Усовершенствование конструкции консольной части водосбросного сооружения для условий крепления нижнего бьефа каменной наброской

• Автор: Васильев, Алексей Михайлович
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 216 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ КОНСТРУКЦИИ КОНСОЛЬНОЙ ЧАСТИ ВОДОСБРОСНЫХ СООРУЖЕНИЙ.

1.1 Критический анализ конструкций консольной части водосбросных сооружений.

1.2 Оценка влияния конструкций консольной части водосбросного сооружения на параметры воронки размыва.
1.3 Методы расчета параметров воронки местного размыва, образованной отброшенной струей

1.4 Блок схема исследований

Выводы по главе

2 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА КОНСТРУКЦИИ КОНСОЛИ.

2.1 Рабочая гипотеза.

2.2 Конструкции прототипы

2.3 Предлагаемая конструкция.
2.4 Выбор параметров оптимизации конструкции.
2.5 Критерии оптимизации элементов конструкции
2.6 Теоретическое обоснование рабочей гипотезы.
Выводы по главе
3 МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ..
3.1 Экспериментальная установка.
3.2 Обоснование факторных зависимостей
3.3 Планирование эксперимента.
Выводы по главе
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.
4.1 Исследование параметров отброшенных струй.
4.2 Исследование глубины воронки размыва
4.3 Исследование плановых параметров воронки размыва
Выводы по главе
5 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И АПРОБАЦИЯ КОНСТРУКЦИИ
5.1 Рекомендации по проектированию и расчету консольной части водосбросных сооружений
5.2 Краткая характеристика водосбросного сооружения гидроузла Т илездит
5.3 Модель водосбросного сооружения
5.4 Оценка показателей работы сравниваемых конструкций трамплинов расщепителей
5.5 Оценка экономической эффективности усовершенство
ванной конструкции консольной части водосброса.
Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА


Однако, эти конструкции очень сложны в изготовлении, исследованы на определенный расчетный расход и при их строительстве нет возможности применения унифицированных железобетонных конструкций. Конструкции консольных частей сбросных сооружений, приведенные на рисунках 1. Однако, соударения струй в вертикальной плоскости не происходит, так как струи сходят с трамплинов с разными углами наклона, но расщепляются только по ширине (в горизонтальной плоскости). Решение вопросов долговечности и надежности эксплуатации гидротехнических сооружений является достаточно сложной задачей теории и требует проведения сравнительной оценки. Результаты такой оценки приведены ниже. Конструкция консоли с горизонтальным носком прямоугольного сечения (рисунок 1. При падении потока в нижний бьеф, под уровнем воды, струя разделяется на два вальца с горизонтальными осями вращения. Для предотвращения аварийного состояния требуются дополнительные средства по закреплению верхового откоса, или необходимо устройство водобойной части с дополнительными энергогасящими устройствами. Конструкции с отбросом струи с носка консольной части (рисунок 1. Длина отлета струи в этих конструкциях в 2,0-3,0 раза больше высоты её падения. Насыщение падающей струи воздухом незначительно. Сосредоточенно направленный удар струи на дно отводящего русла происходит под меньшим углом к горизонту, чем при свободном падении. При свободном падении угол превышает °, при отбросе струи с носка угол падения находится в пределах от до °. Угол наклона грани носка к горизонту определяется экспериментально и, по данным Вызго М. С. [], составляет °. Глубина размыва при данной схеме конструкции в 1,5-2 раза меньше глубины размыва при сбросе с горизонтального носка, но для предотвращения угрозы устойчивости сооружения в этом случае требуются дополнительные устройства в нижнем бьефе, как это показано на рисунке 1. Длина воронки размыва при такой конструкции почти равна длине воронки при схеме с горизонтальным носком. Отличие состоит в том, что верховой откос более уположенный, а низовой откос крутой и за ним образуется бар из продуктов выноса из воронки. Ширина воронки размыва больше ширины струи при входе под уровень воды в нижнем бьефе. Это явление происходит за счет образования в воронке боковых водоворотных зон. Обратные течения в водоворотах подмывают берега отводящего русла. Конструкции с отбросом падающей струи с концевой части, оборудованной трамплинами - расщепителями (рисунки 1. Это происходит за счет насыщения падающей струи воздухом [1-3]. Однако, концентрация его в струе остается незначительной, так как расщепление потока в горизонтальной и вертикальной плоскостях не обеспечивает сравнительно равномерной интенсивности распределения удельных расходов. За счет того, что одни струи сходят с расщепителя под меньшим углом и падают ближе к сооружению, а другие - под большим углом и падают дальше от сооружения, создаются две зоны подмыва отводящего русла с усиленной интенсивностью распределения удельных расходов, а в середине следа струи - с минимальной интенсивностью. В виду того, что струи падают на различных расстояниях от сооружения, зона удельных расходов с максимальной интенсивностью располагается ближе к концевой части, а при средних расходах и меньше средних расчетных их значений происходит разрушение незакрепленного верхового откоса искусственно созданной воронки. Приведенные три конструктивные схемы концевой части водосбросных сооружений не обеспечивают эффекта распределения потока, при котором интенсивность удельных расходов была бы более равномерной и имела минимально допустимые значения. Методы расчета параметров воронки местного размыва, образованной отброшенной струей. Одни из первых известных исследований местных размывов, образующихся от воздействия падающей струи, были проведены австрийским ученым Шокличем А. Значительный вклад в теоретические разработки по этому вопросу внесли Беляшевский Н. Н. [5 - 7], Вызго М. С. [-], Высоцкий Л. И. [ - ], Гончаров В. Н. [, ], Замарин Е.