Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Судоходный шлюз на нескальном основании. Методические рекомендации
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ВОДНОГО ТРАНСПОРТА
В.В. Письменский
СУДОХОДНЫЙ ШЛЮЗ НА
НЕСКАЛЬНОМ ОСНОВАНИИ
Альтаир – МГАВТ
Москва
2009
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ВОДНОГО ТРАНСПОРТА
В.В. Письменский
СУДОХОДНЫЙ ШЛЮЗ НА
НЕСКАЛЬНОМ ОСНОВАНИИ
Методические рекомендации
для выполнения курсового проекта
Альтаир – МГАВТ
Москва
2009
3
Письменский Владимир Владимирович
СУДОХОДНЫЙ ШЛЮЗ НА НЕСКАЛЬНОМ ОСНОВАНИИ
Методические рекомендации для выполнения курсового проекта
Редактор: Малахов М.П.
Компьютерная верстка: Михайлик Е. В.
Подписано в печать «__» ___________ 2009
Формат 60х90/16. Объем _______ п.л.
Заказ №_________. Тираж_____________
Московская государственная академия водного транспорта
117105, г. Москва, Новоданиловская наб., д.2, корп. 1
4
В.В. Письменский . Судоходный шлюз на нескальном основании.
Методические рекомендации. Альтаир-МГАВТ, 2009г. – с.72. илл.20., табл. 8.
Методические рекомендации предназначены для выполнения курсового
проекта, содержат справочные и нормативные данные и включают рассмотрение
методов расчета судоходных шлюзов на нескальном основании, а также варианты
компоновки шлюзов в составе комплексного гидроузла.
Рецензент – кандидат технических наук, профессор В.Ф. Самарин.
Рассмотрено и рекомендовано к изданию на заседании кафедры (от
28.05.2009г.)
Рекомендовано к изданию учебно-методическим советом МГАВТ.
Ответственность за оформление и содержание передаваемых в печать
материалов несут автор и сотрудники кафедры академии, выпускающие учебнометодические материалы
© МГАВТ, 2009
©Письменский 2009
5
ОГЛАВЛЕНИЕ
1.ВВЕДЕНИЕ: НАЗНАЧЕНИЕ И СОСТАВ ПРОЕКТА . . . . . . . . . . . . . . . 4
2. ОПРЕДЕЛЕНИ РАСЧЕТНОГО НАПОРА, ВЫБОР ТИПА И ГАБАРИТНЫХ
РАЗМЕРОВ КАМЕРЫ И ОТМЕТОК ПОРОГОВ ГОЛОВ . . . . . . . . . . . . 6
3. РАСПОЛОЖЕНИЕ ШЛЮЗА В ГИДРОУЗЛЕ, СХЕМЫ ВЕРХНЕГО И
НИЗОВОГО ПОДХОДОВ К ШЛЮЗУ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4. ПОДХОДЫ К ШЛЮЗАМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
5. ПРИЧАЛЬНЫЕ И НАПРАВЛЯЮЩИЕ СООРУЖЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . 18
6. ГРУЗОПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ ШЛЮЗА . . . . . . . . . . . . . . . . 22
7. ВЫБОР СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ШЛЮЗА ТИПОВ КАМЕР И ГОЛОВ . . . . . 26
8. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ВОДОПРОВОДНОЙ СИСТЕИЫ ШЛЮЗА . 34
8.1 Общее положение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
8.2 Сосредоточенные (головные) системы питания. . . . . . . . . . . . . . . . . 36
8.3 Распределительная система питания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
8.4 Опорожнение камер шлюза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
8.5 Расход воды на шлюзование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
9. СТАТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ЭЛЕМЕНТОВ ШЛЮЗА . . . . . . . . . . . . . . 45
9.1 Предварительное назначение размеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
9.2 Расчетные случаи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
9.3 Общие положения расчета. Нагрузки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
9.4 Порядок расчета камеры шлюза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
ОПРЕДЕЛЕНИЕ БОКОВОГО ДАВЛЕНИЯ ГРУНТА (активное давление) . . . . 64
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
6
1.ВВЕДЕНИЕ: НАЗНАЧЕНИЕ И СОСТАВ ПРОЕКТА
Судоходные шлюзы – это гидротехнические сооружения, служащие для
преодоления судами сосредоточенных перепадов уровней воды на гидроузлах или
на искусственных водных путях.
Рациональное проектирование судоходных шлюзов в комплексных
гидроузлах на реках и на искусственных водных путях должно обеспечить
нормальные условия их эксплуатации при наименьшей строительной стоимости.
Это достигается, главным образом, правильным выбором компоновки шлюза в
составе гидроузла, зависит от типа шлюза, системы питания, основных конструкций
и схем оборудования, а также соответствия природным и производственным
условиям.
Курсовой проект «Судоходный шлюз на нескальном основании» в составе
комплексного гидроузла выполняется с целью закрепления теоретического
материала, приобретения навыков проектирования судоходных шлюзов, выбора
основных конструктивных решений с расчетным обоснованием.
Курсовое проектирование по дисциплине «Судоходные шлюзы» неразрывно
связано с такими учебными курсами как «Гидравлика», «Гидрология», «Инженерная
геология», «Механика грунтов», «Сопротивление материалов».
Цель курсового проекта — научить студентов на конкретном примере:
а) выбирать при заданном напоре на гидроузел тип шлюза и определять
полезные размеры его камеры в соответствии с заданным расчетным составом
судов и грузооборотом;
б) рационально располагать судоходные сооружения в гидроузле с учетом
топографических, гидрологических и геологических условий;
в) выбирать рациональные системы питания шлюза, типы стен и днища
камеры, схемы голов и их оборудования, конструкции причально-направляющих
сооружений;
г) производить основные гидравлические и статические расчеты.
7
Исходные данные и требования по оформлению для выполнения курсового
проекта изложены в задании, которое выдается перед началом работ руководителем
проекта.
Курсовой проект судоходного шлюза должен состоять из чертежа формата
А1, пояснительной записки на 15-20 страницах формата А4.
На проверку и последующую защиту студент должен представить следующие
материалы:
1. Чертеж, содержащий:
а) схематический план расположения шлюза с подходами в составе гидроузла;
б) продольный разрез по оси и план шлюза с сооружениями в подходах к нему;
в) поперечные разрезы по камере, головам (следует выполнять со смещением у
оси таким образом, чтобы они пересекали шкафные и упорные части голов и наиболее
наглядно показывали конструкции голов и водопроводных устройств) и подходам к
камере;
г) схемы армирования камер шлюза.
2.
Пояснительная записка, содержащая следующую информацию:
а) установление расчетного напора на шлюз, выбор типа шлюза,
определение основных полезных габаритных размеров камеры шлюза, отметок
порогов голов и пришлюзовых площадок;
б) обоснование расположения шлюза и подходных каналов в составе
гидроузла;
в) определение пропускной способности шлюза и потерь воды на шлюзование;
г) выбор системы питания шлюза, гидравлический расчет системы питания;
д) выбор конструкции камеры, статический расчет камеры;
е) определение геометрических размеров нижней головы шлюза;
ж) определение размеров двухстворчатых ворот, размещение на них
ригелей по высоте, расчет одного из ригелей на прочность.
з) армирование камеры шлюза.
8
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО НАПОРА,
ВЫБОР ТИПА И ГАБАРИТНЫХ РАЗМЕРОВ КАМЕРЫ
И ОТМЕТОК ПОРОГОВ ГОЛОВ
Судоходные шлюзы на внутренних водных путях подразделяются:
по числу камер, расположенных последовательно - на однокамерные,
двухкамерные и т.д.; по числу камер, расположенных параллельно - на
однониточные, двухниточные и т. д.; по величине напора на камеру - на
низконапорные с расчетным напором Нd < 10 м, средненапорные - 10< Нd < 30 м,
высоконапорные - Нd > 30 м.
Расчетный напор на шлюзе определяется с учетом колебаний уровней
верхнего и нижнего бьефов.
За наинизший (расчетный) навигационный уровень нижнего бьефа (ННУНБ)
в курсовом проекте рекомендуется условно принимать уровень, который
возвышается над «нулем графика» кривой расходов Q= f(Н) на 2,0 м. От этого
уровня отсчитывают глубину на пороге нижней головы.
За наивысший навигационный уровень верхнего бьефа следует принимать
отметку нормального подпорного уровня (НПУ), а за наинизший — отметку
наибольшей его сработки (обычно — «уровень мертвого объема» водохранилища,
УМО).
Максимальный статический напор на шлюз Н определяется как разность
между отметками НПУ и ННУНБ (Н = ▼НПУ - ▼ННУНБ).
При выборе типа шлюза необходимо исходить из следующих соображений.
Для эксплуатации наиболее целесообразными являются однокамерные
шлюзы, которые обеспечивают минимальное время шлюзования, а в период
строительства гидроузла облегчают временное судоходство (при частично
возведенной стенке падения верхней головы). В отечественной практике
шлюзостроения однокамерные шлюзы возводились на нескальных грунтах
основания при напорах до 20 м, на прочных скальных основаниях — при напорах до
35 м (с нижними головами шахтного типа).
9
При больших напорах на гидроузле проектируются двухкамерные или
1
11
,
n
l
n
s
l
efc
l
n
s
l
1
1
1
1
1
1
,
n
s
b
n
s
b
efc
b
b
s
n
1
1
многокамерные шлюзы. Их применяют тогда, когда по условиям водосбережения
(уменьшения потерь воды на шлюзование), пропускной способности, по
топографическим, геологическим или иным условиям необходимо уменьшить напор
на отдельную камеру шлюза (обычно он не должен превышать 15м). При выборе,
многокамерного шлюза и его расположения в плане проверяют условия: врезки его
верхних камер в основание с учетом топографии и геологии. Напор на каждую
камеру шлюза определяют путем деления общего напора на число камер шлюза.
Основные габариты шлюзов (полезная длина и ширина камеры, а также
глубина на порогах) должны отвечать характеристикам расчетных судов.
Полезная длина камер l
где
- сумма длин расчетных судов, шлюзуемых одновременно и
определяется по формуле
c,ef
устанавливаемых в камере шлюза в кильватер;
n - число одновременно шлюзуемых судов, устанавливаемых в камере шлюза
в кильватер;
l -запас по длине камеры а каждую сторону и между судами,
устанавливаемыми а камере шлюза в кильватер, определяемый по формуле
l = 2+0,03l
Полезная ширина камеры шлюза b
определяется по формуле
c,ef
, (1)
s
, (3)
(2)
где
- сумма ширин одновременно шлюзуемых (рядом стоящих) судов;
bs, - запас по ширине в каждую сторону и между рядом стоящими в камере судами;
n1 - число одновременно шлюзуемых (рядом стоящих) судов.
Запасы по ширине с каждой стороны камеры и между судами bs должны
быть не менее: при ширине судна до 10 м - 0,2 м; до 18 - 0,4 м; до 30 - 0,78 м; свыше
30 - 1,0 м. В шлюзах, предназначенных для пропуска морских судов, эти запасы
должны быть не менее 1,5 м при движении судна своим ходом; при заводке
буксировщиком - запас с одной стороны увеличивается на ширину буксировщика.
10
Глубина на порогах шлюза h1 отсчитываемая от расчетного наинизшего
Отношение полезной
ширины камеры шлюза, м,
к полезной длине, м
37
400
37
300
30
300
20
300
20
150
18
150
15
150
15
100
12
100 8 50 6 35
Глубина на порогах шлюза,
м
6,0
6,0
6,0
5,5
5,5
5,5
4,0
3,0
3,0
3,0
1,5
5,5
5,5
5,5
5,0
5,0
5,0
3,5
2,5
2,5
2,5
1,0
5,0
5,0
5,0
4,5
4,5
4,5
3,0
2,0
2,0
2,0
2,0 - - - 4,0
4,0
4,0 - -
1,5
1,5
-
судоходного уровня, должна приниматься
hl 1,3s (4)
где s - статическая осадка расчетного судна в полном грузу.
Для шлюзов полезную длину и ширину камеры, глубину на порогах следует
округлять в сторону увеличения до ближайших размеров, приведенных в таблице 1.
Таблица 1
Границей полезной длины камеры шлюза с верховой ее стороны следует
считать: при распределительной системе питания - низовую грань стенки падения
или шкафной части головы, или низовую грань других частей конструкции верхней
головы, наиболее выступающих в сторону камеры; при головной системе питания конец успокоительного участка.
Границей полезной длины камеры шлюза с низовой ее стороны следует
считать линию, отстоящую на расстоянии не менее 3 м в сторону камеры от
верховой грани шкафной части ворот, а также линию предохранительных устройств,
располагаемых перед воротами нижней головы, или других конструктивных
элементов, выступающих в сторону камеры и мешающих вертикальному
перемещению судна в камере.
Границы полезной длины обозначаются стоповыми огнями и окрашенными
полосами на стенах камеры.
Границей полезной ширины камеры и судоходных пролетов в головах
шлюза считаются вертикальные плоскости, проходящие по наиболее выступающим
частям конструкций стен камер и устоев голов с учетом механического
оборудования. Полезная ширина камеры обеспечивается по всей высоте в пределах
от верха стен (включая парапеты) до плоскости на уровне осадки расчетного судна в
11
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]