Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Донской И.П. Водный транспорт леса учебник

.pdf
Скачиваний:
13
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
13.03 Mб
Скачать

Расчетное натяжение в подвесках сетчатой запани Тл, располо­ женных по длине запани на расстояниях а, определяют из условия равновесия гибкой нити при равномерно распределенной единич­ ной нагрузке д = рц,а по формуле

(183)

где / — стрела провеса; принимая, по опытным данным, / = 0,67 /п , можно получить

П = 0,2 рд с.

(184)

§6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ПЫЖА

ВПРОДОЛЬНОЙ ЗАПАНИ

Длина пыжа L n в продольной запани определяется по той же формуле (160), что и для поперечной запани,

7 _ ^ Р °

где Ь

и л л

средняя ширина лесохраинлища, ограниченного продоль­ ной частью запани и берегом;

средняя

осадка

пыжа

в

продольной

запани,

зависящая

от и,

h

и L n ,

а

также

от

степени стеснения

пыжом

жи­

вого

сечения

реки, характеризуемом

величиной я|> =

—,

где b

 

ширина

реки,

пли

величиной

ip = — , равной

Ь

 

от-

Q

ношению расхода воды в части живого сечения в зоне лесохраинлища к общему расходу реки Q.

Для определения средней осадки пыжа в продольной запани

пользуются эмпирической зависимостью

 

 

 

 

 

 

 

=ФФ1Фг<°.

 

 

 

(185)

где

' с

-средняя осадка пыжа, м, в продольной запани в зависи­

мости от

v и h при L n = 700,«, г|) = 0,5

и ро = 0,7.

Значения

 

 

 

 

Сдаются

в табл. 20;

 

 

 

 

Таблица 20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Значения средней

осадки

пыжа

fic

 

Скорость

 

З н а ч е н и я fi

в зависимости

от

Л, м

 

течения

 

 

 

 

 

 

 

v,

м/сек

 

 

 

 

 

 

 

 

0,50

0,49

0,51

0,53

0,55

0,57

0,58

 

0,75

"0,75

0,80

0,86

0,93

0,99

1,04

 

1,00

1,01

1,14

1,25

1,37

1,50

1,65

 

1,50

1,35

1,58

1,80

1,98

2,20

2,37

 

2,00

1,76

2,02

2,45

2,70

2,94

3,22

 

2,50

1,88

2,17

2,77

3,24

3,38

3,90

 

3,00

2,20

2,57

3,20

3,67

 

 

 

3,50

2,45

2,85

3,55

4,10

 

 

160

Ф поправочный

коэффициент,

зависящий

от

L n

. Значения ср

приведены на

стр. 152.

 

 

 

 

cpi — поправочный

коэффициент,

зависящий

от

степени стесне­

ния пыжом ширины реки \\> и скорости течения

и; значения

Фь приводятся в табл. 21;

 

 

 

Таблица. 21

 

 

 

 

 

Значения поправочного

коэффициента

cpt

 

 

Скоростк о р о с ть течения

V, м'сек

З н а ч е н и я <р, D

зависимости

 

от

 

 

0,2

0,3

0,4

0,5

Скорость

З н а ч е н и я <р, в

зависимости

 

ОТ

1|)

 

течения

 

 

V, м.сек

0,2

0,3

0,4

0,5

 

0,50

0,93

0,98

0,99

I

2,0

0,57

0-.75

0,90

1,0

0,75

0,80

0,91

0,96

1,0

2,5

0,53

0,75

0,90

1,0

1,0

0,77

0,84

0,92

1,0

3,0

0,51

0,75

0,90

1,0

1,5

0,65

0,78

0,90

1 ,о

3,5

0,50

0,75

0,90

1,0

фг — дополнительный поправочный коэффициент, учитывающий утолщение пыжа в лежнево-сетчатой продольной запани, применяемой при скоростях течения v>2 м/сек; значения Ф2 приводятся ниже

i)i

0,2

0,3

0,4

0,5

ц\,

1,90

1,45

1,20

1,10

§ 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ПРОДОЛЬНУЮ ЗАПАНЬ, И ЕЕ РАСЧЕТ

Силы, действующие на поперечную и продольную части про­ дольной запани, определяют раздельно.

Давление пыжа на поперечную часть продольной запани вычис­ ляют по формуле

 

 

Р д - р 6 л 1 р ( т п

+ тв ),

 

 

(186)

где

|3 — коэффициент, учитывающий

взаимодействие пыжа с бе­

 

 

регом и продольным боном; значения р определяют по

 

 

табл. 16;

 

 

 

 

 

 

 

6 л

— ширина лесохранилища;

L P = L„,

 

 

 

 

L p

— расчетная длина

пыжа;

 

если

действительная

 

 

длина пыжа L n < 8

Ь л и

L p = 8 ЬЛ,

если

действительная

 

 

длина пыжа Ьп>8

Ьл;

 

 

Н/м2;

 

 

Тп — удельное давление потока на пыж,

 

 

т в

— удельное давление ветра на пыж,

Н/м2.

 

Как показали опыты ЦНИИ лесосплава, удельное давление по­

тока

на пыж т п в продольной запани

зависит

от скорости течения

v в

период формирования пыжа, средней глубины реки h в преде­

лах

лесохранилища, длины пыжа Ьп и степени стеснения

живого

сечения потока Мр.

 

 

Величину т п определяют по формуле

 

 

т ^ т д а ; ,

(187)

161

где т' п — удельное давление

потока на

пыж в зависимости от v

и h при частном значении

L n = 700 м и г|) = 0,5;

 

т)1 — поправочный коэффициент, зависящий от длины п ы ж а £ п ;

т]2 — поправочный

коэффициент, зависящий от степени стес­

нения пыжом живого сечения потока \\>.

 

 

 

Численные

значения

 

коэффициента r|i В зависимости от длины

пыжа L n приводятся ниже

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L u

 

 

100

300

500

 

700

1000

2000

 

ili

 

 

2,20

1,30

1,10

1,0

0,92

0,86

 

Численные значения

 

коэффициента

 

приводятся

ниже

 

г|)

0,2

 

0,3

 

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

г|2

0,52

0,69

0,85

1,0

1,18

1,36

1,60

1,80

2,40

Удельное

давление

потока

на

пыж т' п

в продольной

запани

в зависимости от v, h

 

при

L n = 700 м

и

oj?=0,5

определяется по

формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

= ^ ,

 

 

 

 

 

 

(188)

где £ — опытный безразмерный коэффициент сопротивления пыжа, зависящий от осадки пыжа tc,

или по формуле

 

 

 

Т- =

ЪЬР*.= &

 

P*t

 

 

 

(189)

где

£' =

г

опытный коэффициент

сопротивления

пыжа,

отнесен­

ие

 

 

 

ный к 1 м его осадки

tc;

величина

имеет

размер-

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ность — .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м

опытных

данных

ЦНИИ

лесосплава

 

В результате обработки

для

величин т п и tc по формуле (189), приведенной

к виду

 

 

 

 

 

tcpv2

 

 

 

 

 

(190)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

коэффициент

сопротивления пыжа,

отнесенный

к 1 м его

осадки,

оказался

величиной постоянной, равной £' = 0,017.

 

 

 

 

Подставляя значения

в формулу

(189), получим

расчетную

зависимость для определения удельного давления потока

на пыж

при частном значении L n = 700 м и i|) = 0,5

 

 

 

 

 

 

 

т ; = 0,017/с -^-,

 

 

 

(191)

или, учитывай, что — =500

,

 

 

 

 

 

 

 

J

 

2

м*

 

 

 

 

 

 

т / = 8 , 5 / у .

(192)

Подставляя в формулу (187) значение т'п , получим расчетную за­ висимость для определения удельного давления потока на пыж в зависимости от tc, v, L n , ф:

т„ =

8,5л1Л4 ^я .

 

 

 

(193)

Удельное давление пыжа

на

продольную часть

запани

рн

на

1 пог. м запани определяют для трех поперечных сечений

пыжа,

удаленных от створа поперечной части запани на расстоянии

/ = 50,

/=100 и / = 200 м по формуле

 

 

 

 

 

 

 

Ptt = Wa,

продольную

часть

(194)

где р'п — удельное давление

пыжа на

запани

при ширине,лесохранилища £>л

= 50 м и степени

стеснения

пыжом зеркала реки

= 0,5; определяется

по

табл. 22;

 

 

 

 

 

Таблица

22

Скоростк о р о с ть течения v, м!сек

 

Значения

рп

 

 

Ш и р и н а

Значен lie

р п . /;

Н'м, при глубине,

Л, .к

л е с о х р а -

 

 

 

 

ннлнщп

 

 

 

 

Ьл, м

3

4

5

б

 

 

50

0,20

0,30

0,40

0,50

0,5

100

0,12

0,20

0,30

0,40

 

200

0,08

0,15

0,20

0,25

 

50

0,45

0,65

0,80

1,00

1,0

100

0,30

0,50

0,65

0,80

 

200

0,20

0,30

0,45

0,60

 

50

0,85

1,20

1,55

1,90

1,5

100

0,65

1,00

1,25

1,50

 

200

0,40

0,60

0,80

1,10

 

50

1,70

2,40

3,00

3,50

2,0

100

1,40

1,90

2,40

2,90

 

200

0,80

1,25

1,70

2,20

 

50

3,30

4,60

5,80

7,0

2,5

100

2,80

3,80

4,80

5,8

 

200

2,20

3,10

4,00

5,0

т) — коэффициент, зависящий от ширины лесохранилища и сте­ пени стеснения зеркала реки ah; определяется по табл. 23.

Ширина л е с о х р а н и ­ лища Ь„, м

 

Значения

т) = /: (6л ,

 

 

 

Таблица 23

 

 

 

 

 

 

З н а ч е н и е

т) в

зависимости

от

степени

стеснения

 

 

 

 

зеркала

реки тр

 

 

0,2

0,3

0,4

0,5

|

0,6

0,7

0,8

50

0,52

0,69

0,85

1,00

1,18

1,36

1

60

100

1,04

1,38

1,70

2,00

2,36

2,72

3

20

150

1,56

2,07

2,55

3,00

3,54

4,08

4,80

200

2,08

2,76

3,40

4,00

4,72

5,44

6

00

163

Суммарное удельное давление пыжа от воздействия потока и ветра на продольную часть запани

 

Р = Рп +

Рв.

(195)

где р в — удельное

давление пыжа

на 1 пог. м

продольной части

запани

от воздействия

ветра, кН/м;

определяется по

табл. 24.

Таблица 24

Значения рв , в зависимости от скорости ветра и ширины лесохранилища

Ширини р и на л е с о х р а н и ­ лища Ьл, м

З н а ч е н и я p D ,

кЩм, в

зависимости от vB,

 

м сек

8

12

18

50

0,06

0,09

0,14

100

0,12

0,18

0,28

150

0,18

0,27

0,42

200

0,24

0,36

0,56

При установке гибкой продольной запани наибольшее натяже­ ние лежня каждого звена запани, наблюдающееся в точке закреп­ ления верхнего конца лежмя (рис. 101), определяют по формуле

 

 

TD = mDptc,

 

 

(196)

а натяжение лежня в нижнем конце звена по формуле

 

 

 

Тп = тИр1с,

 

 

(197)

где

 

1С — расстояние между наплавными опорами звена

про­

 

 

дольной запани;

 

 

 

/?гв,

тп — коэффициенты, зависящие от отношения стрелы про­

 

 

веса звена запани / к расстоянию

между опорами /с .

В

табл. 25 приводятся численные

значения

коэффициентов

тв

и та

в

зависимости от f/7c, а также

величины

отношения длины

лежня гибкой секции запани 5 к длине секции /0 и углы между осью запани и касательной к лежню в верхней точке у и нижней точке р.

 

Значения тъ, та,

 

у и р в sзависимости/ic

от ///с

Таблица 25

1

S/lc,

Р, рад

"'в

'"н

 

V.

рад

1,06

1,56

0,94

1,007

0,19

0,30

1,08

1,21

0,62

1,016

0,23

0,51

1,10

1,06

0,48

1,026

0,26

0,70

Стрелу провеса всех секций продольной запани по эксплуатаци­ онным соображениям принимают равной / = 0,08 /<... В этом случае,

164

по данным

табл. 25, ш„ = 1,21;

/«„==0,62; у = 0,23 рад (или

13°) и

(5=0,51 рад

(или 29е ).

 

 

 

 

Длину

первой секции

продольной

запани принимают

равной

/с = 50 м. Используя тросы

для

запани

одинакового диаметра, оп­

ределяют длину секции на втором и третьем участках по зави­ симости

к = ^ к

и h = %-h-

(198)

Р2

Рз

 

Натяжения промежуточных выносов с учетом их засорения брев­ нами пыжа определяют по формуле

 

Т в = 1 , 3 р 1 с ,

 

 

 

(199)

где /0 — расстояние между

вы­

i

 

s

 

 

носами, равное длине секции.

т

т

t

При установке жесткого

бона

J ^ - ^ ^ ^ ^ j ^ ^

 

 

задаются предварительно рас- -"у

 

icli'J

 

 

стоянием между выносами /, по-

 

 

v

 

 

еле чего по натяжению выноса

 

 

"~~

 

 

Т= 1,3 /;/ определяют диаметр ка-

Рис.

101.

Расчетная схема

гибкого

пата с учетом коэффициента за-

 

звена

продольной запани

паса /« = 2,54-3,0.

 

 

 

 

 

 

При наличии канатов заданного диаметра

определяют

допусти­

мое натяжение каната, а затем вычисляют расстояние между вы­ носами. Зная расстояние между выносами и нагрузку на бон, ус­ танавливают необходимые прочные размеры жесткого бона.

При скоростях течения о>1,75 м/сек применяют сетчатые про­ дольные запани. Расчет их приводится в инструкции ЦНИИ лесо­ сплава по изысканиям, проектированию, строительству и эксплу­ атации запаней 1971 г. [30].

В этой инструкции даются указания о расчетах запаней в осо­ бых, иногда встречающихся на практике условиях: поперечной, запани с расположением створа наклонно к оси потока; шатровой запани; многопролетной запани с русловыми и береговыми опо­ рами; продольной запани на стационарных незатопляемых русло­ вых опорах при скоростях течения ^ > 1,75 м/сек, поперечной и продольной запаней для приема леса в пучках, а также попереч­ ной запани для задержания бревен со льдом.

§ 8. ОПОРЫ ЛЕСОЗАДЕРЖИВАЮЩИХ СООРУЖЕНИЙ

Нагрузки, воспринимаемые лесозадерживающими сооружения­ ми от давления пыжа, передаются на опоры, размещаемые на бе­ регу или в русле реки. В соответствии с этим опоры называют б е р е г о в ы м и п р у с л о в ы м и.

В качестве береговых, обычно стационарных опор применяют анкерно-стенчатые или ряжевые опоры. В отдельных случаях при больших нагрузках применяют береговые опоры в виде специаль­ ных конструкций из бетона пли железобетона.

165

Русловые опоры

могут быть п е р е

н о с н ы м и

(временными) и

с т а ц и о н а р н ы м

и (постоянными).

В качестве

переносных рус­

ловых опор используют сплавные якори (преимущественно однолапые), которые устанавливают и убирают ежегодно одновременно с установкой и уборкой наплавных частей лесозадерживающих со­ оружений.

Стационарные русловые опоры применяют в виде ряжевых, бе­ тонных или железобетонных конструкций. Эти опоры устанавли-

AlA

Рис. 102. Вариант конструкции анкерно-стеичатоп опоры

вают ИЛИ полностью погруженными в воду (донные опоры) или возвышающимися над уровнем воды. В последнем случае русло­ вые опоры, кроме расчета на нагрузки от давления пыжа, должны быть проверены расчетом на воздействие льда, как ледорезы. В качестве стационарных донных опор иногда используют винто­ вые якори.

Конструкции и расчет опор для различных условий даны в ти­ повом проекте [46].

Ниже приводится описание и расчет береговых опор, наибо­ лее часто применяющихся на сплаве.

А н к е р н о - с т е н ч а т ы е о п о р ы применяются на незатопляемых берегах и являются наиболее распространенными на сплаве при нагрузках до 500 кН для любых грунтовых условий, за исклю­ чением плывуна и торфянистых грунтов. Один из вариантов кон­ струкции такой опоры приведен на рис. 102. Анкерно-стеичатая опора представляет собой заглубленную в грунт стенку из бревен, на которую опирается анкерная балка с закрепленным на ней стальным канатом, воспринимающим нагрузку от наплавного со-

166

оружения. Для закладки анкерной балки за стенкой устраивают анкерную траншею шириной 1,5—2,0 м. Анкерную балку распола­ гают на одной трети высоты стенки от дна траншеи.

Для подвода троса к анкеру опоры устраивают продольную траншею шириной до 1 м. При стреле провеса / = 0,3 Ь угол между траншеей и береговой линией составляет 28°.

Каждый из нескольких канатов, составляющих лежень, закреп­ ляют, как правило, за отдельную опору. При этом общая продоль­ ная траншея, идущая от уреза воды по касательной к направле­ нию лежня, разветвляется на 2—3 линии. При двух линиях тран­

шеи разбивают симметрично

от­

 

носительно

касательной

к

лежню

 

под

углом

10—12°

 

к

ней.

При

 

трех линиях одна из траншей яв­

 

ляется

продолжением

 

общей

 

траншеи,

а две другие разбивают

 

под углом 12—15° к ней. На

каж­

 

дой

такой

линии

размещают

 

обычно до трех анкерных камер.

 

В

месте

разветвления

траншей

 

обычно

ставится

свайный

куст,

 

который

огибается

 

канатами.

 

 

Если

опоры расположены

на

 

высоких

берегах,

то

для

предо­

 

хранения плиток запани от подъ­

 

ема их лежнем на берегу возле

 

уреза воды

устраивают

прижим­

Рис. 103. Схема к расчету:

ные ряжи.

 

продоль­

а — г л у б и н ы

траншеи;

б — стоек опорной

Анкерную камеру и

 

стенки

 

ную

траншею

при слабых грун­

 

 

 

тах

укрепляют

обшивкой

из досок,

горбылей

или из

тонкомерного

круглого леса по вертикальным стойкам.

При устройстве анкерно-стенчатых опор расчетом определяют высоту опорной стенки, размеры анкерной балки и стоек опорной

стенки,

а также

минимальное

расстояние

заложения

опорной

стенки от бровки

берега.

 

 

 

 

 

 

 

 

Высота опорной стенки Л0 находится из условия

 

 

 

 

 

 

Р* = ^Еп,

 

 

 

 

 

(200)

где

Рг

— горизонтальная нагрузка на

опору;

 

 

 

 

 

Еп—• пассивное давление (отпор) грунта;

 

 

 

 

 

т — коэффициент запаса =

1,75.

 

 

 

 

 

Еп

 

Согласно теории сыпучих тел, пассивное

давление

грунта

на

стенку длиной

/—b и высотой hc

при

треугольной

эпюре

от­

пора грунта по длине стенки

(рис.

103)

определяется

по

зависи­

мости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£ п = 0 , 2 5 р г ^ п

( / - 6 ) ,

 

 

 

(201)

167

где

pr — масса единицы объема

грунта;

 

 

 

 

g — ускорение свободного

падения;

 

 

 

 

Яп — коэффициент отпора грунта, Xn

== tg 2

-4-

,

где

ф — угол внутреннего трения грунта в рад.

 

 

 

Зависимости (200) и (201) дают минимально допустимое зна­

чение высоты стенки /тс

при заданной ее длине:

 

 

 

Ас =

1f

^

.

 

(202)

V 0,25prgXn (/ - b)

К'

Анкер рассматривают как балку, свободно опирающуюся на крылья вертикальной стенки и загруженную сосредоточенной гори­ зонтальной силой Р г приложенной по середине балки.

Форма поперечного сечения анкера — круглая при одном бревне или близкая к квадратной, если анкер составляется из четырех или девяти брусьев. В последнем случае бревна соединяют болтами. Сечение анкера на участке закрепления каната делают круглым. Закрепляют канат на анкере, охватывая его четырьмя витками и прикрепляя сжимами свободный конец каната к его рабочей ветви. Для предупреждения смятия канатом деревянных частей анкера па участке закрепления каната подкладывагот металличе­

ские полосы толщиной 10—12 мм

и пеньковую плетенку

шири­

ной 1 иг.

 

 

 

 

 

Стопки опорной

стенки

рассчитывают,

как консольные

балки

с пролетом, равным

2

(см. рис.

103),

нагруженные отпором

с

 

3

 

 

 

 

грунта. Опасное сечение находится на линии действия силы Р г .

Уравнение прочности для одной стойки диаметром d

из условия,

что максимальный изгибающий

момент Ммакс = Щам],

a Ws^OA d3,

будет иметь вид

 

 

 

y P r g j - p c ] М ^ - Л с

= 0,Ы3 [о-„],

(203)

откуда

 

 

 

d = 0,71

\ /

 

(204)

 

У

К ]

 

Минимальное расстояние заложения опорной стенки от бровки берега или от ближайшей анкерной траншеи (в случае расположе­ ния опор на одной линии) должно быть равно длине призмы от­ пора Lo = /i0 tg(n/4 + 9/2) с- некоторым запасом, который учитыва­ ется коэффициентом запаса in, принимаемым равным 1,75:

L = mLa = mhc tg (я/4 + <р/2).

(205)

Р я ж е в ы е о п о р ы представляют собой бревенчатый сруб, раз­ деленный внутренними стенками на несколько ящиков, загружае­ мых грунтом или камнем (рис. 104). Ряжевые опоры могут быть применены в качестве береговых опор и в качестве затопленных н незатопленных русловых опор. Береговые ряжевые опоры прпме-

168

няют при грунтах и нагрузках, исключающих использование более простых типов опор. Допускаемая горизонтальная нагрузка Рт на ряж без днища (рис. 105) из условия устойчивости его против скольжения определяется уравнением

Л- = ~\fi (<2Д +iQ3 ) + f,Q3 (l-i) + EB),

(206)

QT.

вес загрузки

ряжевых

клеток;

/ i

— коэффициент

трения ряжа по грунту, равный 0,25—0,60;

/2 — коэффициент

трения

засыпки по грунту, например при

каменной загрузке, 0,45—0,65;

/— коэффициент передачи давления загрузки на деревянный каркас, зависящий от отношения высоты ряжа к ширине клетки h/a и рода загрузки (табл.26);

169

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ