Значение длины пыжа.

Таблица 4.3

Р %	tс0	Lп'		tс	Lп
50 90	0,83 0,81	3927 4024	0,92 0,92	0,76 0,75	4288 4346

Расстояние от запани до устья притока 5 км (по заданию). В расчёте

L_п = 4,35 км  5 км, что обеспечивает достаточную ёмкость молехранилища.

4.2. Выбор типа запани, расчёт сил действующих на запань.

Расчёт силы давления пыжа на запань следует вести для гидравлических характеристик реки в створе запани соответствующим максимальному расходу воды 10% обеспеченности. По расчётным результатам расхода воды Q (формуле 1.7) и данным гидравлических характеристик (рис.1.4) в створе запани, имеем основные параметры по данным примера, которые целесообразно изложить по форме табл.4.4.

Гидравлические характеристики в створе запани при р – 10 %.

Таблица 4.4

Р, %	Q, м3 / с	V, м / с	вз, м	h, м
10	353,94	0,94	68	3,1

При скорости течения V >0,75 м / с принимаем лежнево-сетчатую запань. Сила давления пыжа на запань определяется по зависимости (3.стр.100):

Р_д = L_р в_з (τ _п + τ_в )ββ₁ (4.4)

где L_р – расчётная длина пыжа. При L_п < 8 в_з , принимается L_р = L_п ,

при L_п > 8 в_з , L_р = 8 в_з

в_з – средняя ширина реки в пределах расчётной длины пыжа;

τ _п – среднее удельное давление потока на единицу площади пыжа;

τ _в – среднее удельное давление ветра на единицу площади пыжа;

β – коэффициент, учитывающий взаимодействие пыжа с берегами, зависящий от отношения L_р / в_з;

β₁ – коэффициент учитывающий извилистость русла.

В курсовой работе принимается β₁ = 1,;

τ _п определяется по формуле (3.стр.100): τ _п = τ _п^' φ _τ (4.5)

где τ _п^' – удельное сопротивление потока на пыж при частном значении L_п = 700, м (3.стр.100);

φ _τ – поправочный коэффициент, зависящий от длины пыжа, имеющий значения:

Lп	100	300	500	700	1000	2000
φ τ	1,75	1,30	1,05	1	0,80	2,57

τ _в определяется по формуле: τ _в = ξ_в ρ_в V_в² / 2 (4.6)

где ξ_в – опытный безразмерный коэффициент, зависящий от скорости ветра, ξ_в = 0,023;

ρ_в – плотность воздуха, ρ_в = 1,3;

V_в – скорость ветра, V_в = 12 м / с.

В данной работе:

L_р = 8 в_з = 8 * 68 = 544 м

τ _п^' = 22 Па ; φ _τ = 1,03; τ _п = 22 * 1,03= 22,66 Па

τ _в = 0,023 * 1,3 * 12² / 2 = 2,15 Па

β = 0,35 (3.стр.105)

Р_д = 544 * 68 (22,66 + 2,15) 0,35 * 1 = 321220 Н = 321,2 кН

4.3. Выбор креплений запани (опор и лежней).

Натяжения лежня запани определяем по зависимости (3.стр.103):

Т = К Р_д (4.7)

где К – коэффициент зависящий от стрелы провеса лежня f, принимается по таблице 19, (3.стр.104). Рекомендуется значение f = 0,3 в_з , при этом длина лежня в пределах запани

L = 1,23 в_з , коэффициент К = 0,57.

Т = 0,57 * 321220 = 183095,4 Н

Расчётное натяжение лежня определяется по зависимости (3.стр.104):

Т_р = 3 Т (4.8)

3 – коэффициент запаса принимаемый для лежней

Т_р = 3 * 183095,4 = 549286,2 Н

При лежнево сетчатой запани натяжение верхней ветви лежня Т_в ,

определяем (3.стр.104): Т_в = Т_р (0,7t_п / (d + t_п)) (4.9)

где t_п – подводная толщина пыжа у запани, принимается по таблице 20,

t_п = f(V,h) (3.стр.105);

d – возвышение верхней ветви лежня над водой, в зависимости от конструкции плитки запани, d = 0,35 (3.стр.104);

Т_в = 549286,2 (0,7 *1,5/ (1,5+0,35)) = 311757,0 Н

Натяжение нижней ветви лежня Т_н:

Т_н = Т_р – Т_в = 549286,2 –311757,0 = 237529,2 Н

Для лежней принимают канаты диаметром от 30 до 60 мм.

Число канатов определяем по зависимости (3.стр.104):

I = Т_р / R (4.10)

R – разрывное усилие каната.

Расчётное натяжение в подвесках Т_р.пд определяем по эмпирической зависимости (3.стр.104): Т_р.пд = 0,21 Р_уд l_п (4.11)

где Р_уд – удельное натяжение лежня приходящееся на 1 м его длины в пределах речной части: Р_уд = Т_р / L_рч (4.12)

где L_рч = 1,23 в_з, L_рч = 1,23 * 68 = 83,64 м

Р_уд = 549286,2/ 83,64 = 6567,3 Н на погонный метр;

l_п – расстояние между подвесками. Принимается не менее 0,5 длины сплавляемых лесоматериалов: l_п = 4,5 / 2 = 2,25 м

Тогда Т_р.пд = 0,21 * 6567,3 * 2,25 = 3103,0 Н

Выбор канатов:

• верхняя ветвь лежня имеет расчётное натяжение

Т_р.в = 311757,0 Н = 311,8 кН

• нижняя ветвь имеет Т_р.н = 237529,2 Н = 237,5 кН

Принимается лежень: верхней ветви – канат стальной, двойной свивки,d=28мм; типа ЛК – Р, конструкции 6 х 16 (1 + 6 + 6 / 6) + 1 о.с. по ГОСТ 2688 – 80, маркировочная группа проволоки 1764 мПа, масса 1000 м – 2911кг, разрывное усилие 430 кН > 312 кН, что удовлетворяет существующим нормативам.

Нижняя ветвь – канат стальной d=24мм, двойной свивки, типа ЛК – Р конструкции 6 х 19 (1 + 6 + 6 / 6), ГОСТ 2688 – 80, маркировочная группа по временному сопротивлению разрыву 1700 мПа. Разрывное усилие

311 кН > Т_р.н =237,5 масса 1000 м – 2110 кг.

Длина лежня определяется по формуле: L_л = 1,23 в_з + 100 + 20 (4.13)

где 100 и 20 м – расстояние от уреза воды до опор и концов закрепления на анкере: L_л = 1,23 * 68+ 100 + 20 = 203,64 м

-Канат для подвесок, при Т_р.пд =3846 Н = 4 кН

Принимаем канат стальной, d = 18 мм (меньше не допускается для запаней), двойной свивки, типа ЛК – Р, конструкции 6 х 19 (1 + 6 + 6 / 6), ГОСТ 2688 – 80, маркировочная группа по временному сопротивлению разрыву 1600 мПа, масса 1000 м – 1220 кг, разрывное усилие 169 кН > 4,0 кН.

Длина подвесок определяется по формуле (3.стр.105):

l_под = 1,57 (t_п + d) (4.14)

l_под = 1.57 (1,5 + 0.35) = 2,91 м

Количество подвесок: n_под = 1,23 в_з / l_м.пд

l_м.пд = расстояние между подвесками, l_м.пд = 2,25 м

n_под = 1,23 * 68 / 2,25 = 37 шт

Наплавные элементы и береговые опоры. Принимаем две береговые анкерные опоры, т.к. берег незатопляемый, в качестве опоры принимаем анкерно-стенчатую.

Высота опорной стенки h_с определяется по зависимости (3стр.114):

H_с = (4.15)

где m – коэффициент запаса устойчивости, m = 1,75;

Р_г – нагрузка на опору, определяется как значение натяжения лежня,

Т = 493733 Н;

ρ_г – плотность грунта кг / м³, ρ_г = 1900;

λ_п – коэффициент пассивного отпора грунта (3.стр.113);

λ_п = tq² (π / 4 + φ / 2) (4.16)

φ – угол внутреннего трения грунта, φ = 40⁰

λ_п = tq² (45 + 40 / 2) = 4,62

l_ст – длина стенки (анкера), l_ст = 6 м;

в_т – ширина траншеи, в_т = 1,2 м.

h_с = = 1,76 м.

Диаметр стоек определяется по формуле (3.стр.114):

d_ст = 0,71 (4.17)

где 102 * 10 ⁵ Н/м– допускаемое натяжение древесины (сосна) на изгиб

d_ст = 0,71 = 0,08 м

принимается d_ст = 0,1 м.

Размеры анкера. Анкер рассчитывают как балку лежащую на двух опорах и нагруженную сосредоточенной нагрузкой Р_г.а , с расчётным пролётом балки l_р.

Момент сопротивления анкера W_а , определяем

W_а = М_мах / 102 * 10 ⁵ (4.18)

М_мах = Р_г.а l_р / 4

где Р_г.а – нагрузка на анкер, Р_г.а = 1,75 Т_леж =1,75 * 183095,4= 320417 Н

l_р – расчётный пролёт балки (анкера), (3.стр.114):

l_р = (l_а + 2 в_п) / 6

где l_а – длина анкера, l_а = 6 м;

в_п – ширина призмы, в_п = 6 м.

l_р = (6 + 2 * 6) / 6 = 3 м

М_мах = 320417 * 3 / 4 = 240312,7 Нм W_а = 240312,7/ 102 * 10⁵ = 0,024 м ³

При круглом сечении анкера, момент сопротивления W,

W = 0,1 d ³

0,024 = 0,1d ³ , d = = 0,62 м

При квадратном сечении анкера: W = d ³ / 6

0,024 = d ³ / 6 , d = = 0,52 м

Наплавные сооружения запани – плитки. Принимаем двухрядные запанные плитки размерами 4,5 х 6,5 м.

Количество плиток n_пл определяем: n_пл = 1,23 * 68/ 4,5 = 19 шт

где 68 – ширина реки в створе запани;

1,23 – удлинение лежня в русловой части за счёт стрелы прогиба “f ”;

4,5 – ширина запанной плитки .