Аналіз конструктивних заходів з укріплення нижніх б’єфів гідротехнічних споруд у транспортному будівництві з дорожніх водопропускних труб

Опубліковано:
Номер: Випуск 26(2022)
Розділ: Гідротехнічне будівництво, водна інженерія та водні технології
Cторінковий інтервал статті: 215–227
Ключові слова: автомобільна дорога, гідротехнічна споруда, дорожня водопропускна труба, гасник енергії, русло
Як цитувати статтю: Онищенко А. М., Гаркуша М. В., Клименко М. І. Аналіз конструктивних заходів з укріплення нижніх б’єфів гідротехнічних споруд у транспортному будівництві з дорожніх водопропускних труб. Дороги і мости. Київ, 2022. Вип. 26. С. 215–227.
Як цитувати статтю (references): Artur Onyshchenko, Mykola Harkusha, Mykola Klymenko. Analysis of constructive measures for strengthening the lower beefs of hydrotechnical structures of transportation construction from culverts. Dorogi і mosti [Roads and bridges]. Kyiv, 2022. Iss. 26. P. 215–227 [in Ukrainian].

Автори

Національний транспортний університет, м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0002-5388-0561
Національний транспортний університет (НТУ), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0002-7967-5881
Національний транспортний університет, м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0002-1040-4530

Анотація

Вступ. Одними із найбільш масових гідротехнічних споруд у транспортному будівництві України є дорожні водопропускні труби.

Нижній б’єф таких споруд працює у складних експлуатаційних умовах: при значній нерівномірності розподілу питомих витрат; високій кінетичності скидного потоку і його насиченості наносами, сміттям; малим підтопленням відвідного русла тощо.

Основна складність проблеми полягає в тому, що на ділянці вільного розтікання має місце двомірний потік, а на ділянці гасіння надлишкової кінетичної енергії даний двомірний потік перетворюється в тривимірний турбулентний потік, що робить практично неможливим одержати теоретичний розв’язок щодо руху води в нижньому б’єфі гідротехнічної споруди.

Необхідність удосконалення конструкцій укріплення нижнього б’єфа дорожніх водопропускних труб є актуальним питанням, беручи до уваги, що існуючі підходи не приводять до бажаних позитивних результатів.

Проблематика. Із літературного аналізу встановлено, що укріплення нижніх б’єфів  дорожніх водопропускних труб є важливою складовою для довговічності самої споруди та її належного функціонування.

Мета. Полягає в аналізі конструктивних заходів з укріплення нижніх б’єфів гідротехнічних споруд транспортного будівництва з дорожніх гофрованих металевих водопропускних труб.

Результати. Проведено аналіз основних підходів до укріплення нижніх б’єфів гідротехнічних споруд транспортного будівництва з дорожніх водопропускних труб. Виконано аналіз розрахунку конструктивних елементів гасників енергії активного типу.

Висновки. На сьогоднішній день існує два найпоширеніших підходи до вирішення проблеми укріплення нижніх б’єфів дорожніх водопропускних труб: повна відмова від улаштування конструкцій гасників енергії, що зпричиняє зсув на значну відстань вирви розмиву від дорожнього насипу або використання гасників енергії реактивного типу (типу водобійних колодязів, утворених уступом або стінкою), розсікачів або розсіювачів різного типу. Однак обидва підходи не вирішують повністю проблему гасіння енергії водного потоку.

Гідравлічні розрахунки звичайних бетонних (умовно гладких) труб і металевих гофрованих труб (з підвищеною шорсткістю внутрішньої поверхні) виконують за однаковою методикою, різниця тільки в константах, які використовують при розрахунку: коефіцієнт шорсткості, ухил тертя, глибина на вході в трубу тощо, що, у свою чергу, свідчить про необхідність проведення додаткових розрахунків та експериментальних досліджень.

Крім того, існуючі методики розрахунку з оптимізації конструкцій гасників енергії в нижніх б’єфах потребують експериментального уточнення.

Посилання

  1. Онищенко А.М., Башкевич І.В., Гаркуша М.В., Цивін М.Н., Кожарін С.В. Гідравліка: практичний курс із застосуванням Mathcad: підручник. Київ, 2022. 264 с.
  2. Волченков Г.Я. Руководство по гидравлическим расчетам малых искусственных сооружений. Москва, 1974. 296 с.
  3. Цивін М.Н. Дослідження експлуатаційних характеристик погашувача енергії активного т???. ипу. Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. Київ, 1999. Вип. 57. С. 209–213.
  4. Philip L. Thompson, Roger T. Kilgore (2006). FHWA-NHI-06-086 Hydraulic Design of Energy Dissipators for Culverts and Channels Hydraulic Engineering Circular Number 14, Third Edition. Federal Highway Administration National Highway Institute. 287 p.
  5. Bohan, J. P., 1970. Erosion and Riprap Requirements at Culvert and Storm-Drain Outlets, Research Report H-70-2, U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station, Vicksburg, Mississippi.
  6. Abt, S. R., P. L. Thompson, and T. M. Lewis, 1996. Enhancement of the Culvert Outlet Scour Estimation Equations, Transportation Research Record 1523.
  7. Doehring F. K. and S. R. Abt, 1994. Drop Height Influence on Outlet Scour, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 120(12), December.
  8. Donnell, C. A. and S. R. Abt, 1983. Culvert Shape Effects on Localized Scour, Hydrographic Engineering Publications CER82-83CAD-SRA42, Colorado State University, Fort Collins, CO.
  9. Ruff, J. F., S. R. Abt, C. Mendoza, A. Shaikh, and R. Kloberdanz, 1982. Scour at Culvert Outlets in Mixed Bed Materials, FHWA-RD-82-011, Offices of Research and Development, Washington D.C. 20590, September.
  10. Цивин М. Н. Статистический подход к планированию гидравлического эксперимента: Задачи управления двумерными бурными потоками. Київ, 2001. 122 с.
  11. Кольченко О.Л. Управление кинематической структурой двухмерного бурного потока за трубчатыми водосбросными сооружениями: автореф. дисс. ... канд. техн. наук. Київ, 1987. 20 с.
  12. Р А.2.1-218-02070915-706:2007 Рекомендації з оптимізації конструкції гасників енергії в нижніх б`єфах дорожніх труб. Київ, 2007. 48 с. (Інформація та документація).
  13. Онищенко А. М., Гаркуша М. В., Клименко М. І. Аналіз проблем забезпечення надійностіа довговічності гідротехнічних споруд транспортного будівництва з дорожніх водопропускних труб в умовах експлуатації. Дороги і мости. Київ, 2022. Вип. 25. С. 190–202. DOI: https://doi.org/10.36100/dorogimosti2022.25.190.