2.3. Расчёт опорожнения камеры шлюза

При опорожнении камеры шлюза при головной системе питания определяем площадь сечения водопроводных галерей по зависимости:

, где

m– коэффициент расхода водопроводной системы питания,m= 0.75…0.85. Принимаемm= 0.8;

k_с– коэффициент, принимаемый при опорожнении камер,k_с= 0.6…0.7. Принимаемk_с= 0.65;

A_p– средняя площадь камеры шлюза,A_p= 6600м²;

H_д– максимальный напор на шлюз,H_д= 11.9м;

t– время наполнения и опорожнения камер,t= 7,88мин= 472.8 сек

Площадь сечения водопроводных галерей:

A_ОП==40.26 м².

По условиям маневрирования судов в подходных каналах наибольшие скорости течения в них не должны превышать:

, соответственно для шлюзов I–IIи более низких категорий. ЗдесьA¢_ms– площадь миделевого сечения двух судов (входящего и выходящего) ниже ватерлинии,A’_ms=2*A_ms=2*105.82=211.64 м²(A_ms– площадь миделевого сечения расчётного судна ниже ватерлинии,A_ms= 105.82м²);

A_d– площадь канала на прямолинейном его участке на расстоянииl₁от нижней головы:

, где

h_L– глубина на порогах шлюза,h_L= 6м.

A_d=47.39*6=284.34 м²;

Q_max===255.21 м³/с.

Следовательно:

V_max==3.51 м/с,условие маневрирования судов в подходных каналах не выполняется.

Для обеспечения выполнения условия маневрирования судов в подходных каналах необходимо увеличить площадь канала A_d, для этого принимаемb_у= 95м,h_к= 6м– глубина канала, тогда:

A_d=b_y*h_k=95*6=570 м²

V_max===0.71 м/с<1.0 м/с.

Условие маневрирования судов в подходных каналах выполняется.

Расчётная суточная потребность в воде одиночного однокамерного шлюза определяется по следующей зависимости:

, где

n_max– наибольшее расчётное число шлюзований в сутки,n_max= 52;

W_max– объём сливной призмы при наибольшем расчётном напоре на шлюз, определяемый по формуле:

W_max=L_c,ef*b_c,ef*H_д=300*20*11.9=71400 м³.

Тогда расчётная суточная потребность в воде одиночного однокамерного шлюза V¢_сутсоставит:

∑V’_сут=0.75*52*71400=2784600 м³.

К полученному объему необходимо прибавить потери на фильтрацию воды через затворы шлюза (зависят от конструкции уплотнителя, качества монтажа и эксплуатации), сумма которых определяется по формуле:

, где

с₃– удельная фильтрационная потеря воды на 1 погонный метр контура затворов, определяема в зависимости от напора. ПриH_д= 11.9мпринимаемс₃= 2л/с;

Sb– полная длина уплотнителей по периметру ворот головы шлюза:

, где

H_д– максимальный напор на шлюз,H_д= 11.9м;

b_c,ef– полезная ширина камеры шлюза,b_c,ef= 20м.

∑b=3*11.9+20=55.7 м.

Фильтрационные потери составят:

q=2*10^-2*55.7=111.4*10^-2 л/с.

Таким образом, среднесуточный расход на шлюзе, м³/с, составит:

Q_ш.сут=+=+111.4*10^-3=39 м³/с.

3. Статические расчёты отдельных элементов шлюза

3.1. Основные расчётные положения и нагрузки

Статические расчёты выполняются для уточнения выбранных габаритных размеров сооружения, определения площади поперечных сечений и арматуры железобетонных элементов, проверки трещиностойкости или величины раскрытия трещин в расчётных сечениях.

Статические расчёты производятся по предельным состояниям первой и второй групп.

К первой группе (по несущей способности или непригодности к эксплуатации) относятся расчёты:

• устойчивости против всплытия (для доковых камер, расположенных в верхнем и нижнем бьефах);

• прочности.

Ко второй группе (по непригодности к нормальной эксплуатации) относятся расчёты:

• трещиностойкости (для лицевых граней стен и днищ камер);

• величины раскрытия трещин (для тыловых граней стен и днищ камер);

Все расчёты по первой группе выполняются на расчётные нагрузки при расчётных сопротивлениях материала, а по второй группе – на нормативные нагрузки при нормативных сопротивлениях материалов.

Давление грунта, составляющее основную нагрузку на стены камеры шлюза, зависит от взаимных перемещений подпорного сооружения и грунта и может изменяться в значительных пределах.

Боковое давление грунта вычисляется по рекомендациям СНиП 2.06.07 – 87.

Боковое давление включает в себя: боковое давление покоя от собственного веса и нагрузок на его поверхности, а также дополнительное реактивное давление, вызванное перемещением контактной поверхности на грунт под действием температурных деформаций лицевой грани стен в ремонтном случае.

Нагрузки от навала судна при подходе его к стене камеры шлюза можно вычислить по СНиП 2.06.07 – 87.

Нагрузка от удара судна, тс(10кН), определяется по формуле:

, где

L_S–длина расчётного судна,L_S= 98.4м.