(Aplikace pro mosty, propustky) K141 HYAR Hydraulika objektů na vodních tocích

Transkript

1 Hydraulika objektů na vodních tocích (Aplikace pro mosty, propustky) 0

2 Mostní pole provádějící vodní tok pod komunikací (při povodni v srpnu 2002) 14. století hydraulicky špatný návrh úzká pole, široké pilíře (velké zúžení proudu) 20. století - hydraulicky dobrý návrh široká pole, štíhlé pilíře (malé zúžení proudu) zúžení => odpor a ztráta => vzdutí před mostem 1

3 Poškození mostních objektů za povodní Blanice - silniční most mezi Vodňany a Bavorovem podemletí středního pilíře při povodni v srpnu 2002 K141 HYAR Hydraulika objektů na vodních tocích 2

4 ZMĚNA PRŮBĚHU HLADINY Říční proudění (ŘP) energetické ztráty: zúžením (B-C) třením (C-D) rozšířením (D-E) K141 HYAR Hydraulika objektů na vodních tocích 3

5 HYDRAULICKÝ VÝPOČET MOSTU O JEDNOM POLI Říční proudění : výpočet při zatopení dolní vodou Kritérium zatopení dolní vodou: y σ = y d když y d > κ.e κ součinitel výškového zúžení (z tab.) E energetická výška před mostem HME HME Energetická výška E: z BR pro profily 1 (vzdutá hladina) a 2 (za vtokem v objektu): Profil 2: E y σ α v 2g 2 σ 2 σ v 2g α Coriolisovo číslo ξ součinitel místní ztráty v mostním otvoru (z tab.) φ rychlostní součinitel (z tab.) y σ 2 v 2g α σ y σ E y σ σ v 2 2g Q 2g S 2 σ 4

6 Říční proudění K141 HYAR Hydraulika objektů na vodních tocích 5

7 Příklad: Průběh hladiny při průtoku mostním polem (zúžení proudu za BYSTŘINNÉHO proudění) Při malém zúžení: zvýšení hloubky pod mostem a žádné vzdutí před mostem (u bystř. proudění se změna výšky hladiny nepropaguje proti proudu) Při velkém zúžení: mocné vzdutí před mostem (způsobeno přechodem do říčního proudění) důsledek nevhodného navržení mostního otvoru (příliš velké zúžení) před mostem vznikne přechod z BP do ŘP (vodním skokem) => velké vzdutí => vyžadovalo by zbytečně vysoký most (dolní hrana mostovky musí zůstat při návrhovém průtoku Q n 0,5 1,0 m nad hladinou vzduté vody). 6

8 Bystřinné proudění zúžení průtočného průřezu mostem zvýšení hloubky pod mostem K141 HYAR Hydraulika objektů na vodních tocích 7

9 Hydraulicky vhodný mostní pilíř zaoblení složeným kruhovým obloukem vystihuje proudnicový tvar zhlaví účelně zahrocená zhlaví u osově symetrického pilíře 8

10 PROUDĚNÍ V PROPUSTCÍCH 9

11 Mosty - délka mostního otvoru řádově shodná s jeho výškou a šířkou, - významné energetické ztráty: zúžením (vtokem) a rozšířením (výtokem), ztráta třením méně významná, - vzájemné ovlivnění vtoku a výtoku Propustky - délka propustku výrazně převládá nad jeho světlou výškou a šířkou - významné energetické ztráty: zúžením (vtokem), rozšířením (výtokem), ztráta třením po délce propustku, - rozvinutí průběhu hladiny v propustku mezi vtokem a výtokem 10

12 Propustky provádějící vodoteč pod komunikací 11

13 ZÁKLADNÍ ÚDAJE Propustek: - objekt pomocí kterého se převádí voda skrz násep liniové stavby - malý objekt: světlost do zhruba 2 metrů - příčný průřez: - kruhový (pro vysoké náspy) - obdélníkový (pro nízké náspy) - klenutý (půlkruhový, parabolický). 12

14 ZÁKLADNÍ ÚDAJE Proudění v propustku: - velmi složité a rozmanité (nerovnoměrné, možné změny režimu uvnitř propustku (ŘP a BP, tlakové a netlakové)) - vliv geometrie, uspořádání a hydraulických podmínek vtoku - vliv geometrie, drsnosti a podélného sklonu propustku - vliv polohy dolní vody a poměrů za výtokem z propustku. Poznámky: Dimenzování a posuzování jednoduchá schémata Složitější případy - vodní skok, vtokový vír,... nestabilita proudění 13

15 1) 2) Schématický průběh hladin v propustku za různých průtoků (Q roste od 1. do 5.) 3) 4) 5) 14

16 propustek DRUHY PROPUSTKŮ s volnou hladinou Q< Q D s volným vtokem se zahlceným vtokem zdola nezatopený zdola zatopený zdola nezatopený zdola zatopený s tlakovým prouděním v celém propustku v části propustku Q > Q D Q D... kapacitní průtok (průtok, který právě zaplní celou průřezovou plochu propustku) výpočtem z Manningovy rovnice pro parametry propustku (průřezová plocha, hydraulický poloměr, drsnost stěny, sklon dna) 15

17 PROPUSTKY - SCHEMATICKÉ PODÉLNÉ PROFILY volná hladina a volný vtok zdola nezatopený (a) a zatopený (b) (b) D, h (a) volná hladina a zahlcený vtok zdola nezatopený (a) a zatopený (b) (b) D, h (a) 16

18 tlakové proudění v propustku - výtok nezatopený dolní vodou D, h D, h tlakové proudění v propustku výtok zatopený dolní vodou D, h D 17

19 Poruchy propustků