений на железных дорогах по расчетному и наибольшему и сооружений на автомобильных дорогах — по расчетному) подбирают сооружения, отвечающие требованиям СНиП 2.05.03-84. Подбор выполняют для труб по таблицам гидравлических характеристик, приведенных в приложении 1.2, а для мостов — либо

13

задавшись вариантами удельных расходов воды под мостами 1, 2 и 3 м³/с, либо типом укреплений на выходе из них.

Затем для принятых сооружений определяют глубины размыва на выходе, а по ним — тип и размер выходных русел. После этого определяют стоимость сооружения. При варьировании проектной линии учитывают стоимость подходов. Рассматривают также варианты пропуска воды с нескольких бассейнов в одно сооружение путем устройства продольного водоотвода или сброса расхода из одного сооружения в другое.

Рассматриваются также варианты излома профила сооружения, применения гасителей на выходе из сооружений, устройства рациональных типов выходных русел и т. п.

В итоге на основе технико-экономического сравнения вариантов выбирают тип сооружения.

Для учета большого многообразия условий гидравлической работы сооружения и ускорения расчета Мосгипротрансом с участием ЦНИИСа разработаны технологические линии проектирования водопропускных труб, включая косогорные, и малых мостов.

УДК 625.123 001.24:532

Пособие по гидравлическим расчетам малых водопропускных сооружений / ВНИИ транспортного строительства (ЦНИИС), Главное управление проектирования и капитального строительства (ГУПиКС) Минтрансстроя СССР. — М.: Транспорт, 1992. 408 с.

В пособии изложены рекомендации для выполнения гидравлических расчетов малых водопропускных сооружений на железных и автомобильных дорогах: водопропускных труб, малых мостов, фильтрующих и переливных насыпей, водоотводных и сопрягающих сооружений (быстротоков, перепадов, водобойных колодцев и стенок, консольных сбросов, рассеивающих трамплинов, виражей и др.). Даны указания по выбору рациональных типов и отверстий сооружений, приведена методика расчета размывов и назначения укрепления за ними.

Рассчитано на инженерно-технических работников, занятых проектированием железных и автомобильных дорог.

Ил. 211, табл. 76, библиогр. 46 назв.

Ответственный за выпуск Г. Я. Волченков Заведующий редакцией Л. П. Топольницкая Редактор А.С Яновский

Выпущено по заказу Всесоюзного научно-исследовательского института транспортного строительства

Нормативное производственно-практическое издание

Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства (ЦНИИС)

Пособие по гидравлическим расчетам малых водопропускных сооружений

Технический редактор Л. А. Кулъбачинская Корректор-вычитчик Л. В. Ананьева Корректор Я. £. Рыдзинская

_Н/К_ _

Сдано в набор 01.04.91. Подписано в печать 17.01.92.

Формат 70Xl00Vie. Бум. тип. № 2. Гарнитура литературная. Офсетная печать. Уел. печ. л. 33,15. Уел. кр.-отт. 33,15. Уч.-изд. л. 33,49. Тираж 5000 экз. Заказ 935 С 051 Изд. № 3-3-1/3 № 5855 Ордена «Знак Почета* издательство «ТРАНСПОРТ*, 103064, Москва, Басманный туп., 6а

Московская типография № 4 Министерства печати н массовой информации РФ 129041, Москва, Б. Переяславская ,46

3201020000-051 _л 049(01)-92 Заказное

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие..........6 Условные обозначения......7 1. Дорожные водопропускные сооружения и принципы их проектирования Типы сооружений и сферы их применения ............9 Требования к проектированию малых водопропускных сооружений . . . 10 Назначение отверстий и выбор типов сооружений.........12 2. Основы гидравлических расчетов малых водопропускных сооружений Схемы гидравлической работы сооружений и общие принципы расчета 15 Уравнение Бернулли ....... 16 Равномерное движение .....18 Неравномерное движение.....21 Гидравлический прыжок.....27 Водосливы .    .    .    .•......28 Одномерные уравнения гидравлики 31 Двухмерные (плановые) уравнения гидравлики..........32 Допускаемые скорости течения . . 34 Гидравлические сопротивления при повышенной и неоднородной шероховатости русел..........36 Аэрация потока ........ 41 3. Принципы расчета стока и аккумуляции* Общие положения........42 Принципы расчета стока.....42 Учет аккумуляции и ее характерные случаи............47 Приближенные расчеты стока и аккумуляции ..........53 4„ Сопрягающие сооружения Типы сопрягающих сооружений . . 63 Одноступенчатые перепады .... 64 Многоступенчатые перепады ... 67 Водобойные колодцы......68 Водобойные стенки и комбинированные водобойные сооружения .... 71

Перепады колодезного типа    ....    73 Перепады полунапорного типа    ...    77 Быстротоки..........80 Сужающиеся быстротоки.....82 Водоприемные колодцы.....88 Консольные сбросы......90 Рассеивающие трамплины.....91 Устройства, применяемые для гашения энергии потока на выходах из труб.............93 Методика гидравлического расчета входных участков сооружений равнинного типа.........101 5. Расчет водопропускных труб Типы труб и элементы их водопропускного тракта........105 Сопряжения подходных устройств с трубами...........ПО Равнинные водопропускные    трубы .113 Шахтные водосбросы......127 Дюкеры...........129 Гофрированные трубы......130 Косогорные трубы.......141 Алгоритмы выбора рационального типа водопропускного тракта труб . . 144 Глубины и скорости потока на выходе из труб..........147 6. Расчет малых мостов Типы мостов и режимы их гидравлической работы.........150 Однопролетные мосты......152 Многопролетные мосты......156 Мосты на заливах водохранилищ .    157 Мосты-водоспуски.......160 Особенности расчета мостов с неукрепленными руслами......162 7. Расчеты нижних бьефов сооружений Классификация выходных русел и принципы их расчета.......168 Кинематика потока при размываемых выходных руслах........174 Кинематика потока при неразмывае-мых выходных руслах......178 3

---

Определение гидравлических характеристик потока на укреплении . .    .179 Расчеты размыва........186 Особенности гидравлического расчета выходных русел с укреплениями из каменной наброски     202 Выходные русла гофрированных труб, расположенных на подсыпке . . .    .210 Выходные русла с укреплениями из синтетических материалов.....217 8. Расчет фильтрующих и переливных насыпей, лотковых сооружений Фильтрующие насыпи......220 292 293 304 305 308 308 310 311 311 315 315 315 317 321 324 Переливные насыпи.......226 Лотковые сооружения......231 9. Расчеты канав Канавы небольшой длины с постоянным уклоном дна........236 Канавы большой протяженностью . 246 Криволинейные канавы.....248 10. Расчеты малых искусственных сооружений при проектировании вторых путей, реконструкции дорог и оценке водопропускной способности сооружений Общие сведения . .......250 Особенности гидравлических расчетов существующих сооружений. Расчеты сооружений на вторых путях 251 Классификация сооружений по водопропускной способности.....255 Увеличение водопропускной способности эксплуатируемых сооружений 256 11. Расчет поверхностного водоотвода с покрытий транспортных сооружений Назначение и схемы организации поверхностного водоотвода.....259 Движение поверхностных вод на полосе склона покрытия и в водоотводных лотках..........261 Классификация дождеприемников водоотвода закрытого типа и особенности формирования расходов перед ними.............262 Методика расчета пропускной способности дождеприемников водоотвода закрытого типа в лотках с продольным уклоном........265 Пропускная способность дождеприемников водоотвода закрытого типа в пониженных местах.......269 Режимы работы коллекторов и других трубчатых сооружений водоотвода закрытого типа.......270 Перепадиые колодцы на коллекторах водостоков..........274 Сооружения водоотвода открытого типа с полотна автомобильных дорог 275 4

12. Экологические аспекты гидравлики малых дорожных водопропускных сооружений Особенности взаимодействия малых водопропускных сооружений с окружающей средой........280 Меры защиты окружающей среды в зоне влияния малых водопропускных сооружений..........284 Загрязненность и очистка вод поверхностного стока.........286 Приложения: 1.1.    Перечень действующей типовой проектной документации малых водопропускных сооружений . .. 1.2.    Характеристики типовых дорожных водопропускных труб . . . 1.3.    Гидравлические характеристики типовых малых однопролетных мостов.......... 2.1.    Определение нормальной глуби ны в трапецеидальном русле по графику......... 2.2.    Определение нормальных глубин в прямоугольных руслах по графикам .......... 2.3.    Определение нормальных глубин в круглых трубах по графикам 2.4.    Определение критических глубин в прямоугольных и трапецеидаль ных руслах по графикам . . 2.5.    Определение критической глуби ны в круглых и овоидальных тру бах по графику...... 2.6.    Определение глубины потока в сжатом сечении и сопряженных глубин в трапецеидальном русле 2.7.    Определение глубины сжатого сечения и сопряженных глубин в прямоугольном русле по графику 2.8.    Определение длины гидравличес кого прыжка по формуле М. Д Чертоусова с помощью номо граммы........ 2.9.    Определение допускаемых ско ростей потока ддя несвязных грунтов с помощью номограммы 3.1.    Примеры расчета однократного перелива воды из сооружения в сооружение......... 4.1.    Расчет сужающихся быстротоков по уравнениям гидравлики . . 4.2.    Безразмерные отметки дна рас сеивающих трамплинов и безразмерные координаты поверхностных линий тока....... 4.3.    Пример расчета рассеивающего трамплина.........333 4.4.    Примеры расчета гасителей на выходах из косогорных труб . . 335 4.5.    Пример расчета сужения по приближенной методике.....345 5.1. Примеры назначения отверстий и определения пропускной способ-

---

иости круглых гофрированных труб...........347 5.2.    Определение глубин потока на выходе из труб по    графикам    357 5.3.    Определение скоростей потока на выходе из труб по графикам 359 6.1.    Определение подпертых глубин и глубин под мостами при затопленном подмостовом русле по номограмме........360 6.2.    Примеры расчета малых    мостов    360 6.3.    Примеры расчета моста на заливе водохранилища......364 7.1.    Сопоставление результатов рас четов с экспериментальными данными ...........365 7.2.    Определение ширины растекания, глубин и скоростей потока на укреплении по графикам при уклоне выходного лога лл >0,02 , . 367

7.3.    Расчет максимальной глубины размыва с учетом гидрографа паводка произвольной формы    .    .    370 7.4.    Примеры расчета нижнего    бьефа труб..........371 8.1.    Примеры расчета фильтрующих насыпей..........394 8.2. Примеры расчета переливных нысыпей.........396 9.1.    Таблицы основных расчетных характеристик канав......399 11.1.    Значения расхода Q**103 для лотка треугольной формы сечения с вертикальной гранью    403 11.2.    Значения расхода Q* -103 для внутреннего фрагмента прикро-мочного лотка дорог I—III категорий .........406 Список литературы ....... 407

---

ПРЕДИСЛОВИЕ

Пособие разработано в развитие СНиП 2.05.03-84 применительно к гидравлическим расчетам малых водопропускных сооружений.

По сравнению с Руководством по гидравлическим расчетам малых искусственных сооружений, вышедшим в 1974 г., в настоящем документе существенно переработан ряд глав, посвященных гидравлическим расчетам основных типов малых искусственных сооружений: водопропускных труб, малых мостов, их нижних бьефов, сопрягающих сооружений.

Разработанные в Пособии методы позволяют вычислить детальные гидравлические характеристики в любой точке водопропускного тракта сооружений, установить деформации в их нижних бьефах и на основе этого определить рациональные размеры сооружений и их элементов.

В Пособии приведены как упрощенные зависимости, номограммы и графики, ускоряющие расчеты, так и детальные алгоритмы, на основе которых разработаны программы, позволяющие вести гидравлические расчеты малых водопропускных сооружений с учетом всего многообразия реальных условий их работы.

Учитывая исключительную важность защиты окружающей среды, в Пособии излагаются экологические аспекты гидравлики малых водопропускных сооружений.

Пособие рассмотрено и одобрено научно-техническими советами Мин-трансстроя и МПС и рекомендовано Главным управлением проектирования и капитального строительства Минтрансстроя для использования при выполнении гидравлических расчетов в процессе проектирования малых водопропускных сооружений на железных и автомобильных дорогах страны.

В составлении Пособия приняли участие сотрудники лаборатории гидравлики, гидрологии и ледовых воздействий ЦНИИСа, учебных и проектных институтов: гл. 1 — Г. Я. Волченков (ЦНИИС); гл. 2 — В. В. Беликов, В. С. Муромов, П. Г. Петров (ЦНИИС), К. В. Матвеев (МИИТ); гл. 3 — Г. Я. Волченков и В. Ф. Залесский (ЦНИИС), Б. Ф. Перевозников (Союз-дорпроект); гл. 4. — Н. М. Константинов (МАДИ), Л. И. Высоцкий (Саратовский политехнический институт), В. В. Беликов, В. С. Муромов (ЦНИИС), М. Л. Шаталов (МИСИ); гл. 5 — Г. Я. Волченков, В. В. Беликов, А. Н. Милитеев (ЦНИИС), Г. С. Пичугов (Гипродорнии), В. И. Алтунин (МАДИ); гл. 6 — Г. С. Пичугов (Гипродорнии), В. А. Большаков (КАДИ), В. Ш. Цыпин (ЦНИИС); гл. 7 — Г. Я. Волченков, В. В. Беликов, В. Ш. Цыпин (ЦНИИС), Н. М. Константинов (МАДИ), Н. М. Букраба, И. Д. Денисенко (КАДИ), гл. 8 — Н. М. Константинов, Н. А. Петров, В. А. Ширченко (МАДИ), Б. Ф. Перевозников (Союздорпроект); гл. 9 — В. А. Александров (МАДИ); гл. 10— Г. Я. Волченков, Л. Г. Бегам, В. Ш. Цыпин (ЦНИИС); гл. 11 — Н. А. Петров, Н. И. Павлова (МАДИ); гл. 12 — Н. М. Константинов, Н. А. Петров (МАДИ).

6

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Ь — отверстие водопропускного сооружения; ширина водослива, м; Ьк — средняя ширина потока в сечении с критической глубиной, м; бтщ — ширина сечения по дну, м; В — ширина потока поверху в нестесненном состоянии, м; Бк —- то же при критической глубине, м; В раз л и Враст — соответственно ширина разлива и растекания, м; С — коэффициент Шези, м°*6/с; Ср — сцепление связных грунтов, МПа; D — диаметр круглой трубы в свету, м; d, dH — соответственно диаметр частиц грунта и каменной наброски, мм; F — площадь водосбора, Fr =    —    число    Фруда (параметр кинетич-ности); g — ускорение силы тяжести,    равное 9,8 м/с2; Н — подпертая глубина относительно нижней точки входного сечения трубы или моста, м; HQ — напор перед сооружением с учетом скорости подхода потока, м; Я на с — высота насыпи, м; Л, Лнб» Лс, — глубины воды соот-Лк и Л0 ветственно в произвольном сечении,

нижнем бьефе, в сжатом сечении, критическая и нормальная, м; Лвх, ^вых — соответственно глу-и ^вых(ог) бины воды на входе, выходе из трубы и на выходе из оголовка трубы или конусов моста, м; ДЛ, A/inp, глубины размыва со-АЛШах ответственно в про-и Д/гтах(н) извольной точке, предельная, максимальная за данный период времени при отсутствии каменной наброски, то же при ее наличии, м; Лю» — потери напора соот-и /|дЛ ветственно полные, местные и по длине сооружения, м; /*т — высота трубы, м; /, if у    i л    — уклоны соответствен но гидравлический (или уклон два), трения, сооружения и лога; /л» /с — соответственно уклоны лога и склонов бассейна; Гл, /' — то же на участке перед сооружением; К и Ко — соответственно расходная характеристика русла в общем случае и при нормальной глубине, м3/с; К — коэффициент формы воронки размыва; /Сф — коэффициент фильтрации, м/с; L — полная длина соору* жения вдоль потока; длина укрепления, м; I — частная длина вдоль потока; расстояние между сечениями, м; 7

---

m — коэффициент расхода при безнапорном режиме; т0 т — коэффициент заложения откоса; п — число; коэффициент шероховатости; Р — коэффициент размыва; р — давление, МПа; рт — эмпирическая вероятность; Рст — высота водобойной стенки или стенки падения, м; Pi — процентное содержание в грунте частиц данной фракции; Q — расход, м3/с; (?Пр — предельный расход, допускаемый для данного укрепления из каменной наброски, м3/с; Qfe — эталонный расход, м3/с; Qp и Qmax — соответственно расчетный и наибольший расход притока, м3/с‘, Qcoop(p) — те же расходы в со-И Qcoop(max) оружении с учетом аккумуляции, м3/с; q — удельный расход, м2/с; R — гидравлический радиус, м; г — радиус, м; коэффициент; S — дальность падения струй в гасителе ЦНИИС, м; показатель степени; S0 — глубина водобойного колодца, м; t — продолжительность паводка, с; /„ — время водоотдачи; *0 — эталонное время размыва, с; v — средняя скорость потока в сечении; средние скорости на вертикали (в точке), м/с; ц0, идоп — соответственно неразмывающие скорости для грунтов и допускаемые скорости для укреплений, м/с; и — осредненная во времени скорость в точке, м/с; W — объем; объем стока за время паводка, м3;

WH — удельный объем кам* ня в наброске, м3/м* *, у, г — продольная, попе* речная и высотная ко* ординаты; Д2 — разность отметок, м; подпор; Э — удельная энергия сечения, м; [Jq — параметр расхода; а — коэффициент кинетической энергии (Кориолиса);    для мостов и    труб принят а — 1,1; ар — угол раструбности оголовка (угол между осью трубы и стенкой оголовка); у —    удельный вес воды, Н/м3; Д —    приращение,    доля величины; высота элементов высокой* шероховатости, м; б — толщина стенки, м; е — коэффициент сжатия в сечениях: ес — в сжатом, еоПр — в определяющем; а — относительное подтопление; £ — коэффициент гидравлических сопротивлений; £вх — то же на входе в сооружение; Сдл — то же по длине сооружения; т| — относительный размыв; к — коэффициент    гид равлического трения (Дарси); р, — коэффициент расхода для труб; рп — то же при полуна-порном режиме; цн — то же при напорном режиме; Ф — коэффициент    ско рости; X — смоченный периметр, м; ф — угол падения струй; коэффициент, учитывающий тип концевой части укрепления при размыве; <о — площадь поперечного сечения сооружения или потока, м* 8

---

1. ДОРОЖНЫЕ ВОДОПРОПУСКНЫЕ СООРУЖЕНИЯ И ПРИНЦИПЫ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ТИПЫ СООРУЖЕНИИ И СФЕРЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1.    Для пропуска воды на пересечениях водотоков с полотном дорог устраивают водопропускные сооружения, которые в зависимости от местных условий (топографических, гидравлических и геологических) могут быть различных типов. К ним относятся трубы, мосты, лотки, дюкеры, фильтрующие и переливные насыпи. На автомобильных дорогах низших категорий допускают перелив воды через полотно дороги по специальным лоткам, являющимся одновременно и проезжей частью дороги.

Для отвода воды от земляного полотна к ближайшему водопропускному сооружению, а также перехвата воды на склоне косогора у дороги устраивают специальные водоотводные канавы.

На автомобильных дорогах используют также комплекс устройств, уводящих воду с проезжей части дороги и разделительных полос.

Водопропускные сооружения делят на малые, средние и большие. В настоящем Пособии рассматриваются малые сооружения: трубы, малые мосты полной длиной до 25 м, лотки, дюкеры, переливные и фильтрующие насыпи, а также водоотводные устройства и канавы.

1.2.    Водопропускные трубы подразделяют по материалу — бетонные, железобетонные, металлические (обычно из тонкого гофрированного металла), по форме сечения — круглые, прямоугольные, овоидальные.

В настоящее время в основном применяют круглые (отверстия от 0,75 до 2,0 м) и прямоугольные (отверстия от 1,0 до 6,0 м) бетонные и железобетонные трубы, а также круглые металлические гофрированные трубы (отверстия 1,5; 2,0 и 3,0 м).

Особое место занимают трубы для северной климатической зоны, для которых нормы устанавливают более жесткие требования, в том числе и для гидравлической работы.

Трубы обычно имеют входные и выходные оголовки, обеспечивающие более благоприятные гидравлические условия. Однако благодаря простоте устройства и монтажа гофрированные металлические трубы в большинстве случаев применяют без оголовков.

При малых расходах воды рационально применение всех типов труб без оголовков. Подробно расчеты водопропускных труб изложены в гл. 5.

1.3.    Малые мосты различают в зависимости от материала (каменные и железобетонные), а также от конструкции пролетных строений (балочные, арочные, рамные) и опор (с массивными опорами, стоечные). Они могут иметь укрепленные и неукрепленные русла (в большинстве случаев укреплен-

9