6. 

7. 4. Проектирование и расчет водосброса

8. В состав входит:

9. - ковш,

10. - водоотводящий трубопровод,

11. - устройство для гашения кинетической энергии потока,

12. - водоотводящий канал.

13. 4.1 Гидравлический расчет водоотводящего канала

Водоотводящий канал устраивается за водосбросом и отводит воду в русло реки.

Полученное сечение канала принимаем прямоугольным. Гидравлический расчет заключается в определении параметров поперечного сечения канала.

Исходные данные:

1. Расчётный расход: Q_p=12 м³/с

2. Уклон дна: i=0,025

3. n=0,0225

4. m=1,5

Гидравлический расчет канала ведем по методу Агроскина:

- Назначаем глубину наполнения канала h=1.0 м.

;

где: m_o = 2-m =2-1,5 = 2,106м

м³/с

По таблице приложения 2 [4] определяем = 0,55

Берём

По приложению =1,76

Примем стандартную ширину канала по дну b = 1 м. и произведём перерасчёт h:

=1,82 и m = 1.5

Находим = 1,84

Рассчитанные размеры канала должны выполнять условие:

V_разм – скорость размыва:

V_разм = К∙ Q^0,1 = 0,53∙ 12^0,1 = 0,68 м/с

м/с

Условие не выполняется, фактическая скорость больше скорости на размыв, поэтому в соответствии с рекомендациями табл. 5 [2] предусматриваем крепление дна и откосов сборными ж/б плитами.

Рис. 4.1.1. К гидравлическому расчету водоотводящего канала.

4.2 Гидравлический расчёт входной части водосброса

Исходные данные:

1. Расчётный расход: Q_p=11,0 м³/с

2. Расчётный напор на гребне водослива ковша: H=0,75 м

3. Толщина стенки шахты t=0,3м.

Рис. 4.2.1. Схема для расчета водосброса.

Определяем длину водосливного фронта шахты:

где: 1,25 – коэффициент, учитывающий возможность засорения решётки

K – коэффициент, учитывающий стеснение потока решёткой

K=(a+c)/a=(0,04+0,01)/0,04=1,25

– коэффициент подтопления водослива, табл.6 [2]: =0,973

m – коэффициент расхода(для водослива с тонкой стенкой) по [4], m=0,42

м.

Принимаем очертание шахты в плане прямоугольным (b=2,0м.; a=5,97м.)

Рис. 4.2.2. К гидравлическому расчету водоотводящего канала.

4.3 Гидравлический расчёт транзитной части водосброса

Исходные данные:

Расчётный расход: Q_p=12,0 м³/с

Расчётный напор Z= НПУ+h_П - НБ=125,1+0,2-123,2=2,1м.,

где НБ= Д-0,5=123,7-0,5=123,2м.

Материал труб- железо-бетон(Ж/Б)

Длина транзитной части водосброса:

l_т=[(_г.п.- ₁)(m₁+m₂)+b_гр)]/Cos30=[3,04(3+2,5)+10]/0,866=28,87 м

Назначаем количество нитей напорных трубопроводов n=2 и диаметр трубы d_T=1,2м.

Определяем скорость движения воды в трубопроводе:

м/с

где : w

Определяем суммарные потери напора на сооружении:

_вх=0,5

_дл=

_вых= (4.1)

L_П= (4.2)

h_f= (4.3)

Cуммарные потери напора на сооружении h_f меньше расчётного напора Z=2.1м.( расхождение )

В итоге принимаем 2 нити труб шахтного водосброса диаметром 1,2м.каждая.

4.4 Статический расчёт шахтного водосброса

Рис. 4.3. К статическому расчету ковша

P1 – собственный вес ковша и фундамента, кН

P2 – вес сороудерживающей решётки, кН

P3 – сила трения стенок ковша и грунта, кН

w – сила взвешивающего давления воды на ковш, кН

Статический расчёт ковша заключается в определении коэф. устойчивости на всплытие, который равен:

(4.4)

=25 кН/м3;

Р2 принимаем равной 30% от Р1: Р2 =0,3757,87=227,36 кН

Сила трения грунта о стенки ковша определяется величиной действующего активного давления влажного грунта(Еа) .

P3= (4.5)

L=2(a+b)=2(2,8+6,77)=19,14 =0,4

(4.6)

кН/м2

h- мощность грунта за стенками ковша, h=175,9 – 173,6= 2,3м

φ- угол внутреннего трения влажного грунта за стенками ковша, φ=21ْ

γнас=11,25 кН/м3 – объемная масса грунта за стенками ковша.

P3=0,46319,14=482,33 кН

К опрокидывающим силам относятся действия взвешивающего давления.

∑W= Sосн(НПУ-1)=18,95610(125,1-121,8)=625,55 кН

Sосн=2,86,77=18,956 м2

Kвспл > [Кдоп] = 1,1 , следовательно ковш будет устойчив к всплытию.