- •3.6. Лесопропускная способность расчётных лимитирующих створов реки.
- •Значения коэффициента в зависимости от ширины реки.
- •Расчёт лесопропускной способности реки.
- •3.7. Организация работ на сброске и проплаве лесоматериалов.
- •Расчёт потребности механизмов и рабочих на сброску лесоматериалов.
- •3.8. Разработка совмещённого графика лесосплава.
- •Расчёт поперечной запани.
- •4.1 Определение длины пыжа.
- •Средние гидравлические характеристики реки в створе запани (6 мая – начало заполнения запани, по гидрографу створа запани (рис.1,7))
- •Значение длины пыжа.
- •4.2. Выбор типа запани, расчёт сил действующих на запань.
- •Гидравлические характеристики в створе запани при р – 10 %.
- •4.3. Выбор креплений запани (опор и лежней).
Значение длины пыжа.
Таблица 4.3
Р % |
tс0 |
Lп' |
|
tс |
Lп |
50 90 |
0,83 0,81 |
3927 4024 |
0,92 0,92 |
0,76 0,75 |
4288 4346 |
Расстояние от запани до устья притока 5 км (по заданию). В расчёте
Lп = 4,35 км 5 км, что обеспечивает достаточную ёмкость молехранилища.
4.2. Выбор типа запани, расчёт сил действующих на запань.
Расчёт силы давления пыжа на запань следует вести для гидравлических характеристик реки в створе запани соответствующим максимальному расходу воды 10% обеспеченности. По расчётным результатам расхода воды Q (формуле 1.7) и данным гидравлических характеристик (рис.1.4) в створе запани, имеем основные параметры по данным примера, которые целесообразно изложить по форме табл.4.4.
Гидравлические характеристики в створе запани при р – 10 %.
Таблица 4.4
Р, % |
Q, м3 / с |
V, м / с |
вз, м |
h, м |
10 |
353,94 |
0,94 |
68 |
3,1 |
При скорости течения V >0,75 м / с принимаем лежнево-сетчатую запань. Сила давления пыжа на запань определяется по зависимости (3.стр.100):
Рд = Lр вз (τ п + τв )ββ1 (4.4)
где Lр – расчётная длина пыжа. При Lп < 8 вз , принимается Lр = Lп ,
при Lп > 8 вз , Lр = 8 вз
вз – средняя ширина реки в пределах расчётной длины пыжа;
τ п – среднее удельное давление потока на единицу площади пыжа;
τ в – среднее удельное давление ветра на единицу площади пыжа;
β – коэффициент, учитывающий взаимодействие пыжа с берегами, зависящий от отношения Lр / вз;
β1 – коэффициент учитывающий извилистость русла.
В курсовой работе принимается β1 = 1,;
τ п определяется по формуле (3.стр.100): τ п = τ п' φ τ (4.5)
где τ п' – удельное сопротивление потока на пыж при частном значении Lп = 700, м (3.стр.100);
φ τ – поправочный коэффициент, зависящий от длины пыжа, имеющий значения:
Lп |
100 |
300 |
500 |
700 |
1000 |
2000 |
φ τ |
1,75 |
1,30 |
1,05 |
1 |
0,80 |
2,57 |
τ в определяется по формуле: τ в = ξв ρв Vв2 / 2 (4.6)
где ξв – опытный безразмерный коэффициент, зависящий от скорости ветра, ξв = 0,023;
ρв – плотность воздуха, ρв = 1,3;
Vв – скорость ветра, Vв = 12 м / с.
В данной работе:
Lр = 8 вз = 8 * 68 = 544 м
τ п' = 22 Па ; φ τ = 1,03; τ п = 22 * 1,03= 22,66 Па
τ в = 0,023 * 1,3 * 122 / 2 = 2,15 Па
β = 0,35 (3.стр.105)
Рд = 544 * 68 (22,66 + 2,15) 0,35 * 1 = 321220 Н = 321,2 кН
4.3. Выбор креплений запани (опор и лежней).
Натяжения лежня запани определяем по зависимости (3.стр.103):
Т = К Рд (4.7)
где К – коэффициент зависящий от стрелы провеса лежня f, принимается по таблице 19, (3.стр.104). Рекомендуется значение f = 0,3 вз , при этом длина лежня в пределах запани
L = 1,23 вз , коэффициент К = 0,57.
Т = 0,57 * 321220 = 183095,4 Н
Расчётное натяжение лежня определяется по зависимости (3.стр.104):
Тр = 3 Т (4.8)
3 – коэффициент запаса принимаемый для лежней
Тр = 3 * 183095,4 = 549286,2 Н
При лежнево сетчатой запани натяжение верхней ветви лежня Тв ,
определяем (3.стр.104): Тв = Тр (0,7tп / (d + tп)) (4.9)
где tп – подводная толщина пыжа у запани, принимается по таблице 20,
tп = f(V,h) (3.стр.105);
d – возвышение верхней ветви лежня над водой, в зависимости от конструкции плитки запани, d = 0,35 (3.стр.104);
Тв = 549286,2 (0,7 *1,5/ (1,5+0,35)) = 311757,0 Н
Натяжение нижней ветви лежня Тн:
Тн = Тр – Тв = 549286,2 –311757,0 = 237529,2 Н
Для лежней принимают канаты диаметром от 30 до 60 мм.
Число канатов определяем по зависимости (3.стр.104):
I = Тр / R (4.10)
R – разрывное усилие каната.
Расчётное натяжение в подвесках Тр.пд определяем по эмпирической зависимости (3.стр.104): Тр.пд = 0,21 Руд lп (4.11)
где Руд – удельное натяжение лежня приходящееся на 1 м его длины в пределах речной части: Руд = Тр / Lрч (4.12)
где Lрч = 1,23 вз, Lрч = 1,23 * 68 = 83,64 м
Руд = 549286,2/ 83,64 = 6567,3 Н на погонный метр;
lп – расстояние между подвесками. Принимается не менее 0,5 длины сплавляемых лесоматериалов: lп = 4,5 / 2 = 2,25 м
Тогда Тр.пд = 0,21 * 6567,3 * 2,25 = 3103,0 Н
Выбор канатов:
-
верхняя ветвь лежня имеет расчётное натяжение
Тр.в = 311757,0 Н = 311,8 кН
-
нижняя ветвь имеет Тр.н = 237529,2 Н = 237,5 кН
Принимается лежень: верхней ветви – канат стальной, двойной свивки,d=28мм; типа ЛК – Р, конструкции 6 х 16 (1 + 6 + 6 / 6) + 1 о.с. по ГОСТ 2688 – 80, маркировочная группа проволоки 1764 мПа, масса 1000 м – 2911кг, разрывное усилие 430 кН > 312 кН, что удовлетворяет существующим нормативам.
Нижняя ветвь – канат стальной d=24мм, двойной свивки, типа ЛК – Р конструкции 6 х 19 (1 + 6 + 6 / 6), ГОСТ 2688 – 80, маркировочная группа по временному сопротивлению разрыву 1700 мПа. Разрывное усилие
311 кН > Тр.н =237,5 масса 1000 м – 2110 кг.
Длина лежня определяется по формуле: Lл = 1,23 вз + 100 + 20 (4.13)
где 100 и 20 м – расстояние от уреза воды до опор и концов закрепления на анкере: Lл = 1,23 * 68+ 100 + 20 = 203,64 м
-Канат для подвесок, при Тр.пд =3846 Н = 4 кН
Принимаем канат стальной, d = 18 мм (меньше не допускается для запаней), двойной свивки, типа ЛК – Р, конструкции 6 х 19 (1 + 6 + 6 / 6), ГОСТ 2688 – 80, маркировочная группа по временному сопротивлению разрыву 1600 мПа, масса 1000 м – 1220 кг, разрывное усилие 169 кН > 4,0 кН.
Длина подвесок определяется по формуле (3.стр.105):
lпод = 1,57 (tп + d) (4.14)
lпод = 1.57 (1,5 + 0.35) = 2,91 м
Количество подвесок: nпод = 1,23 вз / lм.пд
lм.пд = расстояние между подвесками, lм.пд = 2,25 м
nпод = 1,23 * 68 / 2,25 = 37 шт
Наплавные элементы и береговые опоры. Принимаем две береговые анкерные опоры, т.к. берег незатопляемый, в качестве опоры принимаем анкерно-стенчатую.
Высота опорной стенки hс определяется по зависимости (3стр.114):
Hс = (4.15)
где m – коэффициент запаса устойчивости, m = 1,75;
Рг – нагрузка на опору, определяется как значение натяжения лежня,
Т = 493733 Н;
ρг – плотность грунта кг / м3, ρг = 1900;
λп – коэффициент пассивного отпора грунта (3.стр.113);
λп = tq2 (π / 4 + φ / 2) (4.16)
φ – угол внутреннего трения грунта, φ = 400
λп = tq2 (45 + 40 / 2) = 4,62
lст – длина стенки (анкера), lст = 6 м;
вт – ширина траншеи, вт = 1,2 м.
hс = = 1,76 м.
Диаметр стоек определяется по формуле (3.стр.114):
dст = 0,71 (4.17)
где 102 * 10 5 Н/м– допускаемое натяжение древесины (сосна) на изгиб
dст = 0,71 = 0,08 м
принимается dст = 0,1 м.
Размеры анкера. Анкер рассчитывают как балку лежащую на двух опорах и нагруженную сосредоточенной нагрузкой Рг.а , с расчётным пролётом балки lр.
Момент сопротивления анкера Wа , определяем
Wа = Ммах / 102 * 10 5 (4.18)
Ммах = Рг.а lр / 4
где Рг.а – нагрузка на анкер, Рг.а = 1,75 Тлеж =1,75 * 183095,4= 320417 Н
lр – расчётный пролёт балки (анкера), (3.стр.114):
lр = (lа + 2 вп) / 6
где lа – длина анкера, lа = 6 м;
вп – ширина призмы, вп = 6 м.
lр = (6 + 2 * 6) / 6 = 3 м
Ммах = 320417 * 3 / 4 = 240312,7 Нм Wа = 240312,7/ 102 * 105 = 0,024 м 3
При круглом сечении анкера, момент сопротивления W,
W = 0,1 d 3
0,024 = 0,1d 3 , d = = 0,62 м
При квадратном сечении анкера: W = d 3 / 6
0,024 = d 3 / 6 , d = = 0,52 м
Наплавные сооружения запани – плитки. Принимаем двухрядные запанные плитки размерами 4,5 х 6,5 м.
Количество плиток nпл определяем: nпл = 1,23 * 68/ 4,5 = 19 шт
где 68 – ширина реки в створе запани;
1,23 – удлинение лежня в русловой части за счёт стрелы прогиба “f ”;
4,5 – ширина запанной плитки .