Сетка стандартных значений , и по СНиП 2.06.07-87 3 страница

где – коэффициент расхода системы опорожнения камеры при подъеме затворов на полную высоту.

Рис. 12. Нижняя голова шлюза с короткими обходными галереями

а) продольный разрез по оси шлюза; б) план

1 – сороудерживающая решетка; 2 – балка-выступ для отклонения потока;

3 – балки распределения потока; 4 – разделительный устой для гашения потока

Размеры галерей в месте расположения рабочих затворов, радиусы их закругления и площади входных и выходных сечений принимаются по аналогии с галерейной системой наполнения, ранее рассмотренной в п. 8:

размеры и , м

площади и , м²

радиусы поворотов , м

Но учитывая, что в данной системе питания приняты два входных и выходных сечения, их размеры определяются равными

, м и , м

Между собой входные, а также выходные отверстия разделены бычками с начальной шириной в плане около 2,0 м.

Общая длина нижней головы, представленной на рис. 12, состоит из трех участков

, м (21)

где – длина входной части;

– длина шкафной части, вычисляется по зависимостям п. 8;

, м – длина упорной части головы.

Здесь – расстояние от ниши двухстворчатых ворот до конца выходных отверстий галерей

, м

а – от конца выходных отверстий галерей до конца нижней головы

, м

Ширина устоя нижней головы может быть принята в пределах

, м

При конструировании нижней головы предусматривается установка балок-выступов на вогнутых гранях выходных галерей (ближе к прямолинейным участкам) высотой 1,0 м, необходимых для выравнивания скоростей по сечениям, а также балочных решеток над выходными траншеями галерей в камере шлюза. Балки горизонтальных решеток можно принять размером 0,5×0,5 м, а суммарная площадь отверстий не должна превышать суммарную площадь, занятую балками. Балки решетки рекомендуется располагать с неравномерным шагом отверстий, увеличивающимся от стен голов к оси шлюза. Если задать шаг первого отверстия у стены, например, 0,5 м, тогда по геометрической прогрессии можно установить размеры других отверстий.

Полная длина камеры шлюза отсчитывается от нижней грани верхней головы (температурно-осадочного шва) до верхней грани нижней головы и разделяется на отдельные секции длиной 20, 25 или 30 м. Крайние секции, примыкающие к головам шлюза, могут отличаться от стандартных. На каждой секции, обычно посередине длины, располагаются два плавучих рыма (на левой и правой стенках).

По вычисленным и принятым размерам вычерчивается схема нижней головы в масштабе 1:100 или 1:200.

10. Основные размеры подходного канала

Верхний и нижний подходной каналы, примыкающие к соответствующим головам шлюза, имеют одинаковые очертания и размеры в плане и предназначены для обеспечения безопасного входа судов в шлюз и выхода из него, стоянки судов в ожидании шлюзования, расхождения встречных судов и маневрирования при подходе к шлюзу из водохранилища или реки. Они имеют большую ширину по сравнению с магистральным каналом и должны быть обеспечены направляющими и причальными сооружениями.

Очертание и размеры подходных каналов в плане зависят от размеров расчетных судов и условий из расхождений при двухстороннем движении. В зависимости от взаимного расположения оси шлюза и осей судовых ходов подходные каналы могут иметь симметричные и несимметричные очертания. У симметричных подходных каналов оси шлюза и подходного канала совпадают.

В настоящее время широкое применение получили подходные каналы симметричного и полусимметричного очертания (рис. 13). Они обеспечивают более благоприятные условия для входящих в камеру шлюза судов, которые движутся прямолинейно и способны развивать большую скорость, а все выходящие суда должны переходить с оси шлюза на смещенную ось судового хода в канале, выполняя маневрирование по криволинейной траектории. Этот тип подходного канала рекомендуется принять в курсовом проекте.

Подходной канал состоит из четырех участков по длине:

первый участок характеризуется полным выходом судна из камеры шлюза и его длина принимается равной длине судна

;

второй участок предназначен для выполнения выходящим судном маневра при переходе с оси шлюза на ось подходного канала и его длина определяется выражением:

, м (22)

где – смещение оси судового хода в канале относительно оси шлюза при выходе, принимаемое по зависимости

, м (23)

– радиус поворота судна, равный не менее трех длин расчетного судна: ;

‒ уширение судового хода, необходимое для осуществления поворотов судна

, м (24)

Третий участок – участок расхождения судов, длина которого принимается равной длине участка в камере, занимаемого судами при их расположении друг за другом

, м (25)

Сумма трех участков составляет длину верхнего или нижнего участков подхода к шлюзу , в пределах которого осуществляется маневр и расхождение встречных судов

, м

Четвертый участок – участок перехода судна из подходного канала большой ширины к ширине магистрального канала, принимаемый не менее

, м

Ширина подходного канала при двустороннем движении судов определяется равной

, м

Рис. 13. Схема подходного канала к шлюзу

а магистрального

, м

Глубину магистрального и подходного каналов на судовых ходах предварительно принимают равными

, м

с последующим округлением в большую сторону до стандартных значений: 6,0; 5,5; 5,0; 4,5; 4,0; 3,5; 2,0; 1,8 м, и она должна удовлетворять необходимым требованиям.

Направляющие сооружения (палы), примыкающие к головам шлюза, обеспечивают направление судов при входе в шлюз и выходе из него, а также переход от малой ширины камеры к большей ширине подходного канала. Палу с правой стороны при входе в шлюз принято называть ходовой, а с левой стороны – неходовой, и они могут быть криволинейными или прямолинейными. Прямолинейные палы, принимаемые в курсовом проекте (см. рис. 13), более удобны для управления судном и по условиям строительства. Они устраиваются в виде раструба в плане с уклоном 1:5–1:7 (под углом к оси шлюза).

Длина ходовой палы (от границы головы до границы судового хода) определяется выражением

, м (26)

и должна удовлетворять условию

Если условие не выполняется, то в этом случае следует уменьшить угол .

Неходовая пала (от границы головы до границы судового хода) состоит из двух частей: прямолинейной , расположенной под углом к оси шлюза, и криволинейной (от конца до границы судового хода). Длина неходовой палы должна удовлетворять условию

, м

Если принять длину прямолинейного участка палы равной и определить радиус закругления , тогда можно найти полную длину неходовой палы (снять с чертежа).

Радиус закругления неходовой палы равен

, м

где ‒ расстояние от грани стены (слева) до границы судового хода

, м

‒ расстояние от грани стены (справа) до причальной стенки

, м

‒ расстояние от левой грани стены до конца прямолинейного участка неходовой палы

, м

Причальные сооружения устраиваются для швартовки судов, ожидающих шлюзования, они располагаются с правой стороны судового хода для входящих судов в шлюз. Линии причалов обычно совпадают с границами судового хода. Наиболее удобными для судов считаются причальные стенки в подходных каналах, являющиеся продолжением ходовых пал. В этом случае длина причальной линии, отсчитываемая от границы голов, при двустороннем движении судов принимается равной

, м (27)

где ‒ коэффициент, принимаемый равным 0,2 при отсутствии волнения и “0”– при наличии волн.

В конце причала предусматривают криволинейный участок для сопряжения с бровкой берега радиусом , м.

План подходного канала к шлюзу с направляющими и причальными сооружениями рекомендуется вычерчивать в масштабе 1:1000 или 1:2000.

11. Плотины и их общая классификация

Плотины в составе комплексных гидроузлов являются напорными гидротехническими сооружениями, представляющие собой подпорные стенки, преграждающие русло реки и поддерживающие уровень верхнего бьефа при определенном напоре. В большинстве случаев они должны обеспечивать пропуск паводковых вод из верхнего бьефа в нижний.

Плотины классифицируются по следующим основным признакам:

а) по материалу: на грунтовые (земляные), набросные из камня, из сухой кладки, бетонные, железобетонные, деревянные, металлические, из синтетических материалов и смешанной конструкции. Наиболее широкое применение получили грунтовые, бетонные и железобетонные плотины, которые возводятся в различных климатических условиях как на нескальных, так и на скальных основаниях.

Особое значение для гидроузлов имеют земляные плотины, необходимые для сопряжения бетонных сооружений между собой и с берегами, которые позволяют существенно уменьшить их стоимость;

б) по способу пропуска воды: на глухие и водосливные (водосбросные). Через глухие плотины не производится сброс воды в нижние бьефы, а в водосливных сброс воды может производиться через поверхностные (через гребень плотин с затвором или без затвора) или глубинные (донные) отверстия;

в) по характеру статической работы: на гравитационные, арочные, арочно-гравитационные, контрфорсные и заанкеренные плотины.

Гравитационные (массивные) плотины обеспечивают устойчивость сдвигающим силам за счет своего собственного веса.

Арочные плотины обращены выпуклостью к сдвигающим нагрузкам и передают их через свои устои на берега и они возводятся в основном на скальных основаниях. В ряде случаев устойчивость сдвигающим силам достигается устройством арочно-гравитационных плотин.

В контрфорсных плотинах давление воды со стороны верхнего бьефа воспринимается перекрытиями (плитами) и передается на вертикальные устои (контрфорсы), а заанкеренные плотины сопротивляются внешним силам заделкой конструкции в основание;

г) по напору: на низконапорные (до 10 м), средненапорные (10–40 м) и высоконапорные (свыше 40 м);

д) по капитальности: на постоянные и временные;

е) по назначению: на водохранилищные и водоподъемные.

Водохранилищные плотины наиболее широко используются в гидротехническом строительстве, так как позволяют аккумулировать значительный сток воды в реке и при годичном регулировании использовать его для решения различных водохозяйственных целей: энергетики, судоходства, водоснабжения, орошения земель и др.

Водоподъемные плотины предназначены для решения определенной водохозяйственной цели (ирригация, судоходство, обводнение земель, лесосплав и др.), они поддерживают подпор воды в ограждаемой акватории и по продолжительности работы могут быть с сезонным или суточным (недельным) регулированием расходов. Водоподъемные плотины, используемые для увеличения габаритов судовых ходов, очень часто называют судоходными, поскольку они эффективно работают в маловодные периоды навигации, а в паводок затапливаются и судоходство осуществляется через их широкие отверстия как в естественном состоянии.

В конструктивном отношении плотины имеют различное устройство, определяемое учетом многофакторных условий (напор и расходы воды, грунты оснований, материалы, условия строительства и др.).

При выполнении проекта рекомендуется принять для рассмотрения бетонную водосливную плотину, широко применяемую при строительстве комплексных гидроузлов на равнинных реках с нескальными основаниями малого и среднего напоров.

12. Размеры водосливного фронта бетонной плотины

Максимальный расчетный расход воды в реке пропускается через турбины гидроэлектростанции, частично через водосбросные отверстия в здании ГЭС, но основная его часть сбрасывается в нижний бьеф через водосливные отверстия бетонной плотины. Поэтому при проектировании плотин очень важно установить размеры водосливного фронта.

Водосливной фронт плотины (рис. 14) включает: водосбросные пролеты шириной ; быки, необходимые для размещения затворов, механизмов для их обслуживания и устройства транспортных переходов; температурно-осадочные швы, разделяющие плотину на отдельные секции; устои, примыкающие к берегам или другим сооружениям гидроузла. Водосбросные участки плотин (гребень и ее сливная часть) обычно выполняются в виде водослива практического профиля.

Рис. 14. Схема водосливного фронта плотины на нескальном основании: а) фасад; б) план

1 ‒ затвор; 2 ‒ паз рабочего затвора; 3 ‒ паз ремонтного затвора

При известной величине напора на гребне водослива его удельный расход определяется по зависимости

, м²/с (28)

где ‒ коэффициент подтопления (при истечении в атмосферу );

‒ коэффициент расхода, зависящий от формы водослива (для безвакуумного профиля );

, м ‒ напор на гребне водослива.

Зная общий расход воды , пропускаемый через отверстия плотины, и величину удельного расхода на гребне , можно определить сжатую ширину потока и полную ширину водосливного фронта в

свету между устоями плотины.

Общая сжатая ширина потока считается равной

, м

а общая ширина водосливного фронта в свету определяется по зависимости

, м (29)

где ‒ коэффициент, учитывающий сжатие потока между бычками и зависящий от их формы на входе потока в водосливное отверстие. Для бычков с криволинейной формой ;

‒ число отверстий в свету, принимаемое в зависимости от величины сжатой ширины потока и ширины пролета

.

Ширину пролета рекомендуется принимать в зависимости от величины пропускаемого расхода :

= 4; 6; 8; 10 м при до 5000 м³/с;

= 12; 14; 16; 20 м при от 5000 до 10000 м³/с;

= 22; 24; 26; 28; 30 м при более 10000 м³/с.

Полученное значение “n” следует округлять до целого числа. Тогда полная ширина водосливного фронта между устоями плотины определяется равной

, м (30)

где ‒ число бычков, соответственно, разрезных и неразрезных, а – их ширина;

Ширина неразрезных бычков равна

, м (должна быть не менее 2–3 м)

а разрезных

, м (не менее 4–6 м).

Неразрезные быки представляют собой монолитные бетонные (железобетонные) конструкции, не имеющие температурно-осадочных швов (ТОШ), а разрезные – имеющие ТОШ, при помощи которых плотины на нескальных основаниях разделяются на отдельные секции длиной от 20 до 45 м.

Неразрезные бычки устраивают с целью уменьшения ширины пролетов затворов, перекрывающих водопропускные отверстия плотин (обычно при >10 м). При <10 м их можно не предусматривать. Тогда ширину секции плотины следует принимать равной

, м ‒ при наличии неразрезных бычков;

, м ‒ при отсутствии неразрезных бычков.

Здесь ‒ число пролетов в секции, а ‒ число неразрезных бычков в секции.

Водосливные пролеты плотины перекрываются затворами различной конструкции (плоские, сегментные, вальцовые, секторные, мостовые и др.). Наиболее компактными и удобными в эксплуатации считаются плоские затворы, располагаемые в пазах между бычками. Их высота с учетом ветровой волны должна быть на (1–2) м выше напора воды на гребне водослива , а возвышение бычков над НПУ верхнего бьефа должно быть достаточным для подъема затворов на заданную высоту при пропуске расчетного расхода. Высоту бычков рекомендуется принять в пределах (1,5–2,0) .

Схема водосливного фронта плотины (фасад и план) вычерчивается в произвольном масштабе (см. рис. 14).

13. Построение гидравлического профиля сливной части и определение размеров тела плотины

Построение гидравлического профиля сливной части плотины производится с целью недопущения отрыва струи от тела плотины во избежание возникновения кавитационных явлений. Построение профиля рекомендуется выполнять по координатам Офицерова-Кригера в зависимости от очертания оголовка плотины. Координаты x и y для безвакуумного оголовка, описывающие внутреннее очертание струи (кривую кладки), приведены в таблице 3 для напора на гребне водослива =1,0 м. Поэтому их следует перемножить на действительное значение , определяемое по заданию.

Таблица 3

Значения координат x и у криволинейного безвакуумного профиля плотины при =1,0 м

Построение сливной части плотины для заданного значения с предварительно установленными размерами ее тела (рис. 15) следует выполнять в масштабе 1:100 или 1:200.

Первоначально определяют высоту плотины

, м

и по ее величине из табл. 3 принимают значения x и y, пересчитанные на действительное значение (обычно на одно значение больше). Затем в координатах x и y по точкам таблицы строят кривую сливной части плотины. Сопряжение кривой с дном реки выполняется по радиусу равном

, м

где , м ‒ напор воды в паводок.

Для фиксации центра окружности радиусом в горизонтальной плоскости проводится прямая параллельная дну реки, а положение точки “0” выбирается таким, чтобы из нее были опущены перпендикуляры: один – к касательной кривой, другой – к дну реки. Перпендикуляр, опущенный из центра окружности “0” на дно, ограничивает длину флютбета со стороны нижнего бьефа.

Рис. 15. Гидравлический профиль сливной части плотины на нескальном основании

• ⇐ Назад
• 1
• 234
• Далее ⇒