Проектирование камеры шлюза

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

— 21 —

/

— 21 —

Оглавление

Глава 1. Введение

Глава 2. Установление расчетного напора, выбор типа и определение габаритных размеров камеры и отметок порогов голов

Глава 3. Расположение шлюза в гидроузле, схемы верхового и низового подходов к шлюзу

3.1 Подходы к шлюзам

3.2 Причальные и направляющие сооружения

3.3 Грузопропускная способность шлюзов

3.4 Выбор системы питания, типов камер и голов

3.5 Гидравлический расчет водопроводной системы шлюза

3.6 Головная система питания — наполнение камеры шлюза

Глава 4. Статические расчеты отдельных элементов шлюза

4.1 Назначение предварительных размеров

4.2 Расчетные случаи

4.3 Общие положения расчета

4.4 Порядок расчета

4.5 Расчет стен камеры шлюза по первой группе предельных состояний

4.6 Расчет стен камеры по предельным состояниям 2-ой группы

4.7 Расчет неразрезного днища камеры шлюза

Глава 5. Расчет прочности сечения днища. Подбор арматуры

5.1 Эксплуатационный случай

5.2 Ремонтный случай

5.3 Расчет днища на образование трещин

5.4 Расчет днища на раскрытие трещин

Список используемой литературы

Глава 1. Введение

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 объёмах 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.

Цель данного курсового проекта — научиться на конкретном примере:

— выбирать при заданном напоре на гидроузле тип шлюза и определять полезные размеры его камеры в соответствии с заданным расчётным составом судов и грузооборотом;

— располагать судоходные сооружения в гидроузле с учётом топографических, гидрологических и геологических условий (задание курсового проекта по ГС);

— выбирать рациональные системы питания шлюза, типы стен и днища камеры, схемы голов и их оборудования, типы сооружений в подходах;

— производить основные (специфические для судоходных шлюзов) гидравлические и статические расчёты.

Глава 2. Установление расчетного 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. Максимальный напор на шлюз определяется как разность между отметкой НПУ и отметкой НБмин.

Hd=НПУ-НБмин= 108−96=12 м

шлюз камера днище

Наиболее целесообразным для эксплуатации является однокамерный шлюз, который при сооружении гидроузла на судоходной реке облегчает пропуск судов во время судоходства. В практике шлюзостроения однокамерные шлюзы всегда возводились на нескальных грунтах основания при напорах от 18 до 20 м.

Габаритные размеры шлюзов определяются в соответствии с заданным расчетным составом судов.

Полезная длина камеры lс, ef определяется по формуле

,

где — сумма длин шлюзуемых одновременно расчетных судов, установленных в камере шлюза в кильватер;

n — число одновременно шлюзуемых судов, устанавливаемых в камере шлюза в кильватер;

l — запас по длине камеры с каждой стороны и между судами, устанавливаемыми в камере шлюза в кильватер, м; l=2+0,03ls

l=2+0,0385=4,6 м

lc, ef=

Границы полезной длины камеры шлюза с верховой ее стороны при распределительной системе питания следует считать низовую грань стенки падения или шкафной части головы.

Границы полезной длины камеры шлюза с низовой ее стороны следует считать верховую грань шкафной части головы.

Полезная ширина камеры шлюза:

где — сумма ширин используемых одновременно (рядом стоящих) расчетных судов n1;

bs — запас по ширине камеры с каждой стороны от группы шлюзующихся судов.

bs=0,4 — для шлюза с шириной от 10 до 18 метров

bc, ef=м

Глубина на порогах шлюза, отсчитываемая от расчетного наинизшего судоходного уровня, может быть определена по формуле:

hl1,3S,

где S — статическая осадка расчетного судна при полной загрузке.

hl=1,32,5=3,25 м

Стандартный размер камеры шлюза: lc, ef=150 м; bc, ef=15 м; hl=3,5 м.

порога верхней головы = НПУ-0,1Hd-hl=108−0,112−3,5=103,2 м

порога нижней головы = НБмин — hl = 96 — 3,5= 92,5 м

Подмостовой габарит hbr= 11,5 м, по ГОСТ 26 775–85 при III классе водного пути.

Глава 3. Расположение шлюза в гидроузле, схемы верхового и низового подходов к шлюзу

Участки подходов, сверху и снизу непосредственно примыкающие к шлюзу, проектируются прямолинейными, длиной не менее величины

lst = 7lk = 7150 = 1050 м

Ось прямолинейного участка подходного канала сопрягается с осью судоходного хода в реке по криволинейному очертанию с радиусом траектории центра тяжести судна, равным при одиночном расчетном судне не менее пяти длин расчетного одиночного судна: r = 5ls = 585 = 425 м.

3.1 Подходы к шлюзам

Размеры и очертания подходов к шлюзам в плане должны обеспечивать расхождение шлюзуемых судов при двусторонним движении. Ширину судового хода подходных участков однониточных шлюзов на уровне расчетной глубины, при расчетном наинизшем судоходном уровне принимают не менее:

b = 1,3(bs1 + bs2), где bs1 и bs2 — расчетные ширины расходящихся судов, которые принимаются равными bs = 13 м;

b = 2,613 = 33,8 м;

Расчетная глубина судового хода подходных каналов принимаются равной не менее 1,3 статической осадки расчетного судна в полном грузу:

Sk = 1,3S = 1,32,5 = 3,25 м;

Длина верхнего (нижнего) участка подхода, в пределах которого предусматривается расхождение встречных судов, должна быть не менее:

ld = l1 + l2 + l3, где

l1 — длина участка, равная 0,5ls = 0,585 = 42,5 м;

l2 — длина участка, на котором судно при встречном движении переходит с оси шлюза на ось судоходного хода в канале

l2 = ,

где ls — длина расчетного судна = 85 м; r — радиус траектории центра тяжести судна = 425 м; с — смещение оси судового хода в канале относительно оси шлюза при входе или при выходе.

с 1,2bs + 0,5b, где b = 0,35ls2 /r = 0,35 852 /425 = 5,95 м;

с = 1,213 + 0,55,95 = 18,6 м;

l2 =м;

l3 = = 103 м

ld = 42,5+196,2+103=341,7 м;

Переходной участок l4 между уширенным bу участком с прямолинейным движением судов (шириной b) должен иметь длину не менее 20b = 205,95 = 119 м.

3.2 Причальные и направляющие сооружения

При несимметричных подходных каналах причальную линию следует располагать на продолжении лицевой грани устоев голов шлюза. По концам причальных сооружений предусматривают криволинейные участки (с радиусом не менее 0,2ls = 0,285 = 17м), сопрягающиеся с берегом канала.

Длина причальной линии шлюзов при двустороннем движении:

lm = 0,5ls + l2 + - ls

где — коэффициент, принимаемый 0,2 при расположении причала на защищенном от ветровой волны участка подходного канала.

lm = 0,585 + 196,2 + 103 — 0,285 = 324,7 м.

Для плавного перехода от ширины подходных каналов к ширине камеры предусматривают устройство направляющих пал длиной (0,30,5)ls = 0,585 = 40 м.

3.3 Грузопропускная способность шлюзов

Эксплуатационная грузопропускная способность шлюза в навигацию определяется по формуле:

Рэкспл =;

где m = 1 — число барж в составе;

N = 210- продолжительность навигации (сутки);

= (0,6 0,8) — коэффициент полезного использования грузоподъемности судов, равной отношению средней загрузки судов к их полной грузоподъемности (= Рср /), принимается в курсовом проекте = 0,75;

= 1,5 — коэффициент неравномерности подходов грузовых составов к шлюзу;

nгр — суточное число грузовых шлюзований:

nгр = n — n0 = 46 — 12 = 34; где

n0 = 12 — число шлюзований в сутки пассажирских, служебных и порожних судов;

n = = (2360)/30,25 = 46,0 — расчетное число суточных шлюзований для однокамерных шлюзов;

= 23 часа — время использования шлюза в сутки;

tср = 0,25tодн + 0,75tдв = 0,2534 + 0,7529 = 30,25 мин. — время использования шлюза в сутки;

За время шлюзования принимается время, необходимое для разового пропуска через шлюз судна (или групп судов), определяемое продолжительностью следующих операций:

— наполнение и опорожнение камер t;

— открывание и закрывание ворот tв;

— ввод судна в шлюз и вывод из него tвв., tвд. ;

— время учалки судна tуч;

Время шлюзования при одностороннем движении судов через однокамерный шлюз:

tодн = tвв. + 2t + 4tв + tвд + tуч = 262,5 + 2486 + 4120 + 191 + 120 = 2025,5 сек = 34мин.

tуч = 2 мин;

tв = 2 мин. (при bc, ef = 15 м.);

tвв = == 262,5 сек. = 4,38 мин;

вв=0,8 м/с -скорость ввода судна в шлюз, принимаем по СНиП 2. 06. 07−87.

tвд = = =191 сек. = 3,18 мин;

вд=1,1 -скорость вывода судна из шлюза, принимаем по СНиП 2. 06. 07−87.

= 0,27 — коэффициент, принимаемый для шлюзов с головной системой питания;

Время наполнения камеры шлюза принимается при предварительных расчетах равным времени ее опорожнения;

= 0,27= 8,1 мин;

Время шлюзования при двустороннем движении судов через однокамерный шлюз:

tдв = tвв + t + 2tв + tвд + tуч = 508 + 486 + 2120 + 369 + 120 =1723 сек. =29 мин;

tв = 120сек.= 2 мин. (при bc, ef 18 м.) — открывание и закрывание ворот;

tуч.- время учалки судна (120сек.= 2 мин.)

tвд =;

tвв =;

Грузоподъемность расчетного судна:

= Kblsbs (S — S0) = 0,85 8513(2,5−0,3)= 2066,35 т.

где Kb = (0,85 0,9) — коэффициент полноты водоизмещения;

ls, bs — соответственно, длина и ширина расчетного судна (85 и 13м);

S, S0 — осадка расчетного судна при полной загрузки и порожнего

(2,5; 0,3м)

Эксплуатационная грузопропускная способность шлюза во время навигации составляет:

Рэкспл = = (12 066,35342100,75)/1,5=7 376 869,5 т. ;

Полученную эксплутационную грузопропускную способность шлюза сопоставим с заданным расчетным грузооборотом:

Рэкспл = 7376,9 тыс.т. > Ррасч. = 5000 тыс.т. (годовой грузооборот);

Следовательно, проектируемый однониточный шлюз справляется с годовым грузооборотом. В перспективе возможен рост грузооборота, т.к. грузопропускная способность превышает расчетный грузооборот.

3.4 Выбор системы питания, типов камер

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 выборе систем питания необходимо выполнение следующих условий:

1.

2.

3.

Если все эти условия выполняются, то следует принять распределительную систему питания. При меньших значениях следует принимать головную систему питания.

Проверяем выполнения этих условий:

1.

2.

3.

Следовательно необходимо принять головную систему питания.

Проектируем тип камеры со сплошным железобетонным днищем, жестко связанным с камерными стенами. Тип днища — неразрезной.

При неразрезных днищах докового типа проектируются тонкие камерные стены прямоугольного сечения без продольных галерей в них. На нижних головах используем двустворчатые ворота, на верхних — подъемно-опускные.

3.5 Гидравлический расчет водопроводной системы шлюза

Цель гидравлического расчета — установить основные размеры элементов водопроводной системы шлюза, при которых будут обеспечены наполнение и опорожнение камер в течение определенного времени, отвечающего пропуску через шлюз заданного грузооборота, при удовлетворительных условиях отстоя и маневрирования шлюзующихся судов, а также надежной работе конструкций и оборудования.

Гидравлический расчет производится отдельно для наполнения и для опорожнения камеры шлюза.

Принимаем:

1. стены камер — вертикальные;

2. среднюю площадь камеры — равной:

Ар = (1,11,15)lc, ef bc, ef = 1,1 515 015 = 2587,5 м²;

3. равномерное открывание водопроводных затворов в течении времени:

tc = kct,

где kc = 0,7 0,8 — при головном наполнении камер;

kc = 0,6 0,7 — при опорожнении камер в нижние подходные каналы;

t — время наполнения (опорожнения) камеры шлюза;

tc = 0,78,1= 5,7мин = 342 сек.

Условия отстоя судов оцениваются допускаемыми продольными гидродинамическими усилиями, действующими на судно водоизмещением D, находящимся при наполнении и опорожнении камеры в неустановившемся потоке.

Водоизмещение расчетного судна в расчетном составе, в полном грузу:

D = KblsbsS = 100,8 585 132,5 = 23 481,25 кН.

Допускаемые значения продольных гидродинамических усилий (из табл. 3):

D = 23 481,25 кH; Flдоп. = 41 кH; 1/nдоп = 1/573.

3.6 Головная (сосредоточенная) система питания — наполнение камеры шлюза

Рассмотрим порядок расчета водопроводной системы.

Определяется скорость подъема водопроводных затворов при равномерном их поднятии (из условия допустимой величины продольной гидродинамической силы):

,

где: — площадь живого сечения камеры шлюза при минимальном уровне бьефа ();

— площадь смоченного миделя судна; здесь — соответственно, ширина и осадка расчетного судна при полной загрузке, — коэффициент миделевого сечения ();

— наибольший напор на верхние ворота (разность отметок НПУ и порога верхней головы = 4.8 м);

— ширина водопроводного отверстия (принимаем равной ширине камеры);

— ускорение силы тяжести;

— коэффициент расхода водопроводной системы ().

Площадь отверстия при заполнении из-под щита

,

где.

Заканчивать открывание водопроводных затворов возможно после полного затопления отверстий (наиболее часто встречающийся вариант), т. е.

Для последнего случая:

;

Полученное время меньше.

Объем камеры гашения при равномерном открывании затворов, не затопленных в начале наполнения водопроводных отверстий,

где: — измеряется в секундах.

Длина камеры гашения

,

где: — высота стенки падения.

— коэффициент, зависящий от совершенства гасительных устройств.

Длина успокоительного участка камеры при равномерном открывании затворов, не затопленных в начале заполнения водопроводных отверстий:

где: — коэффициент, зависящий от качества работы гасительных устройств.

Глава 4. Статические расчеты отдельных элементов шлюза

4. 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 (102. 4м). Этой же отметкой определяется высота ремонтных ворот нижней головы.

Конструктивная толщина железобетонных стен камеры шлюза вверху принимается равной 1,0 м.

Толщина железобетонных стен камер из монолитного бетона в расчетном сечении их сопряжения с днищем равна:

Толщину днища примем 0,15Hст = 3 м.

4.2 Расчетные случаи

Проводим расчёты в I, II 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 I эксплуатационном случае принимаем, что камера наполнена до наивысшего судоходного уровня верхнего бьефа.

В II эксплуатационном случае принимаем, что камера наполнена до наинизшего судоходного уровня нижнего 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.

4.3 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

Характеристика

или нагрузка

Рассчитыв.

элемент

Обозначения

и норатив. значения

I эксплуатационный случай

Ремонтный случай

к-т неоднород. или к-т перегрузки

расчетное значение

к-т неоднород. или к-т перегрузки

расчетное значение

Удельный вес грунта обратной засыпки, тс/м3

Стены, днище

0. 9

1. 53

1. 1

1. 87

Удельный вес железобетона, тс/м3

Стены, днище

0. 95

2. 28

0. 95

2. 28

Угол внутреннего трения грунта, град.

Стены, днище

1. 05

34

0. 95

30

Коэффициент бокового давления покоя

Стены

-

0. 44

-

0. 44

Боковое давление грунта в целом на глубине

Стены, днище

0. 8

1. 2

Временная нагрузка, тс/м2

Стены, днище

-

-

1. 2

1. 2

Удар судна

Стены, днище

1. 2

-

-

Давление воды на глубине

Стены, днище

1. 0

1. 0

Модуль упругости бетона, *103 кгс/см2

Стены, днище

1. 0

300

1. 0

300

Модуль упругости арматуры, *103 кгс/см2

Стены, днище

1. 0

2100

1. 0

2100

Модуль деформации грунта основания, кгс/см2

(10−1 МПа)

Ен = 450

1. 0

450

1. 0

450

4.4 Порядок расчета

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 1 м 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:

= bН, где

b — толщина ж/б элемента стены;

Н — напор воды со стороны растянутого волокна.

Сосредоточенная горизонтальная нагрузка от удара судна приводится к нагрузке на 1 м в расчетном сечении по формуле:

, где

Нст — расстояние от точки приложения нагрузки до расчетного сечения.

По полученным усилиям (момент, нормальные и горизонтальные силы) проводятся расчеты устойчивости отдельно стоящих стен, а также расчеты прочности и трещиностойкости ж/б элементов.

Расчеты стен камер шлюза производятся в табличной форме для каждого расчетного случая:

Эксплуатационный случай

Обозначения нагрузки

Площадь эпюры

Плотность материала, т/м3

Сила, тс

Плечо

Момент, тс*м

нормативная

расчетная

нормативная

расчетная

нормативный

расчетный

T

42. 625

2,4

2,28

102. 3

97. 185

0. 53

54. 219

51. 508

P1

22. 2973

1,7

1,53

37. 905

34. 115

-0. 892

-33. 81

-30. 431

P2

0. 8277

1,2

1,08

0. 993

0. 894

-1. 59

-1. 579

-1. 422

-12. 25

1

1

-12. 25

-12. 25

0

0

0

сумма

128. 948

119. 944

18. 83

19. 655

E1

89. 1

1

0,9

89. 1

80. 19

8. 5

757. 35

681. 615

E2

44. 8175

1

0,9

44. 8175

40. 336

1. 71

76. 638

68. 975

E3

6. 125

1

1

6. 125

6. 125

1. 167

7. 148

7. 148

E4

-171. 1250

1

1

-171. 1250

-171. 125

-6. 167

-1055. 328

-1055. 328

F

-5

1,2

1,2

-6

-6

-18. 5

-111

-111

сумма

-37. 083

-50. 474

-325. 192

-408. 59

-306. 362

-388. 935

Ремонтный случай

Обозначения нагрузки

Площадь эпюры

Плотность материала, т/м3

Сила, тс

Плечо

Момент, тс*м

нормативная

расчетная

нормативная

расчетная

нормативный

расчетный

T

42. 625

2,4

2,28

102. 3

97. 185

0. 53

54. 219

51. 508

P1

20. 27

1,7

1,87

34. 459

37. 905

-0. 84

-28. 95

-31. 84

P2

2. 8547

1. 2

1. 32

3. 426

3. 768

-1. 46

-5

-5. 5

-22. 75

1

1

-22. 75

-22. 75

0

0

0

сумма

121. 935

120. 61

18. 064

11. 963

Pqt +

E1

61. 776

1

1,1

61. 776

67. 954

10. 76

664. 71

731. 185

E2

73. 788

1

1,1

73. 788

81. 167

3. 09

228. 005

250. 806

E3

21. 125

1

1

21. 125

21. 125

2. 167

45. 778

45. 778

сумма

156. 689

170. 246

938. 493

1027. 769

956. 557

1039. 732

4.5 Расчет стен камеры шлюза по первой группе предельных состояний.

Принимаем по СНиП 2. 06. 08−87:

— бетон марки с расчетным сопротивлением на сжатие и расчетным сопротивлением на растяжение;

— арматуру класса А-III с расчетным сопротивлением арматуры на продольное растяжение и расчетным сопротивлением на сжатие;

Исходные данные:

Эксплуатационный случай:

— - изгибающий момент

— - расчетная нагрузка

Ремонтный случай:

— - изгибающий момент

— - расчетная нагрузка

Выполняем расчет внецентренно сжатых элементов прямоугольного сечения.

При по формуле:

где — коэффициент сочетания нагрузок, равный 1;

— коэффициент надежности сооружения для первого класса, равный 1. 2;

— коэффициент условия работы, равный 1;

— коэффициент условия работы бетона, равный 1. 1;

— коэффициент условия работы арматуры, равный 1. 1

Для ремонтного случая подбираем тыловую арматуру:

где — ширина сечения;

— толщина защитного слоя;

— эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения;

— расстояние от точки приложения до равнодействующей усилий в арматуре;

— высота сжатой зоны сечения (бетона);

.

Задаем тыловую арматуру::

Принимаем арматуру 7 ш 40 в один ряд с расчетной площадью

Для эксплуатационного случая подбираем лицевую арматуру:

Задаем лицевую арматуру::

Принимаем арматуру 7ш18 расчетной площадью

4.6 Расчет стен камеры по предельным состояниям 2-ой группы.

1. Расчет по образованию трещин производим для лицевых граней элементов шлюза в пределах колебания уровня воды при нормативных нагрузках (расчет выполняется в соответствии с п. 6.2 СНиП 2. 02. 08−87).

Для внецентренно сжатых элементов расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси элемента производим:

где (при однорядном армировании);

;;.

— площадь приведенного сечения:

Приведенный статический момент сечения:

— высота растянутой зоны приведенного сечения:

Приведенный момент инерции:

— момент сопротивления приведенного сечения:

— коэффициент, учитывающий неупругую работу бетона растянутой зоны, определяемый по формуле:

где (по табл. 14 СНиП 2. 06. 08−87)

— расчетное значение сопротивления бетона на осевое растяжение, равное:

Проверяем выполнение условия образования трещин:

Условие выполнено — значит, сечение трещиностойкое и в расчетном сечении образование трещин исключено, соответственно расчет на раскрытие трещин не нужен.

2. Для расчета тыловых граней (ремонтный случай) проводим расчет на раскрытие трещин.

Проверяем расчетное сечение на глубину раскрытия трещин со стороны засыпки.

где — расчетная ширина раскрытия трещины, мм;

— допустимая ширина раскрытия трещины;

— коэффициент условий работы.

Определяем расчетную ширину раскрытия трещины по формуле:

где — коэффициент, принимаемый для внецентренно сжатых элементов, равный 1;

— коэффициент учета временного действия нагрузки, равный 1. 1;

— коэффициент, принимаемый при стержневой арматуре периодического профиля, равный 1. 0;

— напряжения в растянутой арматуре определяемое, определенное без учета сопротивления бетона растянутой зоны сечения:

— начальное растягивающие 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 стержней арматуры, равный.

Находим значение величины:

Допустимое значение раскрытия трещин. Условие выполняется.

4.7 Расчет неразрезного 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.

Предварительно определяем показатель гибкости:

где — модуль деформации грунта основания, для песка —;

— модуль упругости бетона, равный;

— полудлина основания днища, равная;

— толщина днища, равная.

Т.к. — гибкостью можно пренебречь, следовательно расчет ведем как для жесткого днища.

Действующие нагрузки на днище камеры

Нагрузки от стены

Вид нагрузки

Эксплуатационный случай

Ремонтный случай

нормативные

расчетные

нормативные

расчетные

вертик.

128. 948

119. 944

121. 935

120. 61

гориз.

-37. 083

-50. 474

156. 689

170. 246

момент

306. 362

-388. 935

956. 557

1039. 732

Горизонтальные силы

Вид нагрузки

Эксплуатационный случай

Ремонтный случай

нормативные

расчетные

нормативные

расчетные

E1

44. 8175

40. 336

E2

6. 125

6. 125

E3

73. 788

81. 167

E4

21. 125

21. 125

Равномерно распределенные нагрузки

Вид нагрузки

Эксплуатационный случай

Ремонтный случай

нормативные

расчетные

нормативные

расчетные

7. 65

7. 27

7. 65

7. 27

qвзв

-6. 5

-6. 5

-9. 5

-9. 5

15. 5

15. 5

0

0

qстен

11. 72

10. 9

11. 09

10. 97

сумма q

22. 62

22. 24

9. 24

8. 74

Боковая пригрузка от грунта

Вид нагрузки

Эксплуатационный случай

Ремонтный случай

нормативные

расчетные

нормативные

расчетные

qпр

27. 4

24,67

9,14

10. 05

x/l

x

Ординаты от единичных нагрузок

Ординаты расчетной эпюры от q

Ординаты расчетной эпюры от qпр

Ординаты расчетной суммарной эпюры реакций от всех нагрузок

Сила реакции основания

q=1

qпр=1

нормативная

расчетная

нормативная

расчетная

нормативная

расчетная

нормативная

расчетная

Эксплуатационный случай

1/16

0,6875

0,718

0,142

20,370

20,585

3,891

3,503

24,260

24,088

33,358

33,121

3/16

2,0625

0,725

0,14

20,568

20,786

3,836

3,454

24,404

24,240

33,556

33,329

5/16

3,4375

0,741

0,133

21,022

21,244

3,644

3,281

24,666

24,526

33,916

33,723

7/16

4,8125

0,769

0,123

21,817

22,047

3,370

3,034

25,187

25,082

34,632

34,487

9/16

6,1875

0,816

0,103

23,150

23,395

2,822

2,541

25,972

25,936

35,712

35,662

11/16

7,5625

0,909

0,07

25,788

26,061

1,918

1,727

27,706

27,788

38,096

38,208

13/16

8,9375

1,059

0,016

30,044

30,362

0,438

0,395

30,482

30,756

41,913

42,290

15/16

10,3125

2,263

-0,727

64,201

64,880

-19,920

-17,935

44,282

46,945

60,887

64,550

312,070

315,370

Ремонтный случай

1/16

0,6875

0,718

0,142

6,634

6,275

1,298

1,427

7,932

7,702

10,907

10,591

3/16

2,0625

0,725

0,14

6,699

6,337

1,280

1,407

7,979

7,744

10,971

10,647

5/16

3,4375

0,741

0,133

6,847

6,476

1,216

1,337

8,062

7,813

11,086

10,743

7/16

4,8125

0,769

0,123

7,106

6,721

1,124

1,236

8,230

7,957

11,316

10,941

9/16

6,1875

0,816

0,103

7,540

7,132

0,941

1,035

8,481

8,167

11,662

11,230

11/16

7,5625

0,909

0,07

8,399

7,945

0,640

0,704

9,039

8,648

12,429

11,891

13/16

8,9375

1,059

0,016

9,785

9,256

0,146

0,161

9,931

9,416

13,656

12,948

15/16

10,3125

2,263

-0,727

20,910

19,779

-6,645

-7,306

14,265

12,472

19,615

17,149

101,640

96,140

Момент I-I

Эксплуатационный случай

Ремонтный случай

сила

плечо

момент

сила

плечо

момент

M

-388,935

M

1039. 732

Р

119,944

1,750

-209,902

71,500

2,000

143,000

75,240

2,000

-150,480

R1

44,542

2,813

125,297

R1

-16. 985

2. 263

-38. 437

R2

32,927

1,438

47,349

R2

-3. 026

1. 059

-3. 205

R3

30,172

0,063

1,901

R3

-1. 82

0. 909

-1. 654

-431,770

773. 103

Момент II-II

Эксплуатационный случай

Ремонтный случай

сила

плечо

момент

сила

плечо

момент

M

-388. 935

M

1039. 732

Р

119. 944

9. 25

-1109. 482

116. 25

3. 75

-435. 938

qвзв

71. 5

5. 5

393. 25

75. 24

5. 5

-413. 82

R1

44,542

10,3125

459,337

R1

-16,985

10,3125

-175,158

R2

32,927

8,9375

294,285

R2

-3,026

8,9375

-27,045

R3

30,172

7,5625

228,174

R3

-1,82

7,5625

-13,764

R4

28,447

6,1875

176,017

R4

-1,079

6,1875

-6,676

R5

27,688

4,8125

133,250

R5

-0,658

4,8125

-3,167

R6

27,171

3,4375

93,401

R6

-0,434

3,4375

-1,492

R7

26,919

2,0625

55,521

R7

-0,288

2,0625

-0,594

R8

26,773

0,6875

18,407

R8

-0,239

0,6875

-0,164

-276. 063

0,000

-320,916

Проверяем условие равновесия балки:

Эксплуатационный случай: — - (выполняется)

Ремонтный случай: — - (выполняется)

После определения реакций основания и проверки условия равновесия при фактически действующих нагрузках (без учета боковых пригрузок строим для всех расчетных случаев эпюры изгибающих моментов).

Глава 5. Расчет прочности сечения днища. Подбор арматуры

Расчет прочности ведем по известным изгибающим моментам и нормативной силе. Величина определяется как алгебраическая сумма всех горизонтальных сил, действующих на стену и днище, и растягивающих усилий от полного фильтрационного противодавления в шве, где — напор воды со стороны растянутой грани, — толщина днища. Расчет прочности позволяет определить площадь поперечного сечения верхней (эксплуатационной) и нижней (ремонтной) арматуры.

5.1 Эксплуатационный случай

Расчет усилий для сечения II-II:

Расчет внецентренно растянутых элементов следует производить в зависимости от положения продольной силы по формулам для прямоугольных сечений:

Принимаем по СНиП 2. 06. 08−87:

— бетон марки с расчетным сопротивлением на сжатие и расчетным сопротивлением на растяжение;

— арматуру класса А-III с расчетным сопротивлением арматуры на продольное растяжение и расчетным сопротивлением на сжатие;

— коэффициент сочетания нагрузок, равный 1;

— коэффициент надежности сооружения для первого класса, равный 1. 2;

— коэффициент условия работы, равный 1;

— коэффициент условия работы бетона, равный 1. 1;

— коэффициент условия работы арматуры, равный 1. 1

Определим расстояние от точки приложения силы до равнодействую-щей усилий в арматуре:

— ширина сечения;

— толщина защитного слоя;

— эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения;

— расстояние от точки приложения до равнодействующей усилий в арматуре;

— высота сжатой зоны сечения (бетона);

.

Определим высоту сжатой зоны:

(задаем тыловую арматуру: ш,)

Принимаем

Принимаем арматуру шв 2 ряда расчетной площадью

5.2 Ремонтный случай.

Расчет усилий для сечения I-I:

Определим расстояние от точки приложения силы до равнодействующей усилий арматуре:

Определим высоту сжатой зоны:

(задаем лицевую арматуру ш,)

Принимаем

Принимаем двойное армирование (арматуру располагаем в два ряда): ш расчетной площадью

5.3 Расчет днища на образование трещин.

Расчет выполняется в соответствии с п. 6.2 СНиП 2. 02. 08−87.

Для Внецентренно сжатых элементов расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси элемента производим:

где (при однорядном армировании);

;;.

— площадь приведенного сечения:

Приведенный статический момент сечения:

— высота растянутой зоны приведенного сечения:

Приведенный момент инерции:

— момент сопротивления приведенного сечения:

— коэффициент, учитывающий неупругую работу бетона растянутой зоны, определяемый по формуле:

где (по табл. 14 СНиП 2. 06. 08−87)

— расчетное значение сопротивления бетона на осевое растяжение, равное:

Проверяем выполнение условия образования трещин:

Условие не выполнено — значит сечение не трещиностойкое и в расчетном сечении образование трещин не исключено, соответственно расчет на раскрытие трещин нужен.

5.4 Расчет днища на раскрытие трещин

;.

Проверяем расчетное сечение на глубину раскрытия трещин со стороны засыпки.

где — расчетная ширина раскрытия трещины, мм;

— допустимая ширина раскрытия трещины;

— коэффициент условий работы.

Определяем расчетную ширину раскрытия трещины по формуле:

где — коэффициент, принимаемый для внецентренно сжатых элементов, равный 1;

— коэффициент учета временного действия нагрузки, равный 1. 1;

— коэффициент, принимаемый при стержневой арматуре периодического профиля, равный 1. 0;

— напряжения в растянутой арматуре определяемое, определенное без учета сопротивления бетона растянутой зоны сечения:

— начальное растягивающие 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 стержней арматуры, равный.

Находим значение величины:

Допустимое значение раскрытия трещин. Условие не выполняется.

Список используемой литературы

1. СНиП 2. 06. 08−87. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. М. :ЦИТП Госстроя СССР, 1987.

2. СниП 2. 06. 01−86. Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования. М.: 1989.

3. Конспект лекций.

4. Методические указания к выполнению курсового проекта.

5. Михайлов А. В., Левачев С. Н., Колесников Ю. М., Статические расчеты камер судоходных шлюзов: Учеб. пособие. М. :МИСИ, 1989.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой