УСТРОЙСТВО ВХОДНОГО УЧАСТКА ДЛЯ ВОДООТВОДА ИЗ ПРИКРОМОЧНЫХ ЛОТКОВ

Изобретение относится к области дорожного строительства, а именно к водоотведению с автомобильных дорог.
Известно устройство для сброса воды открытыми лотками с проезжей части автомобильных дорог [Типовые проектные решения 503-09-7.84 “Водоотводные сооружения на автомобильных дорогах общей сети Союза ССР”, утверждены и введены в действие Минтрансстроем, распоряжение от 28.03.1984] содержащие подводящие прикромочные лотки (кюветы) с поперечниками треугольной формы сечения, входной участок с плоским дном, ограниченный плоской стенкой. Входной участок переходит в телескопический лоток. Все элементы этой конструкции выполнены из бетона. Заявляемое и существующее устройства служат одной цели - возможно лучшей организации отвода поверхностных вод с проезжей части автомобильной дороги.
Эффективность работы всей системы водоотведения определяется, в первую очередь, способностью входного участка к возможно полному перехвату потока, протекающего по прикромочному лотку, повороту его на 90 в сторону от дороги и плавному переводу его в водоотводящий лоток.
Недостатком существующего варианта является полное игнорирование положений гидравлики бурных потоков, из-за чего большая часть потока по прикромочным лоткам проскакивает участок входа в водоотводящий лоток. Кроме того, на этом участке возникают косые волны, что приводит к переливу через борта, окаймляющие участок, и последующему подмыву и разрушению конструкции.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является более совершенная конструкция входного участка, разработанная кафедрой ТГВ Саратовского государственного университета [Новое в проектировании водоотвода с автомобильных дорог / Л.И. Высоцкий, Ю.А. Изюмов, И.С. Высоцкий, Саратов.: Изд-во СГТУ 2011], содержащая дно сложной двояковыпуклой формы, удовлетворяющее принципам теории управления бурными потоками. Конструкция имеет два варианта: с одно- и двухсторонним подводом воды. Выходное сечение у конструкции полукруглой формы.
Недостатками данного устройства являются возникновение волнообразований и усложненная форма поверхности дна.
Задача настоящего изобретения заключается в ускорении осушения проезжей части и увеличении межремонтных интервалов. Кроме того, а так же в оптимизации с помощью теории управления бурными потоками такой конструкции входа в водоотводящий лоток, которая обеспечивала бы наибольшую пропускную способность при отсутствии нежелательных волнообразований и перелива воды через боковые стенки, и, как следствие, не допускала подмыва и разрушения системы водоотвода с автомобильных дорог.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве соединения прикромочного лотка треугольного сечения с водоотводящими лотками прямоугольного сечения прямоугольного сечения, включен участок поворота с одним либо двумя входами, отличающийся тем, что он выполнен с дном двоякой кривизны виражеобразной формы, причем оптимальная его геометрия удовлетворяет выражениям (в соответствии с теорией управления бурными потоками):
где z - отметка свободной поверхности;
h - глубина по вертикали;
причем z (в безразмерном виде) определяется по формуле:
0
где S, n - безразмерные координаты;
0
0
z(S) - отметка продольного профиля осевой поверхности линии тока;
b - ширина входного участка;
В - ширина выходного участка;
П - функция распределения скоростей;
0
0
ρ(S) - радиус кривизны плана осевой поверхностной линии тока;
0
и ƒ(n, S) - согласующие функции
. продольный профиль осевой линии тока:
н
β - угол наклона к горизонту дна прикромочного лотка;
к
β - угол наклона дна к горизонту входного участка в концевом сечении;
m - коэффициент вычисляемый по формуле:
0
0
y(S) - уравнение оси входного участка принимаем в виде полинома восьмой степени (в безразмерном виде):
0
V - средняя скорость в начальном сечении;
g - ускорение свободного падения;
0
L- длина осевой линии в плане;
φ - коэффициент вычисляемый по формуле:
0
φ=1-(1-0,95)·S.
Связь между безразмерными и размерными величинами можно описать таким образом:
0
t(paзм.)=t(безразм.)·L.,
где t - некоторая величина.
Предлагаемое устройство и его отличие от существующих поясняется чертежами: на Фиг.1 показан типовой вариант входного участка, на Фиг.2 представлен вариант входного участка (прототип) с односторонним входом, на Фиг.3 представлен вариант входного участка (прототип) с двухсторонним входом, на Фиг.4 изображена предлагаемая схема входного участка с односторонним входом, на Фиг.5 изображена предлагаемая схема входного участка с двухсторонним входом, на Фиг.6 изображена схема входного сечения устройства, на Фиг.7 изображена схема выходного сечения устройства, на Фиг.8 изображена трехмерная модель лотка, построенная в программе автоматического проектирования, на Фиг.9 изображена схема очертаний плана входного участка, на Фиг.10 показаны формы поперечных сечений,
где;
1 - проезжее полотно дороги;
2 - прикромочный лоток;
3 - водоотводящий лоток;
4 - входной участок.
Устройство входного участка для водоотвода из прикромочных лотков содержит входную часть треугольного (Фиг.3) и выходную часть прямоугольного сечения (Фиг.4), расположенные друг относительно друга под углом в 90°, и на определенных расстояниях по осям x, у, z (Фиг.5). Между ними располагается часть плавного перехода, состоящая из дна особой двояковыпуклой формы и вертикальных стенок (Фиг.5, 7). Конструкция предполагает два варианта для обеспечения одностороннего и двухстороннего входа (фиг.1, 2). Конструкция выполняется из бетона, либо новых конструктивных материалов.
Устройство работает следующим образом: поверхностные воды с проезжего полотна дороги 1 из-за поперечного ее уклона попадают в прикромочный лоток 2. Благодаря использованию в предлагаемой конструкции входного участка 4 принципа виражирования, бурный поток из прикромочного лотка 2 без существенных волнообразований, всплесков, переливов и других нежелательных явлений поворачивается на 90°, переводится в водоотводящий лоток 3 и далее.
0
0
т
к
к
Оптимальным примером выполнения устройства может служить лоток с односторонним входом, рассчитанный на пропуск 160 л/с. Его геометрические параметры (фиг.3, 4, 6) таковы b - 0,75 м; B - 0,4 м; B - 5,3 м; L - 10 м; h - 0,04 м; h- 0,04 м; h - 0,04 м, отклонение по оси у - 6,93 м; отклонение по оси z - 1,38 м.