Капитальный ремонт шлюза

генплан.dwg

Рыбоприемный пункт Зайцева
Здание котельной с сушильными камерами
Здание котельной с сушильными камерами в с. Липин бор

Записка, часть 4.docx

9.5.2 Расчет прочности сечения днища по I-й группе предельных состояний.
Расчет прочности производится по известным изгибающим моментам и нормальной силе . Величина определяется как алгебраическая сумма горизонтальных сил действующих на стену и днище и растягивающих усилий от полного фильтрационного противодавления в шве где - напор со стороны растянутой грани - толщина днища. Расчет прочности позволяет определить площадь поперечного сечения верхней (эксплуатационной) и нижней (ремонтной) арматуры.
Принимаем по СНиП 2.06.08-87:
Бетон марки В20 с расчётным сопротивлением:
Арматуру класса А-III с расчётным сопротивлением:
на продольное растяжение
Эксплуатационный случай
Рассматриваем сечение 4-4:
Расчётные усилия следующие: M = 659855 кН.м
С учётом принятого в первом приближении симметричного армирования (As = As) уравнение (2) приобретает вид:
Определяем из полученного выражения высоту сжатой зоны бетона:
Относительная высота сжатой зоны определяется по формуле:
следовательно условие выполняется.
Эксцентриситет относительно середины расчётного сечения составит:
Тогда эксцентриситет относительно центра тяжести растянутой арматуры равен:
Из уравнения (1) выражаем площадь арматуры сжатой зоны (у тыловой грани) и приравниваем ее к арматуре растянутой зоны (у лицевой грани):
Принимаем арматуру: Принимаем 7 ø см².
Рассматриваем сечение 1-1:
Расчётные усилия следующие: M = 709888 кН.м
Определяем площадь рабочей (растянутой) арматуры тыловой грани принимая в качестве арматуры сжатой зоны рабочую арматуру лицевой грани.
Из уравнения (1) выражаем высоту сжатой зоны бетона:
Тогда численное значение высоты сжатой зоны бетона равно:
Относительная высота сжатой зоны равна:
следовательно необходимое для изгибаемых элементов условие выполняется.
Выражение для определения площади растянутой арматуры получаем из уравнения (2):
Тогда площадь рабочей (растянутой) арматуры у тыловой грани стены равна:
Принимаем по сортаменту: A–III
5.3.Расчёт днища камеры по второй группе предельных состояний.
Расчёт по образованию трещин производим для сечения 1-1 при нормативных нагрузках (расчёт выполняется в соответствии с п. 6.2 СНиП 2.02.08-87).
Для внецентренно сжатых элементов расчёт по образованию трещин нормальных к продольной оси элемента производим:
где (при многорядном армировании)
– площадь приведённого сечения
отношение модуля упругости стали к модулю упругости бетона
Приведённый статический момент сечения:
– высота растянутой зоны приведённого сечения
Приведённый момент инерции:
Момент сопротивления приведённого сечения:
Коэффициент учитывающий неупругую работу бетона растянутой зоны определяется по формуле:
(расчётное сопротивление бетона на осевое растяжение)
Проверяем выполнение условия образования трещин:
Сечение трещиностойкое в расчётном сечении образование трещин исключено расчёт на раскрытие трещин не нужен.
В ремонтном случае проводим расчёт на раскрытие трещин:
Проверяем расчётное сечение на глубину раскрытия трещин
– расчётная ширина раскрытия трещины- 025мм
– коэффициент условия работы
– допустимая ширина раскрытия трещины
Определяем расчётную ширину раскрытия трещины по формуле:
(коэффициент принимаемый для внецентренно сжатых элементов)
(коэффициент учёта временного действия нагрузки)
(коэффициент принимаемый при стержневой арматуре периодического профиля)
– напряжение в растянутой арматуре определённое без учёта сопротивления бетона растянутой зоны сечения
– начальное растягивающее напряжение в арматуре от набухания бетона. Для конструкций находящихся в воде ; для конструкций подверженных длительному высыханию в том числе во время строительства
- коэффициент армирования сечения определяемый по формуле:
(диаметр стержневой арматуры)
Допустимое значение раскрытия трещин . Условие выполняется.
Список используемой литературы
СНиП 2.06.08-87. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. М.:ЦИТП Госстроя СССР 1987.
СниП 2.06.01-86. Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования. М.: 1989.
Методические указания к выполнению курсового проекта.
Михайлов А.В. Левачев С.Н. Колесников Ю.М. Статические расчеты камер судоходных шлюзов: Учеб. пособие. М.:МИСИ 1989.

записка, часть 2.docx

9.4.1 Расчет стен камеры по I-й группе предельных состояний.
Принимаем по СНиП 2.06.08-87:
Бетон марки В20 с расчётным сопротивлением:
Арматуру класса А-III с расчётным сопротивлением:
на продольное растяжение
Эксплуатационный случай:
Выполняем расчёт внецентренно сжатых элементов прямоугольного сечения при по формуле:
(коэффициент сочетания нагрузок)
(коэффициент надёжности сооружения первого класса)
(коэффициент условия работы)
(коэффициент условия работы бетона)
(коэффициент условия работы арматуры)
Эксплуатационный случай
Расчётные усилия следующие: M = 620 кН.м N = 1530 кН
С учётом принятого в первом приближении симметричного армирования (As = As) уравнение (2) приобретает вид:
Определяем из полученного выражения высоту сжатой зоны бетона:
Расчёт сечений нормальных к продольной оси элемента когда внешняя сила действует в плоскости оси симметрии сечения и арматура сосредоточена у перпендикулярных к указанной плоскости граней элемента необходимо производить в зависимости от соотношения между относительной высотой сжатой зоны бетона x и относительной граничной высотой сжатой зоны бетона xR. При x = xR предельное состояние наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения равного расчётному сопротивлению арматуры Rs (с учётом соответствующих коэффициентов условий работы арматуры) т.е. происходит мгновенное разрушение элемента. Чтобы этого не происходило изгибаемые элементы должны удовлетворять условию: x xR. Для элементов симметричных относительно плоскости действия момента и нормальной силы армированных ненапрягаемой арматурой значения граничной высоты сжатой зоны принимаются по табл. 16 СНиП 2.06.08–87. При бетоне класса В20 и классе арматуры A–III принимаем xR = 0.6.
Относительная высота сжатой зоны определяется по формуле:
следовательно условие выполняется.
Эксцентриситет относительно середины расчётного сечения составит:
Тогда эксцентриситет относительно центра тяжести растянутой арматуры равен:
Из уравнения (1) выражаем площадь арматуры сжатой зоны (у тыловой грани) и приравниваем ее к арматуре растянутой зоны (у лицевой грани):
Принимаем арматуру по коэффициенту армирования =(=0.005
Принимаем 2 рядаø см²
Расчётные усилия следующие: M = 68360 кН.м N = 2465 кН
Определяем площадь рабочей (растянутой) арматуры тыловой грани принимая в качестве арматуры сжатой зоны рабочую арматуру лицевой грани.
Из уравнения (1) выражаем высоту сжатой зоны бетона:
Тогда численное значение высоты сжатой зоны бетона равно:
Относительная высота сжатой зоны равна:
следовательно необходимое для изгибаемых элементов условие выполняется.
Выражение для определения площади растянутой арматуры получаем из уравнения (2):
Тогда площадь рабочей (растянутой) арматуры у тыловой грани стены равна:
Принимаем по сортаменту: 3 ряда A–III
4.2.Расчёт стен камеры по второй группе предельных состояний.
Расчёт по образованию трещин производим для лицевых граней элементов шлюза в пределах уровня воды при нормативных нагрузках (расчёт выполняется в соответствии с п. 6.2 СНиП 2.02.08-87).
Для внецентренно сжатых элементов расчёт по образованию трещин нормальных к продольной оси элемента производим:
где (при многорядном армировании)
– площадь приведённого сечения
отношение модуля упругости стали к модулю упругости бетона
Приведённый статический момент сечения:
– высота растянутой зоны приведённого сечения
Приведённый момент инерции:
Момент сопротивления приведённого сечения:
Коэффициент учитывающий неупругую работу бетона растянутой зоны определяется по формуле:
(расчётное сопротивление бетона на осевое растяжение)
Проверяем выполнение условия образования трещин:
Сечение трещиностойкое и в расчётном сечении образование трещин исключено расчёт на раскрытие трещин не нужен.
Для расчёта тыловых граней (ремонтный случай) проводим расчёт на раскрытие трещин:
Проверяем расчётное сечение на глубину раскрытия трещин со стороны засыпки.
– расчётная ширина раскрытия трещины 025мм
– коэффициент условия работы
– допустимая ширина раскрытия трещины
Определяем расчётную ширину раскрытия трещины по формуле:
(коэффициент принимаемый для внецентренно сжатых элементов)
(коэффициент учёта временного действия нагрузки)
(коэффициент принимаемый при стержневой арматуре периодического профиля)
– напряжение в растянутой арматуре определённое без учёта сопротивления бетона растянутой зоны сечения
– начальное растягивающее напряжение в арматуре от набухания бетона. Для конструкций находящихся в воде ; для конструкций подверженных длительному высыханию в том числе во время строительства
- коэффициент армирования сечения определяемый по формуле:
(диаметр стержневой арматуры)
Допустимое значение раскрытия трещин . Условие выполняется.

4,8,6,7 - нижняя голова шл6 изменения 20111.dwg

Траектория открытия створки двустворчатых ворот
Капитальный ремонт шлюза №6 Северо-Двинской шлюзованной системы
План установки пятовых устройств
Монтаж пятовых устройств
Контур бетонирования
Положение рейки привода механизма ворот в закрытом положении
Положение створки двустворчатых ворот
Положение рейки привода механизма ворот в открытом положении
Примечание: 1. Размеры даны в мм. 2. На листе приведён чертёж верхней головы шлюза. На нижней голове шлюза устройство ниши механизма привода двустворчатых ворот производится аналогично.
Примечание: 1. Размеры даны в мм. 2. Отметки даны в м.
Устройство ниши механизма привода двустворчатых ворот
Ворота верхней головы
Устройство устоев голов
План армирования устоя на отм. крепления анкерных тяг (показан только контур бетонирования)
План армирования плиты в месте устройства будки управления
Спецификация элементов устоев нижней головы
Примечание: 1. Размеры даны в мм 2. На листе приведён чертёж армирования левого устоя нижней головы. Правый устой зеркален. 3. Армирование устоев верхней головы аналогично. 4. Спецификация дана на оба устоя.
УЛ. ЛАТЫШСКИХ СТРЕЛКОВ 1
НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ
План на отметке крепления анкерных тяг М1:100
Анкерное устройство АТ-70-9470
Химический анкер HILTI Hit-RE 500
Шайба гроверная М20
Пята двустворчатых ворот
Изделие закладное ИЗ-3
Гидроуплотнение тип II L=7470мм
Резина 1Н-ТМКЩ-С-20;
Спецификация на нижнюю голову шлюза N6 СДШС
читать совместно с л.4
и 34 проделать отверстия
На листе приведён чертёж левого устоя нижней головы.
Изделие закладное ИЗ-2
Поз. 35 закрепить к поз.9 с помощью эпоксидного клея Permabond ET 510
Узел сопряжения головы шлюза с камерой - см. л.11
** отметка верха противофильтрационной шпунтовой стенки: +106.68;
отметка низа: +102.18; оголовок противофильтрационного шпунта
Ограждение леерное ОЛ-1
*** будка управления устраивается на левом устое голов шлюза.
Ось противофильтрац.
Ось механизма открытия
Ось вращения створки
Разрез 2-2 (Разрез 3-3) М1:100
* позиция в скобках дана для разреза 3-3
Нижняя голова. Планы
0х125х12 ГОСТ 8510-96
ТУ 2539-019-00152106-00
Капитальный ремонт шлюза №6 Северо-Двинской шлюзованной системы
План установки пятовых устройств в "Модели"!!!
Изделие закладное ИЗ-4
Правый устой зеркален. Армирование устроев см. л. 7
Решётка кабельного канала
прокрашивается битумом на 1м
Металлический шпунт GU-14
Изделие закладное ИЗ-7
Схема расположения анкерных
болтов крепления сварного
металлического фундамента
под электромеханизмы
двустворчатых ворот.

Лист.dwg

Кафедра водного хозяйства и морских портов
Московский Государственный Строительный Университет
Разрез 4-4 М1:200 Двухуровневый причал
Геологический разрез по оси дороги Масштаб: горизонтальный 1:10000 вертикальный 1:1000
Генеральный план сооружения М1:10000
Условные обозначения:
Песчаная подготовка 0
Разрез по оси шлюза М1:500
Ремонтные двустворчатые ворота
Рабочие двустворчатые ворота
Эксплуатационный затвор
Поперечный разрез 1-1 по верхней голове М1:500
Поперечный разрез 2-2 по верхней голове М1:500
Поперечный разрез 3-3 камеры М1:500
Железобетонные плиты

Записка, часть 3.docx

9.5. Статические расчёты днища камеры шлюза
Для камер докового типа на нескальном основании после расчёта стен производится расчёт неразрезного днища как симметрично нагруженной балки на упругом основании шириной вырезанной из плиты днища в поперечном направлении и находящейся в условиях плоской деформации.
Неразрезные днища камер часто имеют показатели гибкости обычно близкие поэтому гибкостью днища можно пренебречь (т.е. балку принимаем абсолютно жёсткой). Тогда расчёт реакции основания заключается в определении значений интенсивностей контактных давлений для единичных значений равномерной нагрузки и боковых пригрузок т.к. симметричные сосредоточенные нагрузки могут быть заменены равномерной а моменты приложенные по концам днища не влияют на реакцию основания под ним.
Расчет ведем как для жесткого днища.
Действующие нагрузки на днище камеры:
Эксплуатационный случай
Горизонтальные силы:
Равномерно распределенные нагрузки:
Боковая пригрузка от грунта:
) Давление грунта на днище
Равномерно распределённые нагрузки
) От взвешивающего противодавления
) От вертикальных нагрузок и от стен
Боковая пригрузка от грунта
Значение ординат эпюры реакций основания i (расчетные нагрузки)
Ординаты i от единичных нагрузок
Ординаты i от соответствующей нагрузки
Ординаты расчётной суммарной эпюры реакций отвсех видов нагрузки i
Сила реакции основания
Проверяем условие равновесия балки:
Эксплуатационный случай:
После определения реакций основания и проверки условия равновесия при фактически действующих нагрузках (без учета боковых пригрузок строим для всех расчетных случаев эпюры изгибающих моментов).
Значение ординат эпюры реакций основания i (нормативные нагрузки)

Записка, часть 1.docx

Рациональное проектирование судоходных шлюзов в гидроэнергетических воднотранспортных и комплексных узлах сооружений а также на искусственных водных путях должно обеспечить нормальные условия их эксплуатации при наименьших объемах капиталовложений. Это достигается главным образом правильным выбором типа шлюза и компоновки его в гидроузле системы его питания основных конструкций и схем оборудования наиболее отвечающих заданному напору на сооружение а также природным и производственным условиям.
Состав данного курсового проекта:
Выбор при заданном напоре на гидроузле типа шлюза и определение полезных размеров его камеры в соответствии с заданным расчетным составом судов и грузооборотом;
Расположение судоходного сооружения в гидроузле с учетом топографических гидрологических и геологических условий;
Выбор рациональной системы питания шлюза типа стен и днища камеры схемы голов и их оборудования типа сооружений в подходах;
Основные (специфические для судоходных шлюзов) гидравлические и статические расчеты.
ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Состав расчетного воза
Длина l= ширина b = осадка S = тип буксира-самоходная
Размеры барж (с обносами) м:
Длина lo= 140ширина bo =165
осадка в полном грузе So = 4 осадка в порожнем грузе Sn = 05 Число барж в типовом составе mc = 1 шт.
Топографические геологические и гидрологические данные:
НПУ – 129 м макс. УНБ -118 м мин. УНБ -105 м
Грунт основания - песок угол внутреннего трения = 30 сцепление С = 0
Расчетный грузооборот Р = 7000 тыс. т.
Число шлюзований порожних пассажирских и служебных судов в сутки no= 10 Количество дней навигации N = 220
Коэффициент использования грузоподъемности судов 8 = = 07
Коэффициент неравномерности подхода судов к шлюзу = р()= 17 Число часов использования шлюза в сутки = 23
ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА.
-Чертежи (1 лист А1 не считая генплана узла сооружений);
Генплан гидроузла (показать шлюз и подходы к нему с выходом в реку и водохранилище) (М1:2000 - 1:10000);
Продольный разрез по оси шлюза (М 1:250 - 1:500) план шлюза в том же масштабе;
-Поперечный разрез камеры (М 1:100 - 1:250);
-Поперечные разрезы по головам шлюза (М 1:100 - 1:250);
Поперечный разрез по одному из подходов (М 1:250 - 1:400);
Установление расчётного напора выбор типа и определение габаритных размеров камеры и отметок порогов голов
Расчётный напор на шлюзе устанавливается с учётом колебаний уровней верхнего и нижнего бьефов.
За наинизший (расчётный) навигационный уровень нижнего бьефа (ННУНБ) принимаем отметку равную 105 м. За наивысший навигационный уровень верхнего бьефа принимаем отметку НПУ равную 1290 м.
Максимальный уровень УНБ=118м.
Максимальный напор на шлюз определяем как разность между отметкой НПУ и отметкой
Применяем однокамерный шлюз.
Габаритные размеры шлюза определяем в соответствии с заданным расчётным составом судов.
Полезная длина камеры определяется по формуле
– сумма длин шлюзуемых одновременно расчётных судов ( одна баржа-самоходная из которой состоит расчётный воз) устанавливаемых в камере шлюза в кильватер;
п – число одновременно шлюзуемых судов устанавливаемых в камере шлюза в кильватер;
– запас по длине камеры с каждой стороны и между судами устанавливаемыми в камере шлюза в кильватер м:
Определяем полезную длину камеры
Полезная ширина камеры определяется по формуле
– сумма ширин используемых одновременно (рядом стоящих) расчётных судов п1;
– запас по ширине камеры с каждой стороны от группы шлюзующихся судов.
Принимаем что в шлюзе стоит один расчётный воз судов тогда полезная ширина камеры шлюза определяется при следовательно запас по ширине принимаем равным не менее 04 м как для шлюзов с шириной камеры до 18 м:
Глубина на порогах шлюза отсчитываемая от расчётного наинизшего судоходного уровня должна приниматься
s – статическая осадка расчётного судна в полном грузу; за расчётное судно принимаем баржу (sгр = 4 м); определяем глубину на порогах шлюза
Расчётные минимальные размеры камеры шлюза округляем до ближайших больших стандартных размеров камеры приведённых в таблице приложения 3 СНиП 2.06.07-87. Таким образом имеем следующие габаритные размеры камеры:
- полезная ширина камеры шлюза –20 м;
- полезная длина камеры шлюза – 300 м;
- глубина на порогах шлюза – 55 м.
Для установления отметки порога верхней головы необходимо знать навигационную сработку верхнего бьефа. Для водохранилищ гидроэнергетических гидроузлов сработка принимается равной 10 15 % от наибольшего напора Hd на них.
порога верхней головы;
порога нижней головы.
Подмостовый габарит принимаем равным 12 м
Расположение шлюза в гидроузле схемы верхового и низового подходов к шлюзу.
Участки подходов сверху и снизу непосредственно примыкающие к шлюзу должны проектироваться прямолинейными длиной не менее величины определяемой по формуле
где – длина шлюза включая головы;
– длина верхнего (нижнего) участка подхода определяемая по обязательному приложению СНиП 2.06.07-87;
– длина расчётного судна 140 м
Принимая предварительно длину верхней и нижней головы шлюза равной определяем
Ось прямолинейного участка подходного канала должна сопрягаться с осью судового хода в реке по криволинейному очертанию с радиусом траектории центра тяжести судна равным не менее пяти длинам расчётного судна входящего в буксируемый состав. Принимаем
Ширину судового хода подходных участков однониточных шлюзов на уровне расчётной глубины (hl =20 м) при расчётном наинизшем судоходном уровне принимаем не менее:
где и – ширины расходящихся расчётных судов.
Длина верхнего (нижнего) участка подхода в пределах которого предусматривается расхождение встречных судов должна быть не менее
где – длина участка равная ;
– длина участка равная ;
– длина участка на котором судно при встречном движении переходит с оси шлюза на ось судового хода в канале определяемая по формуле
здесь – длина расчётного судна; r – радиус поворота судна r =420 м.;
с – смещение оси судового хода в канале относительно оси шлюза при выходе или входе судна. При несимметричном подходе величина смещения с определяется по формуле
где – ширина расчётного судна bs = 16.5 м;
участки подходов сверху и снизу.
Ширина судового хода на участках и при поочерёдном движении по кривой судов в двух направлениях должна приниматься равной
Переходный участок между уширенным и участком с прямолинейным движением судов (шириной ) должен иметь длину не менее . Принимаем
Причальные и направляющие сооружения
Причальную линию располагаем в пределах участков подходов к шлюзу длиной на продолжении лицевой грани устоев голов шлюза с правой стороны судового хода для входящих в шлюз судов. По концам причальных сооружений предусматриваем криволинейные участки с радиусом равным
сопрягающиеся с берегом канала а также пешеходные мостики по длине причала на расстоянии 200 м друг от друга.
Длина причальной линии шлюзов при двухстороннем движении
где – длина причальной линии принимается от верховой грани верхней головы или низовой грани нижней головы шлюза;
– коэффициент равный нулю при расположении причала на незащищённом от ветровой волны участке.
Для плавного перехода от ширины подходных каналов к ширине камеры устраиваем направляющий пал длиной
Грузопропускная способность шлюза
Эксплуатационная грузопропускная способность шлюза в навигацию т должна быть больше либо равна расчётному годовому грузообороту т:
где – число грузовых судов которые одновременно шлюзуются в камере m = 1
– грузоподъёмность расчётного судна т;
– коэффициент полезного использования грузоподъёмности судов обычно ;
– коэффициент неравномерности подхода грузовых составов к шлюзу
– суточное число грузовых шлюзований;
– продолжительность навигации сут;
Грузоподъёмность расчётного судна определяем по формуле
где – коэффициент полноты водоизмещения 085 09;
– соответственно длина и ширина расчётного судна;
– осадка расчётного судна при полной загрузке и порожнего.
Расчётное число суточных шлюзований для двукамерных шлюзов:
где – время использования шлюза в сутки;
– среднее время одного шлюзования равное
(т. е. принимаем для всех типов судов 25% односторонних и 75% двусторонних шлюзований).
Суточное число грузовых шлюзований
где – число шлюзований порожних пассажирских и служебных судов в сутки.
За время шлюзования принимается время необходимое на разовый пропуск через шлюз расчётного воза определяемое продолжительностью следующих операций:
- наполнение и опорожнение камер – ;
- открывание и закрывание ворот – ;
- ввод судна в шлюз и вывод из него – ;
- время учалки судна – .
Время шлюзования мин при одностороннем движении судов через однокамерный шлюз
Время открывания и закрывания ворот при принимаем равным 20 мин. Скорость ввода судна в камеру и скорость вывода судна из камеры определяем по СНиП 2.06.07-87 (табл. 1 прил.2). Время ввода судна в шлюз . Время вывода судна из шлюза . В курсовом проекте принимаем . Время учалки судна принимается . Для предварительных расчётов в соответствии со СНиП 2.06.07-87 время наполнения камеры принимается равным времени её опорожнения и вычисляется по формуле
где – коэффициент принимаемый для шлюзов с распределительной системой 019;
– расчётный напор на камеру м.
При двустороннем движении судов полное время шлюзования одного судна мин:
время наполнения время закрывания ворот и время учалки определяются также как при одностороннем шлюзовании.
Пользуясь приведёнными выше зависимостями принятыми и заданными значениями величин входящих в эти зависимости производим расчёт грузопропускной способности проектируемого шлюза:
Тогда эксплуатационная грузопропускная способность шлюза равна
Следовательно грузопропускной способности шлюза достаточно для того чтобы обеспечить расчётный грузооборот.
Выбор системы питания типов камер и голов
Системы питания судоходных шлюзов должны отвечать следующим требованиям:
- продолжительность наполнения (опорожнения) камеры шлюза должна соответствовать заданной судопропускной способности шлюза;
- режимы наполнения (опорожнения) должны обеспечивать нормальные условия стоянки в камере и работы оборудования нормальные условия стоянки и маневрирования судов в подводных каналах;
- конструкции элементов системы питания должны быть доступны для осмотра и ремонта а также обеспечивать быстрое прекращение наполнения (опорожнения) камеры.
При напорах на шлюзы (расположенных на нескальном основании) более 15 м а также при расчетном грузообороте приближающимся к пропускной способности шлюза применяются распределительные системы питания обеспечивающие наиболее спокойные условия отстоя судов в камере путем подачи воды в нее через продольные галереи в стенах или днище с большим числом водовыпусков.
При большом напоре на шлюз (или камеру многокамерного шлюза) следует принимать тип камеры со сплошным железобетонным днищем жестко связанным с камерными стенами. При камерах со сплошным железобетонным днищем в первую очередь выбирается тип днища: неразрезной(доковый) разрезной или временно разрезной( с предварительным напряжением).
Принимаем тип днища не разрезной (доковый) т.к. разрезные днища не целесообразны при наличии в основании грунтов с высоким коэффициентом фильтрации.
Стены камер шлюза возводимые на нескальных грунтах как правило должны быть гравитационными из монолитного или сборного бетона и железобетона.
Лицевые грани камер шлюзов следует проектировать вертикальными или с уклоном в сторону засыпки не более 50:1. Наклонные грани стен должны сопрягаться с вертикальными гранями устоев голов переходным участком в продольном направлении с уклоном не более 1:5. Тыловые грани стен камер шлюзов при высоте более 10 м как правило следует выполнять с переменным уклоном по высоте.
Нижнюю голову проектируем в виде устоев жестко связанных с неразрезным днищем.
Гидравлический расчёт водопроводной системы шлюза
Цель гидравлического расчёта – установить основные размеры элементов водопроводной системы шлюза при которых будут обеспечены наполнение и опорожнение камер в течение определённого времени отвечающего пропуску через шлюз заданного грузооборота при удовлетворительных условиях отстоя и маневрирования шлюзующихся судов а также надёжной работе конструкций и оборудования.
Гидравлический расчёт производим отдельно для наполнения и опорожнения камер.
В курсовом проекте принимаем:
а) стены камер вертикальными;
б) среднюю площадь камеры равной
в) равномерное открывание водопроводных затворов в течение времени
=03 05- при наполнение камер через продольные галереи
Условия отстоя судов оцениваются допускаемыми продольными гидродинамическими усилиями действующими на судно водоизмещением D находящееся при наполнении и опорожнении камеры в неустановившемся потоке.
Вычисляем водоизмещение расчетного судна в полном грузу:
где: - плотность воды ;
- коэффициент полноты водоизмещения ;
– длина расчетного судна
– ширина расчетного судна
S – осадка расчетного судна в полном грузу S=4м.
g – ускорение свободного падения g=981.
По таблице получаем
Наполнение камеры шлюза.
Определяем площадь продольных галерей для однокамерных шлюзов по формуле:
для поворотного типа затвора
Поперечное сечение одной галереи квадратной формы:
Проверка условия отстоя судов на продольную гидродинамическую силу :
для простых распределительных систем.
Следовательно необходимо либо увеличить время шлюзования судов либо изменить схему распределительных систем. Увеличиваем время шлюзования:
Проверяем не повлияет ли изменение времени наполненияопорожнения камеры на грузооборот.
Следовательно грузопропускной способности шлюза достаточно для того чтобы обеспечить расчётный грузооборот. Условие выполняется.
Заглубление центра водопроводных затворов нижней головы под наинизший навигационный уровень НБ:
– коэффициент зависящий от относительного времени открывания затворов .
Опорожнение камеры шлюза
Площадь сечения водопроводных галерей:
Наибольшие скорости течения в подходных каналах:
Статические расчеты отдельных элементов шлюза
1. Назначение предварительных размеров
В курсовом проекте можно принять отметку застенного дренажа открытого или закрытого типа для однокамерных шлюзов выдвинутых в нижний бьеф на уровне высоких нижнем бьефе гидроузла при котором предусматривается в случае необходимости откачка воды из камеры. Этой же отметкой определяется высота ремонтных ворот нижней головы.
Конструктивная толщина железобетонных стен камеры шлюза вверху принимается равной 10 м высота парапета-10 м.
Толщина железобетонных стен камер из монолитного бетона в расчетном сечении их сопряжения с днищем равна:
принимаем для сплошного неразрезного днища
Проводим расчёты в эксплуатационном и ремонтном расчётных случаях.
Для каждого расчётного случая выбираются наихудшие сочетания действующих нагрузок от давления грунта воды и удара судна. Поскольку камера шлюза находится в нижнем бьефе то уровень воды за стенами принимаем на отметке УНБ (макс. мин.).
В эксплуатационном случае принимаем что камера наполнена до наивысшего судоходного уровня верхнего бьефа.
В ремонтном случае – камера осушена.
Строительный случай как правило не определяет выбор железобетонных конструкций и площади арматуры. Результаты этого расчёта необходимы для выбора или уточнения той или иной технологии организации строительных работ.
3 Общие положения расчета.
Статические расчеты производятся по предельным состояниям I и II группы.
Расчеты по I группе предельных состояний производятся на расчетные нагрузки при нормативных сопротивлениях материала. К ним относятся:
- расчет на устойчивость;
- расчет на прочность.
Расчеты по II группе производятся на нормативные нагрузки при нормативных сопротивлениях материала. К ним относятся:
- расчеты на трещиностойкость;
- расчеты на величины раскрытия трещин.
При расчетах в курсовом проекте учитываем влияние реактивного давления от температурных деформаций стен путем увеличения изгибающего момента в расчетном сечении от давления грунта при песчаной обратной засыпки для стен со сплошным днищем на 30%.
Нагрузки и характеристики для расчета судоходного шлюза.
и норматив. значения
I эксплуатационный случай
к-т неоднород. или к-т перегрузки
Удельный вес грунта обратной засыпки тсм3
Удельный вес железобетона тсм3
Угол внутреннего трения грунта град.
Коэффициент бокового давления покоя
Боковое давление грунта в целом на глубине y
Временная нагрузка тсм2
Давление воды на глубине y
Модуль упругости бетона *10-3 кгссм2
Модуль упругости арматуры *103 кгссм2
В курсовом проекте расчет выполняем в предположении независимой работы стен и передачи всех нагрузок от них на днище. Такую условную схему принято принимать на предварительных расчетах.
Расчет выполняем после составления расчетных схем с действующими нагрузками снятыми с 1м длины. Результаты расчета заносим в таблицу.
При подсчете вертикальных нагрузок от веса элемента грунта обратной засыпки временной нагрузки следует учитывать в качестве внутренней силы действующей в расчетном сечении фильтрационное противодавление в шве:
– толщина жб элемента стены;
– напор воды со стороны растянутого волокна.
Сосредоточенная горизонтальная нагрузка от удара судна приводится к нагрузке на 1м в расчетном сечении по формуле:
По полученным усилиям (момент нормальные и горизонтальные силы) проводятся расчеты устойчивости отдельно стоящих стен а также расчеты прочности и трещиностойкости жб элементов.
Эксплуатационный случай
Боковое давление грунта и нагрузи от навала судна при подходе его к стене камеры шлюза вычисляем по СНиП 2.06.07-87.
Боковое давление вычисляем принимая грунт в состоянии допредельного равновесия (в состоянии покоя):
– принятый коэффициент бокового давления покоя грунта
до отметки минимального уровня нижнего бьефа
– временная нагрузка на поверхности засыпки кПа принимаем кПа.
Давление воды на стены камеры шлюза на глубине у определяется по формуле
Поперечная горизонтальная сила от навала судна принимается равной предельному значению нагрузки на бортовое перекрытие судна кН и определяется по формуле
Сосредоточенная горизонтальная нагрузка от навала судна приводится к нагрузке на 1 пог. м в расчётном сечении по формуле
Вертикальная сила от веса грунта находящегося между вертикальной расчётной плоскостью и тыловой гранью стены определяется:
Сила трения по контакту:
Вес жб элемента стены:
где - площадь элемента; - принятый коэффициент
Фильтрационное противодавление в шве:
Расчётная схема с действующими нагрузками для определения усилий показана на рис. №1. (эпюры давления грунта построены при нормативных значениях характеристик грунта).
Данные для определения внешних сил и внутренних усилий при расчете стен камер шлюзов. Эксплуатационный
Обозначение нагрузки
Площадь эпюры или значение вертикальной силы тс (10кН)
Плечо относительно тО.
Изгибающий момент тс·м (10кН)
Площадь эпюры или значение горизонтальной силы тс (10кН)
Изгибающий момент тс·м(10кН)
Боковое давление вычисляем принимая грунт в состоянии до предельного равновесия (в состоянии покоя). При вычислении бокового давления учитываем распределённую на поверхности засыпки временную нагрузку.
Расчётная схема с действующими нагрузками для определения усилий представлена на рис. 3 (эпюра давления грунта построена при нормативных значениях характеристик грунта временной нагрузки).
При помощи расчётной схемы определяем значения действующих нагрузок и изгибающих моментов от них в расчётном сечении. Расчёт сводим в табличную форму
Горизонтальные силы:
Данные для определения внешних сил и внутренних усилий при расчете стен камер шлюзов.