Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Лебедев Н.И. Водный транспорт леса учебник

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

27.10.2023

Размер:

20.68 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 3111 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

где

/ — коэффициент трения

пыжа

наплавную

часть

запани,

равный,

0,3;

е — основание натуральных

логарифмов,

равное

2,71.

Учитывая, что р н

= 90°, а Ть

= 0,28Ра,

будем

иметь

Г Н = 0,625ГВ =

0,175РД .

(57)

В сетчато-лежневой запани общее натяжение лежня Т, равное

сумме

натяжений в

верхней

TBJl

в нижней Г„.и его ветвях, оп

ределяется

так

же,

как и

Ггв

•

^<^ШШ

•

У обычных

запаней

Г = 6 Я Д .

г,„„^^л

д л я

определения

вели

чин Гв .в и Гн.в рассмотрим

схему

сил,

действующих на

сетчато-лежневую

запань

(рис. 44).

Рис. 44.

Схема

сил,

действующих

на

сетча

Теоретические

исследова

ния, подтвержденные

опыт

то-лежневую

запань

ными данными показывают,

что

действующая

на

запань

сила

Р д

приложена

на

расстоянии 0,3^

от

уровня воды.

Полагая,

что

сила

Р д

передается

на ветви

запани

через жесткие

связи,роль

которых

выполняют

бревна

пыжа,

составим

уравнение

моментов

сил относительно верхней ветви лежня

откуда

Ряд-0,Ы

= Рля

а,

Рп

0,3

Считая, что стрела провеса верхней и нижней ветвей лежня

одинакова,

это

равенство

можно

записать

следующем

виде:

ДН

7V,

= 0,3-

откуда

0,3?

Т.

Натяжение в верхней ветви лежня

т,.,=т-тя.ъ

т(1-^Р),

где

t — осадка

пыжа

в запани, определяемая

по

графику

(см.

рис. 37)

в зависимости от he и v;

а — расстояние между ветвями лежня, м.

После поступления леса в запань расстояние между ветвями

лежня

оказывается

равным

половине

их длины /п . С учетом

этого

100

формулы для определения натяжения нижней и верхней ветвей лежня будут иметь вид

Г в . в = ( 1 - 0 , 6	- £ - ) 7 \	(58)
7\, „ = 0,6-	^-7.	(59)

'п

Расчетное натяжение в подвесках сетчато-лежневой запани, расположенных на расстоянии с друг от друга, определяют по формуле

T n = 0 , 2 1 ^оL c .	(60)
Для лежней запаней применяют стальные	канаты диаметром от
30 до 60 мм.

Для удешевления стоимости сооружения и повышения надеж ности работы запани следует принимать канаты более крупных диаметров.

Число стальных канатов принятого диаметра определяют по формуле

	f = =	— '		( 6 1 )
где S — разрывное усилие	одного		стального каната	принятого
диаметра;
m — коэффициент запаса,		равный для коренных		и промежу
точных запаней 3,0,	а	для	вспомогательных	запаней 2,5.

§7. РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНЫХ ЗАПАНЕЙ ПРИ ПОСТУПЛЕНИИ ЛЕСА

ВСПЛОТОЧНЫХ ЕДИНИЦАХ (ПУЧКАХ)

Характер формирования запанного пыжа из пучков в попереч ных запанях зависит от многих факторов. Главными из них явля ются скорость течения, осадка пучков, глубина реки, длина пыжа.

Скорость течения v. С увеличением средней по живому сече нию реки скорости течения увеличиваются активные силы воздей ствия потока на пыж. С увеличением v пучки сначала поворачи ваются на ребро, а затем происходит подныривание их друг под друга и формирование многорядного пыжа.

Осадка пучков t. Увеличение осадки пучков приводит к увели чению их подводной площади, а следовательно, к увеличению ак тивных сил давления потока на пыж. При определенной величине

этих сил наблюдается	поворот	пучков на	ребро и	образование
из них многорядного пыжа.
Глубина реки hB. При неизменной осадке			пучков	tc	уменьше
нием ha увеличивается	степень	стеснения русла реки		по	глубине,
т. е. отношение — . С	ростом— скорости течения в			подпыжевой
Лб	«б

101

части увеличиваются, что вызывает увеличение активных сил дав ления потока на пыж. Таким образом, па реках с меньшими глу бинами поворот пучков на ребро и формирование из них много рядного пыжа начнется раньше, чем на реках, имеющих большие глубины.

Длина пыжа L a . С увеличением длины пыжа в нем возрас тают силы влечения от действия речного потока, что в конечном итоге также может явиться причиной образования многорядного пыжа. Другими факторами, в меньшей степени влияющими на фор мирование пыжа, являются удельный вес древесины и объем пучков.

Для исключения размолевки пучков необходимо, чтобы пыж в запани формировался однорядным, т. е. с осадкой, равной

осадке пучков.

Теоретическими

исследованиями

ЦНИИ

лесосплава

установ

лена

аналитическая зависимость

между

скоростью течения

в подпыжевой

части,

удельным

весом древесины

удр>

глубиной

реки he и осадкой пучков t, соблюдение

которой

обеспечивает

формирование однорядного пыжа неограниченной

длины:

(62)

где

А — параметр,

зависящий от

удельного

веса

древесины;

при

у Д Р

= 700

кгс/м3

А = 0,26,

при

удр = 800 кгс/м3

Л = 0,23,

при

у Д Р

= 900

кгс/м3

А =0,18;

kn — коэффициент, зависящий от коэффициента

С формы пучка;

при С < 1 , 5

/гп = 2,0, при Cj>l,5 kn =

2,l;

g— ускорение силы тяжести,

м/сек2.

Средняя

по

живому

сечению

реки скорость течения

у = 0,9 fо-

Однорядный пыж состоит из разрозненных, беспорядочно рас положенных пучков. Эпюры распределения скоростей течения по глубине и ширине реки при пыже из пучков отличаются от соот ветствующих эпюр при бревенном пыже.

В результате воздействия на пучки потока воды в пыже воз никают силы влечения — активные силы Ра .п от воздействия на пыж речного потока. Составляющими этих сил являются силы ло бового сопротивления и силы трения потока воды о поверхность пучков. От воздействия на пыж воздушного потока возникает сила влечения Ра .в ветра, совпадающая по направлению с направ лением ветра. Под действием активных сил влечения в пыже так же, как и в бревенном пыже, возникают распорные силы. Взаимо

действие распорных сил с берегами создает	силы трения FTp	пыжа
о берега, направление действия которых	противоположно	дейст

вию активных сил Ра,п и Ра .в.

Разность между активными силами и силами трения опреде

ляет величину д е й с т в у ю щ е й		с и л ы Яд .
С	увеличением длины пучкового пыжа возрастают активные
силы	Ра. п, силы трения /чр и	действующие на запань силы Ря.

102

Однако увеличение		Р д	наблюдается лишь			до определенной				длины
пыжа	L p , называемой		р а с ч е т н о й . При увеличении						длины	пыжа
сверх	расчетной сила		Р д не изменяется,		так		как	прирост активных
сил Яа .п становится		численно		равным	приросту			сил	трения		/ ч р .
В пучковых пыжах		L p зависит		от скорости			течения		v и степени
стеснения русла реки			пыжом по глубине,			т. е. от отношения — .
											h(,
Напомним, что в			бревенных пыжах		р а с ч е т н а я				д л и н а		ни
от скорости течения, ни от толщины пыжа не зависит.
Фактическую длину запанного пыжа						х, 1<гс-секг
из пучков определяют			по формуле			1	Ml

WmaxBl


где	Wn	максимальный					переходящий
		остаток леса в пучках, под
		лежащий			хранению				в запа
	V-	ни, м3;					пучка, м3\
		средний объем
	В	средняя			ширина			пучков,			м;
		- средняя			длина пучков,						м;
	р — коэффициент						полнодревес-
		ности		пыжа;			при	коэффици
		енте		формы			пучка		С =		1,5
		коэффициент					полнодревес-
		ности		пыжа		равен: при				V =
		= 5 м3		р = 0,68,			при		V^IO		м3
		р = 0,74;			при		V = 2 0		м3	р	=
		=	0,80.
Сила, действующая на запань от
однорядного			пучкового			пыжа,		определя
ется	по формуле

0,1

0,2 аз

0,1*

0,5-,

Рис. 45. Графики для рас чета запани:

, / t \

/о / Г '

	•%biv2np,				(63)
где % — параметр,	зависящий		от	степени стеснения					hf,	русла
пыжом по									hf,
пыжом по	глубине; его значения определяют по графику
на рис. 45,	а;
Ья — средняя ширина лесохранилища						при горизонте воды в пе
риод формирования пыжа, м;
v — расчетная	скорость течения,				м/сек;
п р — коэффициент, учитывающий					отношение		расчетное			длины
пыжа L p к ширине запани				Ь3.	пр	зависит	от	параметра ки-
При однорядном пучковом			пыже		пр	зависит	от	параметра ки-
и2							t
неточности Я к =	и от	степени			стеснения		—	русла		пыжом
gh-б							Н
по глубине и определяется		по графику на рис. 45, б.

Расчет лежня поперечной запани проводят так же, как и при расчете поперечных запаней с бревенными пыжами.

103

§ 8. РАСЧЕТ ПРОДОЛЬНЫХ ЗАПАНЕЙ

Внастоящее время на лесосплаве распространены гибкие про дольные запани.

Взависимости от эксплуатационных условий и ширины реки применяют две схемы расположения поперечной части продольной запани (рис. 46).

Когда река несудоходна, оба конца лежня поперечной части

закрепляют	за береговые опоры (рис. 46, а). Стрелу		/ провеса
в этом случае устанавливают не более		0,ЗЬ3.
На судоходных реках и на реках с большой шириной один ко
нец лежня	поперечной части запани	закрепляют за	береговую,

Рис. 46. Схема расположения поперечной части продольных запаней:

а — с закреплением	концов л е ж н я за	береговые	опоры;	б — с закреплением	одного конца
	л е ж н я за русловую опору
а второй — за	наплавную,	пятовую	опору	(рис. 46, б).	Во втором

случае стрелу f провеса и расположение поперечной части в плане принимают такими, чтобы касательная к лежню в месте его пе ресечения с урезом воды при расчетном горизонте составляла угол 28°, а касательная к лежню в точке его закрепления на наплавной опоре совпадала с осью продольной части запани. При таком расположении поперечной части стрела провеса будет равна 0,53Ь3, длина лежня 1,4163, а точка пересечения лежня с урезом

воды оказывается сдвинутой вниз по течению		на	0,25 Ь3	относи
тельно створа расположения пятовой опоры.
Методика расчетагибких продольных запаней при расчетных
скоростях течения у < 1 , 7 5	м/сек и i> 15=1,75 м/сек		различна. Рас
чету подлежат поперечная и продольная часть запани.
Расчет поперечной части	при f < 1,75 м!сек.	Расчет		попереч

ной части продольной запани аналогичен расчету поперечной за пани: сначала определяют силу, действующую от пыжа, а затем натяжение лежня, по которому подбирают диаметр и число тро сов в нем,

В расчетную формулу вводят среднюю в пределах расчетной длины пыжа L p силу влечения пыжа потоком тс , отнесенную к еди нице площади пыжа. Величина т с зависит от скорости течения,

104

глубины реки, длины пыжа и степени стеснения живого сечения

потока т\|5 = — и определяется по формуле
		Ь
					\	= \W*						(64)
где	т'с — удельная			сила	влечения пыжа потоком, кгс/м2,							при гр =
		= 0,5	и Лб = 4,5		м. Значения			т'с	приведены в			табл. 12;
											Т а б л и ц а		12
			Значения		т с при ijj =		0,5	и Лб = 4,5 ж
		З н а ч е н и я		тс , кгс/м'-,	в зависимости от расчетной длины						п ы ж а	L . м
V,
м/сек
	100	200	400	500	600	700	800	900	1000	1100	1200	1300	1400
0,50	0,59	0,49	0,30	0,34	0,33	0,32	0,32	0,32	0,32	0,31	0,31	0,31	0,31
0,75	0,95	0,72	0,52	0,49	0,47	0,46	0,45	0,45	0,44	0,44	0,44	0,44	0,44
1,00	2,00	1,62	1,23	1,14	1,09	1,05	1,03	1,02	1,01	1,00	1,00	1,00	1,00
1,25	3,50	3,10	2,20	2,10	2,00	1,90	1,85	1,80	1,75	1,70	1,65	1,62	1,60
1,50	6,00	5,00	3,80	3,70	3,60	3,50	3,30	3,10	3,00	2,90	2,80	2,70	2,60
1,75	13,00	8,50	6,10	5,60	5,50	5,20	5,10	5,00	4,90	4,80	4,70	4,60	4,55
2,00	22,00	13,00	9,50	8,80	8,20	8,00	7,70	7,50	7,30	7,25	7,20	7,15	7,10
2.25	30,30	18,50	13,00	11,90	11,00	10,60	10,30	10,10	10,00	9,90	9,80	9,70	9,60
2,50	39,00	24,40	16,80	15,10	14,00	13,20	12,80	12,60	12,40	12,30	12,10	12,00	11,90

	T]i и	т]2 — эмпирические коэффициенты								перехода		к другим			зна
		чениям г\|л и ha.
	Значения ц1 при у > 0 , 7 5 м/сек						следующие:
	i\|)		0,2	0,25		0,30	0,40		0,50	0,60	0,70		0,80
	т)!		0,52	0,60		0,69	0,85		1,00	1,18	1,31		1,6
	При	расчетной	скорости		течения			у < 0 , 7 5 м/сек для всех							зна
чений г\|) коэффициент rji = l,0.														h& при
	Значения коэффициента				г)2 для			различных			значений			h& при
ведены в табл. 13.
			Значения			коэффициента %						Т а б л и ц а 13
			Значения			коэффициента %
			З н а ч е н и я r i 2			в зависимости			от глубины		реки	ftg, м
v,	м/сек	3,0	3,5			4,0		4,5		5,0			5,5		6,0
		3,0	3,5			4,0		4,5		5,0			5,5		6,0
<0,75		1,00	1,00		1,00			1,00		1,00		1,00		1,00
	1,00	0,80	0,87		0,92			1,00		1,05		1,07		1,10
>	1,25	0,65	0,78		0,88			1,00		1,12		1,33		1,33
	Силу, действующую на поперечную часть запани,												определяют
по формуле
			Р д	= рР а		= Р 6 3 1 р ( т с			+ тв ),					(65)

105

где	р — коэффициент,		учитывающий		взаимодействие				пыжа с бере
	гом и продольной частью запани; значения р в зависи
	мости	от скорости		течения	при	L p = 8b3		следующие:
	v, м/сек			0,5	1,0	1,25	1,5		1,75	2,0
	Р			0,2	0,35	0,38	0,42		0,49	0,55
Расчетная		длина	пыжа	во всех	случаях		принимается			равной
L v =	8b3.
Значение удельного давления ветра на							пыж	т в	определяется
так же, как и при расчете поперечной запани.

Расчетное натяжение лежня Т определяют в зависимости от принятой стрелы провеса и схемы размещения поперечной части:

при / = 0,363 7' = 0,57Рд, при / = 0,53Ь3		Г = 0,53РД .
Расчет тросов лежня	и их подвесок		выполняют так же, как
и при расчете поперечных	запаней.		м/сек. Давление пыжа
Расчет продольной части при » <		1,75

на продольную часть запани изменяется по ее длине, уменьшаясь

по мере удаления от поперечной	части.	Как показывают	опыты,
это уменьшение происходит до	сечения,	удаленного от	попереч

ной части на расстояние, равное примерно 200 м. Далее давление пыжа на запань остается постоянным.

При расчете гибкой запани давление пыжа на ее продольную часть определяют для трех расчетных створов. Первый расчетный створ принимают удаленным от створа поперечной части на 50 м, второй — на 100 м и третий — на 200 м. Для каждого расчетного створа удельное давление пыжа на продольную часть запани опре деляют по формуле

						Р=РпЧ 3 + Рв ,										(66)
где	рп	— удельное		давление			пыжа		от		воздействия		потока		воды
		при й3	= 50 м		и	г\|з = 0,5 кгс/пог.					м;	определяется по				гра
		фикам	на рис. 47;
	рв — удельное			давление			пыжа	от		ветра,		кгс/пог.	м;	определя
		ется по		графику		на рис.		48		в	зависимости		от	Ь3	и	ив ;
	г)3	— поправочный			коэффициент				для		перехода к		другим		Ь3 и
		ip. Значения			этого		коэффициента					приведены в		табл.		14.
												Т а б л и ц а				14
			Значения поправочного						коэффициента ц3
63 ,	м					З н а ч е н и е		t i 3	при		-ф, равном
		0,1		0,2	0,3		0,4			0,5		0,6	*0,7		0,8

	50	0,40		0,54	0,70		0,90			1,00		1,25	1,40		1,60
100		0,66		1,05	1,45		1,80			2,15		2,40	2,80		3,15
150		0,96		1,55	2,15		2,70			3,20		3,62	4,10		4,50
200		1,20		2,00	2,80		3,55			4,20		4,80	5,40		6,00

106

При расчете лежня продольной части каждое гибкое звено (рис. 49) рассматривается загруженным равномерно распределен ной нагрузкой

р = Ур\+р\,

Рп,кгс/М

				Рис. 47. Графики для оп
				ределения			рп при 6 = 50		м
						и	г\|>=0,5:
				а — для сечения,				удаленного	от
				поперечной			части	запани	на
				50	л ; б — то		ж е на 100 м; в —
					то	ж е на		200 м
2.50	2,25 2,00	1,75 1,50 1,25	1,00 0,75	0,50
		V, м/сек
действующей под углом ср к оси продольной					части	запани. Из рис.
49 видно, что

По опытным данным ЦНИИ лесосплава, коэффициент трения пыжа о наплавные сооружения равен единице и, таким образом, Р Х = Р»; tgq>=l, a Z*p = 45°.

В принятой методике расчета гибких запаней стрелу провеса звеньев продольной части принимают / = 0,08 /с из тех соображе ний, что при /<0,08 U натяжение в лежне резко возрастает, а при f>0,08 /с увеличивается расход такелажа. Кроме того, в последнем случае у наплавной опоры, за которую закрепляют нижний конец

107

лежня, образуется скопление леса, затрудняющее работу наплав ных сооружений.

При

стреле провеса

/ = 0,08 / с

максимальное

натяжение в

леж

не, соответствующее

натяжению

в точке закрепления его

на

верх

Рв~,кгс/м

ней по течению опоре, составит

so г

При. Vs,

м/сек

Т в = 1 , 2 1 р / С ,

(67)

•

а натяжение лежня в точке

его

18^.

148

1?~

закрепления на

нижней

опоре

Г„ =

0,62р/С ,

(68)

где

/ с — длина

секции

на

расчет

ном участке,

т.

е.

рас

О 20

стояние

между

двумя

100

140

180

220

260

влн

опорными

плитками,

м.

При проектировании

продоль

Рис.

48.

График

для

определения

р в

ных

запаней длину

первой

(счи

тая

от поперечной

части

запани)

секции принимают равной 40—50 м, а диаметр и конструкцию тро

сов— одинаковыми	во	всех	секциях. В этом случае длина секций
на втором и третьем	расчетных участках						будет равна
	/	^Р±1	;	/	с,	^ЁЦ	,
		с, р2	с,'		с,	р3	с,'

где ри Рг, Рз— удельное давление пыжа на расчетных участках.

f=a,08Lc

Рис. 49. Расчетная схема секции гибкой продольной запани

По расчетному

натяжению

Тв с учетом

коэффициента

запаса

прочности определяют диаметр и число тросов в лежне. При

и <

<1,75

м/сек

продольную часть

принимают

лежневой, т. е. без сетки.

При

стреле

провеса

/ = 0,08

1С касательная

к лежню у

верхней

опоры (см. рис. 49)

образует

с хордой

гибкой

секции угол

а в = 1 3 ° ,

а у нижней

опоры

а н = 29°. При такой

стреле

провеса длина

тро

сов лежня

(без

учета

концов,

необходимых

для закрепления на

плавучих опорах)

составит

/ =

1,02/с.

(69)

108

Особенности	расчета	продольных запаней	при ©;> 1,75	м/сек.
При скоростях	течения	о ^ 1,75 м/сек гибкие	продольные	запани

строят лежнево-сетчатыми на стационарных ряжевых или желе

зобетонных русловых опорах. Удельное давление пыжа

(давление

на

1 пог. м) на поперечную и продольную части запани

определяют

по формуле

р = kvQf

кгс/пог.

м,

(70)

где

Q — общий

расчетный

расход

в реке,

м3/сек;

f — коэффициент, зависящий от степени стеснения

потока

пы

жом \|-; /=0,05+0,4г|г,

k — опытный коэффициент;

при расчете

поперечной части

за

пани для

рек шириной

менее

250

k = 4,5.

При расчете

продольной части значения k для каждого

расчетного

участка принимают в зависимости от соотношения между

длиной

расчетного участка

/ и шириной запани

Ь3:

. .

0,5

Ь3

1,68

1,32

1,00

0,80

0,68

0,62

0,60

По вычисленному удельному давлению пыжа и заданным ши рине запани Ь3 и длинам секций /с определяют силы, действующие на поперечную и продольную части запани P = pb3 и P = plc.

В гибкой продольной запани сетчатого типа верхнюю ветвь лежня прокладывают по наплавной части, а нижнюю опускают на глубину, равную средней глубине Лб при расчетном горизонте воды.

Натяжение в верхней и нижней ветвях лежня и в подвесках определяют так же, как и при расчете поперечных сетчато-лежне- вых запаней (формулы 58, 59, 60).

Расчет выносов и отдорного крепления. При установке продоль ных запаней применяют два вида выносов: незасоренные, распо ложенные над пыжом, и засоренные, полностью или частично на ходящиеся в пыже (рис. 50). Незасоренные выносы воспринимают меньшие усилия, имеют меньшую длину и создают лучшие усло вия для разборки пыжа. В расчетном отношении незасоренные выносы являются статически определимыми, вследствие чего рас чет таких выносов более точен, чем расчет засоренных выносов. Для того чтобы вынос был незасорен, при установке запани ему необходимо придать начальное натяжение, определяемое по фор муле

где /в — длина выноса, м;

q — вес 1 пог.	м выноса, кгс/пог. м;
z—разность	отметок точек закрепления выноса на береговой

инаплавной опорах, м;

/г — расстояние по горизонтали между точками закрепления

выноса на наплавной и береговой опорах, м.

109

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 3111 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ