Общие сведения о плоских и сегментных затворах нагрузки, действующие на затвор основы конструирования и расчета затворов

Рис. 5.13. К расчету связей плоских затворов: а — расчетная схема фермы поперечных связей; б — нагрузки на продольные связи
Расчетная высота фермы несколько меньше полной высоты ригеля. Оси ее поясов проходят посередине стойки балочной клетки и через безнапорные пояса ригелей. С малой долей погрешности высота фермы поперечных связей: h_tr = h — h_b — 0,5h_p, где h_b — высота сечения вспомогательной балки; h_p — высота сечения стойки.
Усилия в стержнях поперечной связевой фермы определяют любым известным методом строительной механики (графически или аналитически).
Продольные связи вместе с безнапорными поясами ригелей образуют продольную связевую ферму.
Несколько упрощенно можно принять, что усилия в решетке продольной связевой фермы возникают только от действия собственного веса затвора G, считая его распределенным между связями с безнапорной и напорной стороны в зависимости от удаления центра тяжести затвора от каждой из этих систем связей (рис. 5.13, б). Также несколько условно можно предположить, что вся вертикальная нагрузка на продольную связевую ферму приложена в узлах ее верхнего пояса. Обычно принимают, что на эту ферму передается 40% полного веса затвора. Вес затвора G определяют по графикам (см. рис. 5.6).
Зная собственный вес затвора G, можно вычислить нагрузку на каждый узел продольной связевой фермы:

Далее методами строительной механики определяют усилия в продольных связях. Подбор сечений элементов связей производят по рекомендациям гл. 8.
Стойки продольных связевых ферм одновременно служат поясами поперечных связевых ферм. Напряжения в них суммируют. Однако чаще эти суммируемые напряжения разных знаков (в продольных связях стойки обычно сжаты, а в поперечных связях это растянутый пояс). С допущением, идущим в запас прочности, стойку подбирают только по сжимающему усилию.
Конструирование и расчет элементов поверхностного сегментного затвора. Конструируя сегментный затвор, прежде всего, определяют положение оси вращения затвора (выше, на уровне или ниже самого высокого положения свободной поверхности потока воды). Величина радиуса обшивки сегментного затвора существенно влияет на работу портальных рам и, следовательно, на вес затвора, который тем больше, чем длиннее ноги портала. Обычно радиус выбирают равным (1,2...1,5)h_lol. Высоту затвора h_tot принимают на 0,3...0,5 м выше уровня верхнего бьефа:

Ригели в сегментных затворах, так же как и в плоских, стремятся расположить таким образом, чтобы каждый из них был нагружен примерно одинаковой нагрузкой. Для этого их размещают на равном расстоянии от равнодействующей гидростатического давления.
Расстояние плоскости нижнего ригеля от порога й₂ должно быть таким, чтобы вода, вытекающая из-под затвора при его подъеме, не захлестывала нижний ригель. Направленный по радиусу нижний ригель имеет благоприятные условия истечения воды из-под него, поэтому он может быть опущен несколько ниже, чем этот же ригель в плоском затворе. Обычно принимают а₂ « 0,12h_lor Желательные соотношения длин верхней консоли и средней панели: й, а 0,48/?,_о,; а а 0,4h_tor
По конструкции пролетного строения сегментные затворы разделяют на следующие типы: с прямыми жесткими ногами (рис. 5.14, й); с прямыми гибкими ногами (рис. 5.14, б) с наклонными гибкими ногами (рис. 5.14, в); с ногами, шарнирно заделанными в ригеле (рис. 5.14, г). Сегментные затворы с наклонными ногами имеют ряд положительных качеств. Наличие консолей снижает изгибающие моменты в главных ригелях, что приводит к уменьшению их сечения и высоты, а следовательно, веса. Уменьшение высоты главных ригелей дает возможность снизить вес поперечных ферм (диафрагм). В результате снижаются общий вес затвора и, соответственно, грузоподъемность обслуживающих механизмов.

Рис. 5.14. Конструкция несущей части сегментных затворов
Остальные принципы конструирования сегментного затвора (разбивка ригеля на панели, расстановка вспомогательных балок, выбор типа решетки поперечных и подъемных ферм) аналогичны тому же в плоских затворах.
Расчет и конструирование обшивки и вспомогательных балок сегментных затворов производят аналогично расчету тех же элементов в плоских затворах. Подобно расчету фермы поперечных связей плоских затворов ведут расчет поперечных ферм сегментных затворов, только нагрузки, прикладываемые к этим фермам, направлены по радиусу к центру вращения затвора.
Чаще всего применяют жесткое соединение ног сегментных затворов с ригелями (см. рис. 5.14). В этом случае ноги и ригели представляют собой рамную конструкцию и работают как одна система (портал).
Порталы применяют следующих типов: П-образная рама (рис. 5,15, а); П-образная рама с консолями (рис. 5.15, б) и трапециевидная рама с консолями (рис. 5.15, в). Как правило, опирание ног рам — шарнирное. Вследствие такого закрепления концов опорных ног при изгибе ригелей изгибаются и ноги, и в шарнирах появляются горизонтальные силы распора.