Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Расчет запаней


Расчет поперечной запани. Расчет производится при наличии материалов изысканий. Сюда входят данные о расчетной скорости течения в створе запани, глубине потока, его ширине, данные о колебаниях уровней в реке за время работы запани, задание на объем переходящего остатка леса в лесохранилище W.
Рассмотрим расчет запаней для молевого лесосплава. Расчет начнем с определения необходимой длины лесохранилища запани, исходя из объема хранения леса в пыже W, пользуясь зависимостью
Расчет запаней

Для определения толщины бревенного пыжа используют данные ЦНИИлесосплава по изучению ее в натуре.
Средняя толщина пыжа определяется по формуле
Расчет запаней

При определении толщины запанного пыжа tc в продольной лежнево-сетчатой запани при скоростях течения 2; 2,5; 3; 3,5 м/с необходимо fc умножить еще на коэффициент φ1, который зависит от коэффициента стеснения:
Расчет запаней

Значения величин t0c для поперечных запаней приводятся в табл. 17 в зависимости от скорости течения и глубины.
Расчет запаней

Для продольных запаней толщина пыжа дается в зависимости от степени стеснения пыжом русла реки ψ = bэ/b.
Следующим шагом расчета лежневой запани является определение действующих на запань сил от давления пыжа и потока и величины натяжения лежня.
Определение сил, действующих на запань от бревенного пыжа, ведется по методике, разработанной ЦНИИлесосплава.
Рассмотрим метод расчета сил давления на запань бревенного пыжа (при молевом лесосплаве).
Бревенный пыж в запани подвергается действию водного и воздушного потоков и одновременно взаимодействует с берегами по схеме, представленной на рис. 48. Бревенный пыж при этом уподобляется сыпучему телу, подверженному давлению воды на подводную часть и ветра -на надводную часть пыжа.
Расчет запаней

В пыже возникает влекущая сила Pa, от воздействия потока и ветра, действующая в направлении течения. Эта сила вызывает в пыже распорное усилие Pl, направленное нормально потоку, и силы трения Pll пыжа о берега. Силы трения уменьшают действие активной силы Pв, в результате чего запань подвергается действию только силы Рд, называемой действующей силой, равной
Расчет запаней

Исследованиями установлено, что расчетная длина пыжа Lp определяется зависимостью Lp = (6...8)bз. Это означает, что для расчета силы Pd имеет значение не вся длина пыжа Lп (она может быть очень большой), а только его активная часть, равная Lp = 8bз при скорости течения v ≤ 1,15 м/с и Lp = 6bз при v ≥ 1,20 м/с.
Численные значения коэффициента β полученные опытным путем, приведены в табл. 18.
Расчет запаней

Значения коэффициента β получены для русел с параллельными берегами. Непризматичность и извилистость русла учитывается введением коэффициента β’. Тогда формула (197) приобретает вид
Расчет запаней

Для различных русел значения коэффициента β’ принимают такими:
- призматическое параллельное русло β’ = 1,0;
- призматическое извилистое русло при расположении запани непосредственно за поворотом β’ = 0,8...0,9.
Сужающееся русло в направлении течения на участке протяженностью не менее 1/4 ширины реки в зависимости от угла сужения а° (при этом извилистость русла не учитывается):
Расчет запаней

При гидравлических расчетах, связанных со стеснением реки пыжом, энергетическое состояние потока учитывают «параметром кинетичности», который представляется в виде
Расчет запаней

Энергетические состояния равнинных, горных и полугорных рек различают по параметру кинетичности:
- для запаней, устанавливаемых на равнинных реках в условиях сравнительно малых скоростей течения, параметр кинетичности имеет величину Пк ≤ 0,03;
- для запаней, устанавливаемых на горных и полугарных реках в условиях больших скоростей, параметр кинетичности Пк ≥ 0,03.
По методике расчета лежневой запани, разработанной ЦНИИлесосплава, величину активной силы Pa действия пыжа на запань определяют по формуле
Расчет запаней

Исследованиями, выполненными в ЦНИИлесосплава, установлено, что удельное давление потока на пыж тп зависит от скорости течения потока в период формирования пыжа, средней глубины реки h и длины пыжа Lп, численные значения тп приведены в специальной литературе. Удельное давление пыжа можно определить по эмпирической формуле
Расчет запаней

Расчет запаней

Удельное давление пыжа тп' при Lп = 700 м может быть определено также по формуле
Расчет запаней

Учитывая, что р = 1000 кг/м3 и ζ = 0,0041 м-1, формулу (204) можно записать так:
Расчет запаней

Таким образом, значение нагрузки, передающейся на запань, можно определить по формуле
Расчет запаней

При больших скоростях течения потока на запань действуют значительные силы от давления пыжа. С целью их уменьшения устраивают в русле перед запанью пыжедержатели либо в виде многорядных плиток, укрепленных на якорях, либо в виде ряжевых опор. В этом случае действующая нагрузка на запань определяется по формуле
Расчет запаней

Формула (209) применяется при расстоянии между пыжедержателями в поперечном створе, равном не менее пятикратной длине бревен.
Нагрузка на каждый пыжедержатель определяется по формуле
Расчет запаней

Расчет запаней

Определение сил, действующих на запань при приеме леса в пучках, осуществляется при обеспечении однорядности пыжа, которая достигается из условия v < vкр (см. формулу (186)). Сила, действующая на запань при приеме в нее пучков, может быть определена из следующего уравнения:
Расчет запаней

В отдельных случаях поперечные запани монтируют в зимний период на льду в расчете на пропуск весеннего ледохода и приема лесоматериалов в запань вслед за ледоходом.
Для свободного пропуска льда наплавным элементам запани - металлическим понтонам или деревянным клеткам - придают обтекаемую форму лобовой части, чтобы во время пропуска льда избежать лобового удара и создания ледяного затора. Запани, смонтированные на обтекаемых наплавных элементах, должны быть лежнево-сетчатые. Нижняя ветвь лежня с лесоприемной сеткой сбрасывается в воду уже после ледохода, потому что она предназначена только для задержания леса и улучшения устойчивости наплавной части запани в процессе формирования пыжа.
Давление льда на запань при пропуске его под наплавной частью определяется по формуле
Расчет запаней

Целью расчета лежня поперечной запани является определение усилий, возникающих в лежне, передаваемых на опоры, а также диаметра и числа стальных канатов. Многочисленными опытами и наблюдениями за работой запани в лабораторных и производственных условиях установлено, что для расчета можно лежень принимать провисающим по дуге окружности, а нагрузку на лежень Pп - направленной радиально и распределенной равномерно по лежню. Эту нагрузку принимают равной действующей нагрузке Pд, отнесенной к единице ширины реки в районе запани:
Расчет запаней

Для определения натяжения лежня T вырезаем из него отрезок и проектируем действующие силы на ось у-у (см. рис. 49), в результате получаем уравнение
Расчет запаней

Учитывая, что при малых значениях dφ существует равенство sin φ/2=φ/2, а также выражая ds через r, то есть ds = r dφ, приходим к следующей зависимости для натяжения лежня:
Расчет запаней

Выразим отношение r/b3 через отношение стрелы провеса f к ширине реки b3 в районе запани и обозначим это отношение через α = f/b3.
Из треугольника OBC (см. рис. 50) находим
Расчет запаней
Расчет запаней

Численные значения коэффициента К в зависимости от α, L/b3 и угла φ0 между касательной к лежню и берегом приведены в табл. 20.
Расчет запаней

Анализ данных табл. 20 показывает, что с увеличением а натяжение лежня уменьшается, а длина увеличивается. Из условия расхода металла наиболее экономична запань со стрелой провеса f = 0,3b3. При этом длина лежня L = 1,23b3 без учета длины лежня на берегах - за пределами уреза воды.
Для лежней принимают канаты диаметром от 30 до 60 мм. Число канатов определяют по зависимости
Расчет запаней

При расположении лежня в две ветви натяжение верхней ветви лежня определяют по формуле
Расчет запаней

В этих формулах tп - подводная толщина лыжа (рис. 51) у запани (определяется по табл. 21), м; Iп - расстояние между подвесками (принимают не более 0,5 длины сплавляемых бревен), м; а - возвышение верхней ветви лежня над водой при формировании пыжа, м, принимают в зависимости от конструкции плитки:
деревянные плитки с вертикальной лобовой гранью - 0,00;
деревянные плитки с наклонной лобовой гранью, двухрядные - 0,35;
то же, трехрядные - 0,55;
металлические понтоны с наклонной лобовой гранью - 0,60.
Длину подвесок Sп определяют по формуле
Расчет запаней

Расчет продольной запани. Так как продольные запани состоят из двух частей - продольной и поперечной, то расчет сил, действующих на запань, производят раздельно для каждой ее части. За расчетную скорость течения воды vp принимают среднюю бытовую скорость течения только той части потока, которая занята лесохранилищем.
Расчет запаней

Считая, что коэффициент шероховатости и уклон одинаковы для всего сечения, расчетную скорость определяют по зависимости
Расчет запаней

Расчет поперечной части продольной запани выполняется аналогично расчету обычной поперечной запани: вначале определяют внешнюю силу воздействия пыжа на запань, а затем натяжение лежня, по которому подбирают число и диаметр канатов лежня и опоры для их крепления. Давление пыжа на поперечную часть продольной запани определяют по формуле
Расчет запаней

Величина тп зависит от скорости течения v, глубины реки h, расчетной длины пыжа Lр и коэффициента стеснения живого сечения потока ψ, равного отношению расхода воды Qз в части живого сечения лесохранилища bз к общему расходу реки Q.
При форме русла, близкой к прямоугольной, можно принимать ψ = b3/b (где b - ширина реки, м), а величину Tп определить по формуле
Расчет запаней

Расчетное удельное давление пыжа на продольную часть (рис. 52) запани на погонный метр длины подсчитывают для трех поперечных сечений пыжа, удаленных от створа поперечной части запани на расстояния 50, 100 и 200 м, по формуле
Расчет запаней

В этих-формулах рп - удельное давление на продольную часть запани при ширине лесохранилища b3 = 50 м и степени стеснения пыжом зеркала реки ψ = 0,5, определяемое графически или по таблице; η - коэффициент, учитывающий фактическую ширину лесохранилища b3 и степень стеснения ψ, определяемый графически или по таблице.
Расчет запаней

Пятовой и головной выносы рекомендуется располагать под углом 20...25°, а все промежуточные выносы - под углом 38...45° к оси продольной запани. Отдорные опоры устанавливаются под углом 90° к направлению выносов. При гибких запанях силы, действующие в точке закрепления выноса (рис. 53), в зависимости от величины стрелы провеса звена запани могут быть различны как по величине, так и по направлению, поэтому расчет всех выносов рекомендуется производить графическим способом.
Расчет запаней

Расчет отдорного крепления у головной и пятовой опор выполняется также графически (рис. 54). Количество опор и места расположения их определяются в зависимости от величины и направления сил, действующих на опорные плитки от натяжения закрепленных на них тросов.
Расчетное усилие в шейме отдорного крепления определяют по формуле
Расчет запаней

Расчет запаней

Для практических расчетов иногда пользуются формулой
Расчет запаней

При скоростях течения v ≥ 1,75 м/с применяют сетчатые продольные запани. Расчет их приводится в «Инструкции по изысканиям, проектированию, строительству и эксплуатации запаней».

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: