Введение

Рассматривается наиболее распространенный тип сегментного затвора, в котором наиболее четко проявляется конструктивная форма основных несущих элементов металлических конструкций – балок и сжатых стержней. Поэтому в качестве проекта выбран поверхностный затвор со средними параметрами перекрываемого водоотливного отверстия и низовым расположением опорных шарниров.

Вопросы расчета и конструирования элементов затвора трактуются с учетом опыта проектирования и монтажа, накопленного Всесоюзным трестом «Гидромонтаж» Минэнерго СССР и, в частности, его СКБ «Мосгидросталь», где разработаны ведомственные нормы проектирования 1,2,3 . Однако для облегчения работы над проектом в данных методических указаниях, например, не рассматривается сложное напряженное состояние обшивки пролетного строения.

Коэффициент условий работы ­_cравен единице и поэтому в явном виде из формул исключен.

I. Состав проекта

В курсовом проекте разрабатывается подвижная часть сегментного двухригельного затвора для поверхностного водосливного отверстия.

Задание на проектирование содержит следующие данные: ширина перекрываемого отверстия L=14м, напор на порог отверстияH=6м, зимняя температура эксплуатации затвора t_3­>­­­­­­­-40C.

Содержание проекта: компоновка пролетного строения затвора, расчет его основных элементов и соединений, чертеж пролетного строения, определение массы подвижной части и усилия, необходимого для подъема затвора.

2. Компоновка затвора

2.1. Генеральные размеры

Генеральные размеры затвора определяются заданными шириной отверстия LLи величиной наивысшего подпорного уровня Н, включающего также ветровой нагон волны (рис.1).

Выбор радиуса напорной поверхности сегмента затвора r и положения центра окружности, т.е. опорных шарниров, относительно уровня верхнего бьефаh_i в общем случае зависит от параметров отверстия и от расположения порога водослива в гидросооружении.

Во избежание засорения опорных шарниров насосами и обмерзания ось вращения часто располагают выше самого высокого горизонта воды. Принимаем

2.2. Определение действующих сил на пролетное строение.

Сила давления воды на затвор Vна один погонный метр ширины отверстия со стороны верхнего бьефа определяется как геометрическая сумма горизонтальной составляющей давления

и вертикальной архимедовой силы

т.е.

где = 9,81 кН/см3 – объемный вес воды;

• H заданный расчетный напор, м;

• r радиус кривизны обшивки, м;

• =+, рад.

Направление равнодействующей Vпроходит через точку А пересечения составляющих и центр окружности О. Точка А находится на расстоянии1/3Hот порога и на некотором расстоянииaот оси вращения. Из условия равновесия системы сил.

Находим

2.3. Расстановка ригелей

В сегментных затворах чаще всего используют два основных несущих элемента-ригеля, располагаемых обычно симметрично относительно линии действия равнодействующей (рис.2). при этом длина дуги L­_bот верхнего ригеля до расчетного горизонта не должна превышать значения 0,45 Н, а длина дугиL_hот нижнего ригеля до порога не должна быть менее 0,4 м для удобства размещения донного уплотнения.

Тогда, принимая L_b=0.45*H, получаем

При симметричном расположении ригелей относительно равнодействующей каждый ригель воспринимает погонную нагрузку.

Здесь учтено влияние угла схода на загружение ригеля.