Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Судоходный шлюз на нескальном основании. Методические рекомендации
.pdf
На предварительной стадии проектирования камера гашения может
приниматься длиной (по потоку) (0,5 0,8) . Наиболее распространенный тип
камеры гашения - балочный, применяемый при напорах 10 15 м, рис. 9.
рис.9 Схемы камер гашения на построенных гидроузлах
При наполнении камеры из-под затвора отверстия между балками должно
быть не менее 0,5 м, что уменьшает вероятность их засорения и облегчает очистку.
Размеры щелей между балками должны увеличиваться от нижних к верхним.
Камера гашения должна иметь такую конструкцию, которая позволяла бы
производить ее очистку, извлечение топляков и т.п.
42
По значению t находят объем камеры гашения Wкг. При равномерном
открывании затворов, не затопленных в начале их открывания, используется
формула (t —в секундах):
(44)
где А = 0,20...0,25 — коэффициент, зависящий от эффективности принятых
гасительных устройств. Длина камеры гашения
(45)
где h
— высота стенки падения (м).
ст.п
После камеры гашения в камере шлюза предусматривается
успокоительный участок, длину которого устанавливают исследованиями.
На предварительной стадии проектирования рекомендуется его длину
принимать 0,3-0,6 .
Полезная длина камеры начинается с низовой границы успокоительного
участка.
Длина успокоительного участка камеры (м) при равномерном открывании
затворов, не затопленных в начале открывания водопроводных отверстий
(46)
где В — 0,20… 0,25 — коэффициент, зависящий от эффективности
гасительных устройств.
8.3 Распределительная система питания
Выбор типа и конструкции распределительной системы питания
производится в зависимости от напора, размеров камеры, компоновки шлюза в
составе гидроузла и требуемого времени наполнения-опорожнения.
При напорах 15-20 м и длине камеры 150 м возможно применение простых
систем с одним участком водовыпусков, занимающим большую часть длины
камеры. При большем напоре и большей длине камеры могут применяться системы
с двумя и более участками выпусков.
43
На водозаборе галерей наполнения должны быть установлены решетки с
размерами просветов между стержнями меньше, чем поперечный размер
минимального выпуска в камере.
Площадь входных отверстий водопроводных галерей должна приниматься
увеличенной против нормального сечения не менее чем в 1,5 раза, а выходных - не
менее, чем в 2 раза при обеспечении равномерного распределения скоростей по
сечению отверстий.
Повороты галерей во всех направлениях рекомендуется производить по
кривым с радиусом по оси не менее , где - расчетная ширина галереи на
участке поворотов. При напорах до 10 м величина радиуса может быть уменьшена
до 1,5 .
Допускаемые скорости движения воды по водопроводным галереям,
расположенным в теле бетонных массивов, должны быть ограничены условиями
неразрушения поверхности бетона. На прямолинейных участках галерей в
зависимости от наличия в воде наносов и их крупности допускаются скорости
течения воды в пределах 15-20 м/сек. В местах, где местные скорости превышают
указанные, а также возможны кавитационные явления, следует предусматривать
мероприятия по предотвращению разрушения бетона.
В системах питания шлюзов с водопроводными галереями, расположенными
в стенах, верх выпусков из галерей должен быть расположен не выше плоскости
днища судна с наибольшей осадкой при наинизшем судоходном уровне. Потолок
галерей при расположении их в стенках камеры шлюза должен быть расположен не
менее, чем на 0,3 м ниже наинизшего расчетного судоходного уровня воды в камере
шлюза. После выбора типа продольных галерей (боковые или донные) и
составления схемы питания определяют площадь продольных галерей ωв. Для
однокамерных шлюзов
(47)
где αз — коэффициент, зависящий от типа затвора и значения ко-
эффициента расхода μ при полностью открытых затворах (табл. 5). Коэффициент
44
расхода распределительных систем предварительно задается в пределах от μ=0,55
Тип затвора
Значения коэффициента
расхода μ при полностью
открытом затворе
0,70
0,65
0,60
0,55
0,50
Плоский и сегментный
0,44
0,42
0,41
0,39
0,37
Дроссельный
0,50
0,48
0,47
0,45
0,43
0
dQ
dt
(длинный шлюз) до μ=0,60 (короткий шлюз).
Таблица 5
Значения (1 - αз) в зависимости от типа водопроводного затвора и
коэффициента расхода
После определения размеров сечения галерей рекомендуется уточнить
значение коэффициента расхода при полиостью открытых затворах μ.
Если напор на шлюз Н превышает 12 м, следует, произвести проверку
условий отстоя судов в камере на продольную гидродинамическую силу Fl (см.
аналогичный расчет для головных систем) F
l
≤
(48)
где Ф — коэффициент, характеризующий качество данного типа
распределительной системы питания по сравнению с головной системой и другими
типами распределительной системы: для головной системы питания Ф = 1; для
простых распределительных систем можно принимать Ф = 0,6. для сложных Ф = 0,4;
для наиболее совершенных распределительных систем Ф снижается до 0,25.
- наибольшее приращение расхода потока, поступающего в камеру
(при линейном изменении μ и постоянной скорости открывания затворов имеет
место в начале наполнения, т.е при наибольшем напоре):
(49)
Для распределительных систем питания необходимо также определять
минимальное заглубление а0 центров водопроводных затворов нижней головы под
45
наинизший навигационный уровень нижнего бьефа по условию недопущения
кз
μ
0,55 (длинный шлюз)
0,60 (короткий шлюз)
0,4
0,38
0,41
0,6
0,35
0,38
1,0
0,30
0,32
кавитации в сжатом сечении потока за затвором (давление в этом сечении —рсж).
Безопасным считается вакуум в этом сечении не ниже (0,5...0,6)Ра т.е. -
5...-6 м водяного столба. С запасом рекомендуется принимать р
= -2...-4 м.
сж
Минимальное заглубление а0 в курсовом проекте рекомендуется принимать по
формуле
(50)
где К
— коэффициент, зависящий от относительного времени открывания
Д
затворов кз, коэффициента расхода водопроводной системы при полностью
открытых затворах μ и коэффициента сопротивления галереи за затвором ξ2 (в
курсовом проекте можно принимать ξ2=2,0). Значения КД для плоских, сегментных и
дроссельных (поворотных) затворов близки (для цилиндрических на 12…18%
ниже), их следует принимать следующими:
8.4 Опорожнение камер шлюза
Опорожнение камер шлюзов с головной системой питания осуществляется
при малых напорах - через клинкеты в воротах или из-под поворотных сегментных
ворот, а при средних напорах - через обходные галереи в нижних головах.
На шлюзах, оборудованных подвижными рымами в камерах, скорость
вертикального перемещения судов не ограничивается. На шлюзах, оборудованных
неподвижными причальными устройствами, наибольшая скорость вертикального
перемещения судов ограничивается условиями перекладки причальных канатов и не
должна превышать 1 м/мин.
46
При головной и распределительной системах питания площадь сечения
водопроводных галерей или отверстий определяют по одной и той же зависимости
(51)
где μ = 0,75...0,85.
Если шлюз наполняется из подходного канала (а не из водохранилища) и
опорожняется в подходной канал, следует проводить проверку скорости воды в
канале по условиям маневрирования судов: скорости течения воды в них
ограничиваются: v
< 0,8 м/с для шлюзов на путях I и II категорий и v
max
< 1,0 м/с
тах
для более низких категорий.
Считая, что живое сечение канала на прямолинейном участке на расстоянии l1
от нижней головы площадью ωк стеснено двумя составами (входящим и выходящим)
площадью 2ωм , максимальную скорость в канале определяют по максимальному
расходу воды, поступающей из канала в шлюз при его наполнении (сбрасываемой из
шлюза при опорожнении) Q
max
:
(52)
В курсовом проекте Q
следует определять при t3 < 0,5 t по формуле
max
(53)
Определенную таким образом максимальную скорость сравнивают со
скоростью, допускаемой по условию маневрирования и если v
глубину канала увеличивают. Полученное значение v
следует также сравнить с
тах
превышает ее,
тах
максимальной неразмывающей скоростью для грунтов, слагающих ложе канала.
8.5 Расход воды на шлюзование
Расчетная суточная потребность в воде для однониточного однокамерного
шлюза составляет
47
а для многокамерного
где n
сливной призмы при наибольшем расчетном напоре на шлюз (W
— наибольшее расчетное число шлюзований в сутки, W
тах
-— объем
тах
= ΩH),
vax
коэффициент 0,75 для однокамерного шлюза учитывает двусторонние шлюзования.
К этому количеству воды добавляются потери на фильтрацию через все
затворы шлюза (ворота и водопроводные затворы). Эти потери зависят от
конструкции уплотнений, а также качества монтажа и эксплуатации затворов.
Расчетные значения фильтрационных потерь принимают равными:
где Σb, м — суммарная длина уплотнений по периметру ворот и
водопроводных затворов головы шлюза;
с3 — удельные фильтрационные потери воды на 1 погонный метр контура
затворов. Для обычных эксплуатационных условий подвижных уплотнений шлюзов
эту величину следует принимать:
при напоре Н< 10м, с3= 1,5...2,0 л/с*м,
при Н=10...15м, с3 = 2,5...3,0 л/с*м,
при Н> 15 м, с3 = 4..,5 л/с*м.
Суммарный среднесуточный расход воды на шлюзование составит
(54)
9. СТАТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ЭЛЕМЕНТОВ ШЛЮЗА
9.1. Предварительное назначение размеров
После выбора типа камер, голов и причалъно - направляющих сооружений
шлюза необходимо предварительно назначить основные размеры , исходя из опыта
и действующих норм проектирования.
Отметку застенного дренажа открытого или закрытого типа для
однокамерных шлюзов, выдвинутых в нижний бьеф, можно принять на том
48
наиболее высоком уровне нижнего бьефа гидроузла, при котором
предусматривается (в случае надобности) откачка воды из камеры. Этой же
отметкой определяется к высота ремонтного заграждения (ворот) нижней головы.
Ширина подошвы В отдельно стоящих железобетонных стен высотой Нст
уголкового профиля на нескальном основании при камерах с водопроницаемым
днищем может быть принята в пределах В= (0,9…1,1)Н ст.
Массивные бетонные отдельно стоящие стены на нескальном
основании могут иметь ширину В=(0,5…0,7)Нст, в зависимости от
вида грунта обратной засыпки. Глубина забивки шпунта
шпунтовых стен h3 принимается в пределах h3 = (0,5...0,7)Hcт а
высота консольной части шпунтов (выше уровня анкеровки)
hк =(0,4..0,5)Hст. При этом длина анкерных тяг La должна быть равна
(1,5...2,0)H
ст.
При наличии распорок, иногда устраиваемых в уровне днища камеры, все
указанные размеры могут быть уменьшены.
Конструктивная толщина железобетонных стен камер шлюзов поверху
может приниматься в пределах 0,8... 1,0 м, высота парапета — 1,1...1,2м.
Толщина железобетонных стен камер из монолитного бетона в их
сопряжении с днищем bст=(0,18...0,22)Нст; при этом минимальная по
конструктивным соображениям толщина разрезного днища (по оси камеры)
hдн=1,0... 1,2 м, а неразрезного сплошного днища h
= 0,15 Нст, но не менее 0,08 b
нрдн
п.к
.
При наличии в днище или стенах камеры водопроводных галерей толщина будет
соответственно больше.
Длина тыловых консолей стен камер разрезного типа
назначается в пределах (1/4... 1/5) b
в отдельных случаях на слабых связных
п.к
грунтах она может достигать – 1/2 b
п.к
.
9.2. Расчетные случаи
При намеченных размерах конструкций производится поверочный
расчет для четырех расчетных случаев (рис.10): двух эксплуатационных и
ремонтного (или строительного).
49
Первый и второй эксплуатационные случаи — с камерами, наполненными
рис. 10 Расчетные случаи для камер шлюзов:
а - I эксплуатационный (наполненная камера);
б - II эксплутационный (опорожненная камера);
в - ремонтный (осушенная камера);
г - ремонтный (осушенная камера) при расположении
шлюза в верхнем бьефе гидроузла.
соответственно до наивысшего судоходного уровня верхнего бьефа или наинизшего
судоходного уровня нижнего бьефа. Ремонтный случай — с осушенной
камерой. По согласованию с руководителем один из этих расчетных случаев
может быть заменен на строительный.
Для каждого расчетного случая должны быть выбраны наихудшие
сочетания действующих нагрузок от давления воды и грунта, удара судов.
В 1 -м эксплуатационном случае следует принимать наинизший уровень
грунтовых вод (на отметке минимального уровня вода в нижнем бьефе),
минимально возможное давление грунта обратной засыпки и нагрузку от
удара"судна при подходе его к стене камеры шлюза.
Во 2-м эксплуатационном и ремонтном случаях следует принимать
наивысший уровень грунтовых вод (в наполненном дренаже), временную нагрузку
на пришлюзовой площадке от складируемых материалов, строительных механизмов
и транспорта, наибольшее возможное давление грунта обратной засыпки с учетом
температурных воздействий и деформации основания.
50
Для строительного случая в зависимости от выбранной схемы и
последовательности производства работ назначаются и наиболее невыгодные
сочетания нагрузок и воздействий. При этом следует иметь в виду, что
строительный случай, как правило, не должен определять выбор размеров сечений
железобетонных конструкций и площади арматуры в них. Результаты этого расчета
обычно необходимы для выбора или уточнения технологии и организации
строительных работ.
При расположении камеры в верхнем бьефе гидроузла уровень воды за
стенами следует принимать на отметке НПУ с учетом условного ветрового нагона
или сгона (в соответствующих расчетных случаях) высотой до 1,0 м.
9.3. Общие положения расчета. Нагрузки
Статические расчеты выполняются для уточнения выбранных габаритных
размеров сооружения, определения площади поперечных сечений и арматуры
железобетонных элементов, проверки трещиностойкости или величины раскрытия
трещин в расчетных сечениях.
Расчеты различаются для конструкций на сжимаемом основании и на
скале.
Здесь рассматриваются в основном конструкции камер на нескальном
основании с водопроницаемым или сплошным водонепроницаемым (разрезным или
неразрезным) днищем. Состав и порядок расчета камер на скальном основании.
должен определяться в зависимости от конструкции камеры в соответствии с
рекомендациями. Однако общие положения расчета шлюзов относятся ко всем их
типам и конструкциям.
Статические расчеты производятся по предельным состояниям первой и
второй групп.
К первой группе относятся расчеты:
а) устойчивости против сдвига (для нижних голов, отдельно
стоящих стен камер с водопроницаемым днищем и на скальном
основании), против опрокидывания (для отдельно стоящих стен и
51
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]