- •1.Общая характеристика природно-климатических условий в районе строительства
- •2.Выбор створа гидроузла и компоновка сооружений
- •2.1 Проектирование плотины из местных материалов
- •2.2Определение отметки гребня плотины
- •3.2Фильтрационный расчет
- •3.3Статический расчет откосов плотины.
- •3 Проектирование и расчет водозабора
- •3.2Гидравлический расчет водозабора
- •4 Расчет и проектирование водосброса
- •4.1 Гидравлический расчет отводящего канала
- •4.2 Конструктивный и гидравлический расчеты водосброса
- •4.3Статический расчёт водосброса
- •5 Проектирование и расчет водоспуска
- •Заключение
- •Литература
4.2 Конструктивный и гидравлический расчеты водосброса
Длина водосливного порога определяется из формулы пропускной способности водослива с тонкой стенкой:
49449\* MERGEFORMAT (.)
где - расчетный расход водосброса, м3/с;
m – коэффициент расхода;
H – напор на водосливном пороге, H= ;
- коэффициент подтопления.
Толщину стенки с конструктивных соображений принимаем , поэтому m=0,42. Коэффициент подтопления для по таблице принимаем =0,98. Тогда
м
Число нитей и размеры поперечного сечения водоотводящей трубы определяют на основании гидравлического расчета, из условия равенства H= -геометрического напора на сооружение и алгебраической сумме потерь напора hw в водоотводящей трубе. Отметка уровня воды в нижнем бьефе водосброса определится из условия м. Для создания более спокойного движения воды к шахте, отметка уровня воды в верхнем бьефе принимается на 0,2м выше водосливного порога.
В первом приближении назначаем одну нить трубы круглого сечения диаметром 1,4 м.
Площадь живого сечения одной нити:
Скорость движения воды в трубопроводе:
50450\* MERGEFORMAT (.)
Для обеспечения плавного входа потока в трубопровод, предусматриваем раструб dрастр=1,5
Коэффициент сопротивления на входе:
51451\* MERGEFORMAT (.)
Коэффициент сопротивления по длине трубопровода:
52452\* MERGEFORMAT (.)
Определяем длину отводящей трубы ковшового водосброса графо-аналитически. =236,5м
Гидравлический радиус:
м
Коэффициент сопротивления на выходе из трубопровода:
53453\* MERGEFORMAT (.)
Площадь живого сечения на выходе из трубопровода зависит от глубины воды в отводящем канале h=1,5м и ширины водобойного колодца. Как правило, ширину водобойного колодца назначают равную ширине портальной стенки ковша. Ширина портальной стенки ковша должна быть не менее ширины входного фронта сооружения:
54454\* MERGEFORMAT (.)
где d – внутренний диаметр (ширина) отводящей трубы;
n – число нитей трубопровода;
t – ширина разделительных стенок, t=1,0м;
a – конструктивный запас, обеспечивающий плавность входа потока в крайние трубы и надежность сопряжения трубы с оголовком, а=1,0м.
м
Площадь живого сечения на выходе из трубопровода:
м2
Тогда полные потери напора определятся как:
55455\* MERGEFORMAT (.)
Процент отклонения рассчитанного и принятого коэффициента расхода составит , что меньше допустимого =5%. Принимаем 1 нить трубы круглого сечения d=1.4м
Конструктивный расчёт водосброса
Входная часть представляет собой ковш из монолитного железобетона с толщиной стенок S=300мм, в основании ковша предусмотрен железобетонный фундаментный блок толщиной 600мм. Глубину ковша принимаем 3м, возвышение стенок ковша над поверхностью дна в подводящей выемке равна 1м. Транзитная часть представляет собой одну нить железобетонных раструбных напорных труб, которые укладываются с уклоном i=0.022. Гашение кинетической энергии потока в НБ осуществляется с помощью водобойного колодца расположенного на отметке 163,6м
4.3Статический расчёт водосброса
Расчёт предусматривает определение коэффициента устойчивости ковша на всплытие, т.е.
56456\* MERGEFORMAT (.)
Где: G1 – собственный вес ковша, кН;
G2 – вес решётки, кН;
G2=0.1∙G1, кН
Fтр – сила трения стенок ковша с грунтом, кН;
Wвзв – сила взвешивающего давления воды, кН.
Рис.7
Вес ковша определяем по формуле:
57457\* MERGEFORMAT (.)
где γб – объемная масса бетона, кН/м3;
a и b – внешние размеры ковша, равные соответственно 1,5 и 2 м;
h – высота стенки ковша, находящейся под поверхностью дна водоотводящей выемки, равная 2 м. Тогда по формуле (4.14) имеем:
Силу трения ковша о грунт вычислим по формуле:
58458\* MERGEFORMAT (.)
где fтр – коэффициент трения, равный 0,3;
59459\* MERGEFORMAT (.)
где Е – сила, действующая на ковш со стороны грунта в насыщенном состоянии. Здесь - объемная масса грунта, равная 11 кН/м3;
φн – угол внутреннего трения насыщенного грунта, равный 26,6˚. Тогда по формуле (4.16)
L0 – внешний периметр ковша, равный: L0=2∙(a+b)=2∙(1,5+2)=7м
Теперь определим Fтр по формуле (3.16):
Силу взвешивающего давления воды рассчитываем по формуле:
60460\* MERGEFORMAT (.)
где γв – объемная масса воды, равная 10кН/м3;
По полученным значениям сил определяем по формуле (3.14) коэффициент Квспл:
Так как фактический коэффициент устойчивости ковша на всплытие превышает допустимое значение [Квспл]=1,1, следовательно устойчивость ковша на всплытие обеспечена.