Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сооружения речных гидроузлов. Техническое состояние и эксплуатация гидротехнических сооружений. Методические указания к практическим занятиям и самост.pdf
Кафедра гидравлики
и гидротехнического строительства
СООРУЖЕНИЯ РЕЧНЫХ ГИДРОУЗЛОВ.
ТЕХНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ
И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
Методические указания
к практическим занятиям и самостоятельной работе
по дисциплине «Сооружения речных гидроузлов»
для обучающихся по направлению подготовки
08.03.01 Строительство, профиль подготовки
«Строительство инженерных, энергетических,
гидротехнических и природоохранных сооружений»
СТРОИТЕЛЬСТВО
Составитель В.В. Малаханов
© Национальный исследовательский
Московский государственный
строительный университет, 2017
Москва
2017
УДК 626.01
ББК 38.772
С63
Рецензент — кандидат технических наук, доцент А.И. Глазов,
доцент кафедры гидравлики и гидротехнического строительства НИУ МГСУ
С63 Сооружения речных гидроузлов. Техническое состояние и экс-
плуатация гидротехнических сооружений [Электронный ресурс] :
методические указания к практическим занятиям и самостоятельной
работе по дисциплине «Сооружения речных гидроузлов» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль
подготовки «Строительство инженерных, энергетических, гидротехнических и природоохранных сооружений» / сост. В.В. Малаханов ;
М-во образования и науки Рос. Федерации, Нац. исследоват.
Моск. гос. строит. ун-т, каф. гидравлики и гидротехнического
строительства. — Электрон. дан. и прогр. (0,9 Мб). — Москва :
Изд-во Моск. гос. строит. ун-та, 2017. — Режим доступа:
http://lib.mgsu.ru/Scripts/irbis64r_91/cgiirbis_64.exe?C21COM=F&I2
1DBN=IBIS&P21DBN=IBIS. — Загл. с титул. экрана.
Методические указания способствуют эффективному освоению курса
«Эксплуатация и исследования гидросооружений» в рамках дисциплины
«Сооружения речных гидроузлов». Практические занятия по этому курсу
формируют профессиональные компетенции специалиста. Даны рекомендации по самостоятельной работе и контрольные вопросы по темам практических занятий, которые позволят закрепить освоенный материал.
Для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство,
профиль подготовки «Строительство инженерных, энергетических, гидротехнических и природоохранных сооружений».
Учебное электронное издание
© Национальный исследовательский
Московский государственный
строительный университет, 2017
Редактор А.К. Смирнова
Корректор В.К. Чупрова
Компьютерная верстка О.В. Суховой
Дизайн первого титульного экрана Д.Л. Разумного
Для создания электронного издания использовано:
Microsoft Word 2007, ПО Adobe Reader
Подписано к использованию 30.10.2017 г. Объем данных 0,9 Мб.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Национальный исследовательский
Московский государственный строительный университет»
129337, Москва, Ярославское ш., 26.
Издательство МИСИ – МГСУ.
Тел. (495) 287-49-14, вн. 13-71, (499) 188-29-75, (499) 183-97-95.
E-mail: ric@mgsu.ru, rio@mgsu.ru
Оглавление
ПРЕДИСЛОВИЕ ................................................................................................................... 6
1. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ .............................................................................................. 7
1.1. Практическое занятие 1. Пересчет физических величин ................................... 7
1.1.1. Историческая справка ................................................................................. 7
1.1.2. Единицы измерений системы си ............................................................... 8
1.1.3. Производные единицы измерений ........................................................... 8
1.1.4. Формулы пересчета физических величин ................................................. 9
Контрольные вопросы ........................................................................................ 11
1.2. Практическое занятие 2. Нагрузки и воздействия на гидросооружения
и влияние гидросооружений на окружающую среду ...................................... 12
1.2.1. Гидросооружения и окружающая среда ................................................. 12
1.2.2. Последовательность выполнения задания ............................................. 12
Контрольные вопросы ........................................................................................ 13
1.3. Практическое занятие 3. Обоснование качеств
надежности гидросооружений ........................................................................... 13
Контрольные вопросы ........................................................................................ 15
1.4. Практическое занятие 4. Обоснование
контролеспособности гидросооружений ............................................................. 15
Контрольные вопросы ........................................................................................ 16
1.5. Практическое занятие 5. Изучение конструкции и метрологических
характеристик средств измерений, используемых
для контроля состояния гидросооружений ...................................................... 16
1.5.1. Метрологические характеристики средств измерений ......................... 16
1.5.2. Погрешности измерений .......................................................................... 17
1.5.3. Последовательность выполнения задания ............................................. 18
Контрольные вопросы ........................................................................................ 18
1.6. Практическое занятие 6. Определение нормативной и расчетной
прочности бетона на основе результатов испытания
образцов бетона склерометром ......................................................................... 19
1.6.1. Работа со склерометром .......................................................................... 19
1.6.2. Последовательность выполнения задания ............................................. 21
Контрольные вопросы ........................................................................................ 26
4
2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ ................................................. 27
Библиографический список ............................................................................................ 30
ПРИЛОЖЕНИЯ .................................................................................................................. 31
Приложение 1. Бланк к практическому занятию 2
«Нагрузки и воздействия на гидросооружения
и влияние гидросооружений на окружающую среду» .................................... 31
Приложение 2. Бланк к практическому занятию 3
«Обоснование качеств надежности гидросооружений»................................. 32
Приложение 3.
«Обоснование контролеспособности гидросооружений» .............................. 33
Приложение 4
«Изучение конструкции и метрологических характеристик
средств измерений, используемых для контроля
состояния гидросооружений» .......................................................................... 34
Бланк к практическому занятию 4
. Бланк к практическому занятию 5
ПРЕДИСЛОВИЕ
Методические указания предназначены для обучающихся в институте ИГЭС и осваивающих основную образовательную программу «Строительство инженерных, энергетических, гидротехнических
и природоохранных сооружений» в рамках направления подготовки
08.03.01 Строительство. Методические указания способствуют эффективному освоению темы «Техническое состояние и эксплуатация
гидротехнических сооружений» в рамках дисциплины «Сооружения
речных гидроузлов».
Практические занятия по этому курсу формируют профессиональные компетенции специалиста. Данное издание не заменяет
учебники и учебные пособия, изучать которые студент должен самостоятельно, но оно позволяет правильно организовать работу по
освоению дисциплины. Основная задача методических указаний не
столько предоставить учащимся необходимую информацию по изучаемой дисциплине, сколько объяснить, что с ней делать, как правильно выполнять учебные задачи. В ходе освоения этой дисциплины обучающиеся должны опираться на знания практически всех ранее пройденных курсов: высшей математики, теории вероятности,
общей физики, гидравлики, строительных материалов, сопротивления материалов, металлических и железобетонных конструкций и др.
В конце методических указаний даны рекомендации по самостоятельной работе в рамках освоения практических занятий по изучаемой теме. В конце каждого занятия приведены контрольные вопросы, которые позволяют закрепить освоенный материал, успешно
подготовиться к зачету и экзамену и, самое главное, к самостоятельной работе по профессии.
6
1. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
1.1. Практическое занятие 1. ПЕРЕСЧЕТ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
Цель занятия — овладение практическими навыками вычисления
физических величин при использовании различных систем единиц
измерений.
1.1.1. Историческая справка
Разные страны в процессе своего развития формировали различные системы единиц измерений, отражающие национальные особенности становления науки, техники и производства. По мере развития человечества и увеличения обмена продуктами производства
и информацией между странами возникла потребность в создании
единой системы единиц измерения, по сути, единого международного языка в области измерений. Особенно проблема единства измерений обострилась с XIX в. в период интенсивного развития науки и
техники, обмена научно-технической информацией.
В настоящее время большинство стран мира используют Между-
народную систему единиц (сокращенно SI, или СИ) — современную
метрическую систему, утвержденную в 1960 г. на 11-й Генеральной
конференции по мерам и весам. Система СИ основана на метрической системе мер, которая была создана французскими учеными и
впервые широко внедрена после Великой Французской революции.
До введения метрической системы единицы измерения выбирались
в различных государствах независимо друг от друга, поэтому пересчет из одной единицы измерения в другую был сложным. К тому
же в разных местах применялись разные единицы измерения, иногда
с одинаковыми названиями. Метрическая система должна была
стать удобной и единой системой мер и весов.
В 1832 г. Карл Фридрих Гаусс создал «абсолютную» систему
единиц измерений. В 1875 г. Россия присоединилась к Метрической
конвенции (Метрической системе), в 1893 г. Д.И. Менделеевым была создана Главная палата мер и весов.
В Российской Федерации действует государственный стандарт
«ГОСТ 8.417–2002 Государственная система обеспечения единства
измерений. Единицы величин», устанавливающий обязательное использование Международной системы единиц измерения.
7
1.1.2. Единицы измерений системы СИ
Величина
Единица
Символ
ности
Наименование
Обозначение
Англий-
ское
Между-
народное
Длина L
метр
metre
м
m
кило-
грамм
Время T
секунда
second
с
s
Сила
электрического тока
Термодинамическая температура
Количество
вещества
Сила света
J
кандела
candela
кд
cd
В качестве основных в системе СИ приняты семь физических величин (табл. 1.1) и две дополнительные безразмерные угловые физические величины [1]: радиан (рад) — плоский угол и стерадиан
(ср) — телесный угол.
Таблица 1.1
Основные физические величины Международной системы единиц (СИ)
Наименование
Масса M
размер-
Русское
Русское
kilogram кг kg
I ампер ampere А A
θ кельвин kelvin К K
N моль mole моль mol
1.1.3. Производные единицы измерений
Все многообразие других физических величин можно выразить
через эти основные единицы измерения, например, представленные
в табл. 1.2.
В строительной отрасли применяют еще много других производных величин, сведенных в СН 528–80 «Перечень единиц физических
величин, подлежащих применению в строительстве».
В настоящее время в основном пользуются десятичной системой
отсчета. Действующая Международная система единиц СИ (SI) физических величин предписывает образовывать и дольные, и кратные
единицы, умножая размер основной единицы на множитель, кратный 10.
Все сказанное в полной мере относится только к странамучастницам Метрической конвенции. Во многих странах до сих пор
сохраняется своя особая, иногда экзотическая, система физических
8
величин и единиц. Среди этих стран и Соединенные Штаты Америки.
Символ
размерности
Путь, пройденный
за одну секунду
Скорость изменения
скорости
Действующая на объ-
ускорения
Скалярное произве-
мещения
Способность тела или
работу
Скорость изменения
энергии
кг⋅м2/с3
(ватт, Вт)
Давление, на-
пряжение
Сила, приходящаяся
на единицу площади
кг/(м⋅с2)
(паскаль, Па)
Мера инертности
объекта при вращении
Произведение силы
действия силы
В этой стране до сих пор в обиходе величины и единицы из старой
Англии (мили, футы, дюймы, градусы Фарингейта, фунты и др.) [2].
Таблица 1.2
Примеры некоторых производных единиц
Наименование
Скорость V
Ускорение а
Сила F
Механическая
работа
A
Энергия E
Мощность N
P
Момент инерции I
Момент силы M
Описание Единица СИ
ект внешняя причина
дение силы и пере-
кг⋅м2/с2 (джоуль,
системы совершать
на длину перпендикуляра, опущенного
из точки на линию
м/с
2
м/с
кг⋅м/с2
(ньютон, Н)
Дж)
2
кг⋅м2/с
(джоуль, Дж)
кг⋅м2
кг⋅м2/с2
В современной России наряду с единицами системы СИ в технике и в частности в строительстве, широко используется техническая
система, основанная на трех основных единицах измерения: метр
(м), секунда (с), килограмм-сила (кГ или кгс).
1.1.4. Формулы пересчета физических величин
Современный специалист должен владеть несколькими системами единиц измерений и уметь свободно сравнивать и пересчитывать
9
физические величины из одной системы в другую. Этим навыком
можно овладеть на основе следующих известных из курса физики и
метрологии знаний и принципов:
• Результат любого измерения представляется в виде уравнения
измерения, например, при измерении длины: l = 0,304 м, или в об-
щем виде:
X = N [X],
где X — символ измеренной физической величины; [X] — ее единица измерения (размерность); N — численное значение измеренной
физической величины.
• Численное значение N размерной физической величины зависит
от выбранной системы единиц измерений, поэтому необходимо всегда указывать ее размерность. Размерность можно представить в виде символов единиц измерений или размерностей основных единиц
измерений. Например, размерность силы в СИ можно записать в
виде формулы размерности:
dim F = [F] = [m] ⋅ [a] = кг·м/с
2
= M⋅L/T
2
,
где dim F или [F] — оператор размерности, т.е. символическая замена слова «размерность»;
2
кг⋅м/с
— представление размерности силы в символах единиц из-
мерения СИ;
2
M⋅L/T
— представление размерности силы через символы основных
единиц измерений СИ.
Размерность силы в технической системе можно записать в виде
формулы размерности таким образом: dimF = [F] = кГ= кгс.
• Уравнение измерения для любой конкретной физической величины обладает известным свойством: произведение численного зна-
чения физической величины на ее размерность является постоянным. Например,
l = 0,3048 м = 304,8 мм = 1 ft = 12 inch,
где ft — фут и inch — дюйм — английские меры длины.
Следствие из этого свойства: левая и правая части уравнения из-
мерений должны иметь одинаковую размерность, т.е.
…
=
…
,
где N1 и N2 — численное значение измеренной величины, выраженной через единицы измерения длины L, времени T, массы M и др.
10