Курсовая работа: Проектирование комплексного гидроузла
3) Вес сегмента грунта
,
где – объёмный вес
грунта (взвешенного в воде). .
– угол АОВ, замеряемый по
чертежу. .
– радиус кругового сегмента
грунта основания. .
.
4) Фильтрационное давление в основании
,
где - площадь сегмента AOB:
.
- градиент напора фильтрационного
потока
,
где - падение напора.1 = 2,7 м;.2 =
1,5 м
- длина дуги. 1 = 4 м;
2
= 13 м
I1 = 2,7 / 4 = 0,67 м; I2 = 1,5 /
13 = 0,11 м
I1 > I2
1 = 137,4 * 1 *0,67 =
92,05 т; 2 = 137,4 * 1 * 0,11 =
15,11 т
5) Силы трения в грунте, действующие нормально к
направлениям сил , и (по касательным к дуге сегмента)
и равные соответственно:
, , .
где - угол внутреннего трения грунта. .
; ; .
6) Сила сцепления между частицами грунта
,
где - длина кривой АВ с радиусом R и центральным углом .
.
– удельное сцепление грунта. .
.
Далее рассчитываем коэффициент устойчивости , представляющий собой
отношение моментов относительно центра кривой сегмента АОВ сил,
сопротивляющихся сдвигу, к моменту сил, сдвигающих массив грунта:
.
.
Отсюда можно сделать вывод, что сдвиг плотины по рассматриваемой
поверхности сдвига невозможен, т. к. значение превышает минимальное
допустимое .
3.6 Окончательное проектное решение
При проектировании тела бетонной плотины были определены следующие
её параметры: высота плотины , ширина каждого из четырёх пролётов водосливной
грани , толщина быков .
Водосливная грань плотины сопрягается с нижним бьефом с помощью
водобойного колодца, глубина которого и длина . За водобойным колодцем устанавливаем
рисберму, после которой вода попадает в канал, соединяющий её с рекой.
Бетонная плотина смыкается с телом грунтовой плотины при помощи
подпорных стенок. Для обеспечения устойчивости стенок на сдвиг устраиваем
фундаментную подушку в сторону берега. Конструируем подпорные стенки из
железобетона.
4. Конструирование плоского затвора
Из
всего многообразия видов поверхностных затворов выбираем плоские затворы,
которые представляют собой плоскую ригельную конструкцию, поступательно
перемещающуюся в пазах на скользящих или колесных опорах и передающую давление
воды на быки. Воду пропускают с одной стороны от подвижной конструкции – из –
под затвора. Плоскими затворами перекрывают отверстия пролетом до 30 – 40 м
при напоре до 12 –15 м.
4.1 Описание конструкций затвора
У
небольших плоских затворов, устанавливаемых на сетевых сооружениях и в составе
затворов мостовых и с поворотными фермами, пролетные строения выполняют по
типовым проектам из стального 6‑мм листа с подкреплением уголками и
полосами и из шпунтованных досок на шпонках. Специальных уплотнений и опорно-ходовых частей эти затворы не имеют. У крупных затворов
пролетные строения содержат более или менее явно выраженные элементы: ригели,
обшивку, балочную клетку, диафрагмы, опорно-концевые стойки, подъемно – весовые фермы.
Ригели
работают как статически определимые двухопорные балки. Высота их определяется:
1) допустимым относительным прогибом в пролете (1/1000 для затворов с верхним
горизонтальным уплотнением, 1/600 для прочих основных затворов, 1/500 для
аварийных, 1/400 для ремонтных затворов); 2) допустимыми нормальными
напряжениями от изгиба в поясах ригелей посередине пролета; 3) допустимыми
касательными напряжениями от перерезывающих сил в стенках ригелей у опор. У
большепролетных поверхностных затворов высота ригелей лимитируется чаще всего
первым условием и составляет 1/7 – 1/9 пролета. У опор она может быть уменьшена
на 40 – 60% с ориентацией на третье условие.
Ригели
конструируют по общим правилам проектирования металлических конструкций. В
последнее время предпочитают сплошноступенчатые ригели и ригели из прокатных
профилей. Они технологичнее, обеспечивают высокую живучесть при случайных
повреждениях, большую устойчивость и выносливость конструкции, их легче очищать
и защищать от коррозии. Ригели – фермы применяют лишь для поверхностных
затворов очень большого пролета (более 20 м). В сплошноступенчатых
конструкциях обязательно устройство отверстий в стенках для стока воды.
Основное
правило расположения ригелей по высоте – их равнонагруженность. В связи с этим
у поверхностных затворов (имеющих обычно два ригеля) их располагают в нижней
части на равном расстоянии от точки приложения равнодействующей сил давления
воды. У низконапорных глубинных затворов неравномерность расстановки ригелей
менее заметна. У средне- и высоконапорных глубинных затворов ригели расставляют
равномерно. Расстояние между их растянутыми поясами принимают не менее 450 –
500 мм из условия возможности ведения сварки, очистки и окраски.
Обшивку
поверхностных затворов выполняют из листовой стали толщиной 8 – 20 мм,
глубинных – 10 – 60 мм. При шаге ригелей более 50 – 60 мм толщин
обшивки ее подкрепляют балочной клеткой из стоек и обрешетин, передающих
нагрузку на ригели и обеспечивающих устойчивость обшивки. Обычно необходимость
в таком подкреплении возникает у поверхностных затворов. Стойки могут быть
разрезными на ригелях или неразрезными.
4.2 Расчетно-графическая схема
Высота перекрываемого отверстия м, тогда высота затвора принимается с
учетом сухого запаса м, м, а ширина перекрываемого отверстия ℓ
= 3,0 м. Расчетный пролет затвора определяется как L= ℓ + (0,2…0,25) =
3,0+ 0,2 = 3,2 м.
Принимаем двухригельный колесный металлический затвор как
наиболее экономичный и широко распространенный из-за простоты конструкции,
точности передачи давления воды на опорно-ходовые части и легкости
изготовления. В двухригельных затворах ригели располагаем на равных расстояниях
от направления равнодействующей гидростатического давления. При соблюдении
этого условия ригели получаются одинакового сечения.
Расчет ригелей ведём на равномерно распределённую нагрузку на
1 м длины при учете силы гидростатического давления воды и силы
собственного веса ригеля по формуле:
, т
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 |