Гидростроительство. Гидроэнергетика

ГИДРОСТРОИТЕЛЬСТВО
ГИДРОЭНЕРГЕТИКА
РАСЧЕТ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ ЗАТВОРА
Евсеев Д.П.
СБ20-01М

Расчет обшивки
Обшивку проверяют на прочность и устойчивость. Проверку прочности обшивки производят при ее работе на местный изгиб. Устойчивость обшивки проверяют при ее работе в составе присоединенных сжатых поясов. При наличии растянутой обшивки устойчивость последней проверяют на действие касательных напряжений. Напряжения в обшивке от местного изгиба при расчете по предельному состоянию проверяют по формуле:
Если отношение большей стороны В опорного контура панели обшивки к меньшей стороне Ь лежит в пределах 1≤В/Ь ≤ 2, то расчетные изгибающие моменты М в обшивке вычисляют по формулам:
Если отношение В/Ь >2, то расчетный изгибающий момент
в обшивке вычисляют как для балки-полоски, упруго защемленной на
опорах:
К - коэффициент, зависящий от отношения В/Ь (табл. 1)
Напряжение в обшивке от местного изгиба при расчете по допускаемым напряжениям определяют по формуле:

Таблица 1
Коэффициенты для: расчета обшивки на местный изгиб по предельному состоянию

Расчет балочной клетки
Распределение нагрузки от давления воды на элементы каркаса плоского затвора показано на рисунке. Нагрузка на стойки, обрешетины, ригели и другие элементы каркаса передается с площадей панелей, ограниченных линиями биссектрис, проведенных из углов панели. Интенсивность этой нагрузки определяют по высоте затвора из эпюры гидростатического давления. Расчет обрешетин и стоек производят в следующем порядке:
1) составляют расчетную схему нагрузки, действующей на элемент (допускается приведение треугольной нагрузки к равномерно распределенной одинаковой интенсивности);
2) определяют величины опорных реакций на опорах и максимальных изгибающих моментов в пролете;
3) определяют требуемые моменты 1-опротивления рассчитываемого элемента;
4) подбирают сечение элемента по определенной величине W. При подборе сечения обрешетины
включают часть обшивки. Ширину обшивки выбирают по наименьшему из следующих значений, приведенных на рисунке б):
а) для промежуточных элементов
б) для контурных элементов
При схемах затвора, отличающихся от показанной на рисунке расчет балок или стоек следует производить как многопролетных неразрезных.

Расчет ригелей
На ригели передается комбинированная нагрузка в виде сосредоточенных сил (от обрешетины и стоек) и сплошных нагрузок (от панелей обшивки). С точностью, достаточной для предварительных расчетов, можно представить загружение ригеля эквивалентной равномерно распределенной нагрузкой. Ее интенсивность qp определена из эпюры давления по рисунку а). При такой замене расчетной нагрузки величина максимального момента будет отличаться примерно на 2% от подсчитанной по точной схеме для нечетного числа панелей. При подборе сечения ригелей в расчетную ширину пояса включается часть обшивки шириной не более 0,15Lp на сторону от стенки каждого главного ригеля, где Lp - расчетный пролет затвора (для неразрезных обрешетин Lp принимается равным расстоянию между нулевыми точками эпюры изгибающих моментов). Для межригельных участков обшивки эта ширина (0,15Lp) не должна 6ыть больше расстояния между стенками-ригелей. В состав поясов включают также все обрешетины, лежащие на расчетной ширине обшивки.
Высотой ригеля h можно задаваться из условий экономичности
профиля по формуле:
Подобранное из условий прочности сечение ригеля проверяют по величине относительного прогиба
В ригелях может иметь место потеря устойчивости стенки, проявляющаяся выпучиванием ее на отдельных участках; это явление может вызвать разрушение конструкции. Чтобы его избежать, по длине ригеля ставят ребра жесткости. Поперечные ребра ставят в плоскости ди­афрагм; если это расстояние велико, то его делят еще пополам. При выборе типа конструкции следует учитывать, что конструкции со сплошной стенкой обладают меньшим количеством мест концентрации напряжений и при загрузке этих конструкций напряжения в их элементах распределяются более равномерно по сравнению с решетчатыми конструкциями.

Таблица 2
Допускаемые относительные прогибы изгибаемых элементов

Расчет подъемно-весовых ферм двухригельных затворов
Подъемно-весовые фермы воспринимают нагрузку от части веса затвора. Вес затвора по закону рычага распределяется на обшивку и противоположную ей весовую ферму.
Нагрузку, передаваемую на обшивку, можно определить по формуле:
Нагрузку на весовую ферму, можно определить по формуле:
По узловой нагрузке определяют графическим или аналитическим методом усилия в элементах весовой фермы, а затем производят подбор сечений. Поскольку пояса ригелей служат одновременно и поясами подъемных ферм, то их следует проверять на суммарное напряжение от действия горизонтальных и вертикальных сил. Напряжение в отдельном элементе выразится формулой:
Элементы продольных связей конструируют из прокатных профилей (уголков). Иногда затвор снабжают обшивкой и с низовой стороны. В этих случаях вторая обшивка исключает необходимость устройства продольных связей.

Расчет опорно-концевых стоек
Горизонтальными силами, действующими на опорно-концевую. стойку, являются усилия опирающихся на них ригелей Р1,…,Р4 и реакция опор осей рабочих колес или колесных тележек.
Кроме того, в момент подъема затвора на опорную стойку действуют вертикальные силы: вес затвора и тяговых органов, силы трения в опорно-ходовых частях, вес столба воды над затвором (если он глубинный), подсос (если он имеет место), подъемная сила Т.
При расположении колес или колесных балансирных тележек против ригелей (типично для современных конструкций) опорные стойки на изгиб не работают, и тогда расчет производится только на осевую силу Т по формуле:
где Р - площадь поперечного сечения опорно-,концевой стойки
Помимо расчета на изгиб или растяжение, достаточность толщины стенок опорно-концевой стойки .проверяется на смятие в местах закрепления в них осей колес:
Если толщина стенки оказывается недостаточной, то производится местное утолщение ее накладками.