Конструкция сбросного шлюза

Головной частью открытого берегового водосброса является сбросной открытый шлюз-регулятор, днище которого – флютбет устраивается ниже нормального подпорного уровня воды в водохранилище. Благодаря такому расположению флютбета и наличию затворов, сбросной шлюз может служить как для сброса паводковых расходов, так и для частичного опорожнения водохранилища.

Подвод воды к сбросному шлюзу осуществляется подводящим каналом, а отвод – сбросным (соединительным) каналом.

Основными элементами сбросного шлюза являются береговые устои, промежуточные опоры-быки и днище – флютбет (рис.3.6).

Береговые устои предназначены для сопряжения бетонных сооружений с грунтом берега и улучшения гидравлических условий входа потока в сооружение. В поперечном сечении устои имеют форму подпорных стенок, с толщиной в верхней части не менее 0.5 м с утолщением к низу с уклоном 1:5÷1:2. Толщина фундамента устоя принимается равной (0.1÷0.2) h_у, где h_у – высота устоя.

Быки служат для уменьшения пролетов между береговыми устоями и являются несущими конструкциями для балок служебного и проезжего мостов. В быках предусматриваются пазы для опирания рабочего затвора и ремонтного шандорного заграждения. Расстояние между быками (или между быком и устоем) в свету L₀ принимается равным ширине отверстия сбросного шлюза. Ширина пазов принимается равной (0.1÷0.2) L₀, глубина пазов -
(0.05÷0.1) L₀. Размеры пазов должны приниматься кратными 0.1 м. Толщина быков назначается в соответствии с нормами проектирования таким образом, чтобы толщина пазового перешейка была не менее 0.8 м. Форма входных оголовков быков должна обеспечивать плавный вход воды в отверстие и минимальное сжатие потока (рис. 3.9).

Флютбет состоит из понура, водобоя и рисбермы. Понур и водобой – непроницаемые части флютбета, рисберма – проницаемая.

Понур служит для укрепления русла перед сооружением, благодаря своей непроницаемости удлиняет путь фильтрационного потока, уменьшает расход и скорость фильтрации. Понур располагается в пределах входной части и выполняется из грунтовых материалов (суглинок, глина). Для предотвращения размыва поверхностным потоком понур закрепляется плитами толщиной (0.1÷0.15) м. Длина понура выбирается равной длине входной части в сбросной шлюз. Обычно L_пон.= (2÷3) · Н где Н – напор перед сооружением.

Вход в шлюз обычно проектируется в виде раструба или косой плоскости.

Водобой воспринимает удары падающей воды, погашает энергию поверхностного потока воды и создает безопасные условия для движения фильтрационного потока. Длина водобоя назначается условиями расположения над ним служебных и проезжих мостов, габаритов А₁ и А_2, а так же на основании гидравлического расчета (в пределах водобоя располагается водобойный колодец длиной L_к и глубиной d_к).

Габарит проезжего моста А₂ выбирается равным ширине проезжей части земного полотна В_п.ч. с запасом на устройство тротуаров шириной 0.9÷1.2 м. Ось проезжего моста должна совпадать с осью плотины.

На служебных мостах располагаются различные устройства для маневрирования затворами, оборудование и места нахождения служебного персонала. Ширина служебного моста должна быть в пределах от 1.5 м до 2.5 м. Ширина пазов для рабочих затворов и шандорных заграждений принимается равным (0.3÷0.5) м.

Рис. 3.6. Элементы конструкции сбросного шлюза

Рис. 3.7. Продольный разрез и план сбросного шлюза

Отметка верха служебного моста определяется из условия поднятия плоского затвора над ФПУ не менее чем на 0.5 м. При этом он не должен доходить до балок служебного моста на (0.5÷1.0) м.

Z_сл.м. = Z_ФПУ + 0.5 м + h_з. + (0.5÷1.0) м

где h_з – высота затвора.

Сумма значений размеров А₁ и А₂ дает горизонтальную проекцию длины шлюза В₀.

Рисберма – укрепленный участок за водобоем, предназначенный для предотвращения размыва поверхностным потоком и для выхода фильтрационного потока. Устраивается из камня или плит (одинаковой или разной высоты с открытыми швами). Под рисбермой укладывается подготовка по типу обратного фильтра с толщиной каждого слоя 20÷30 см. Длина выходной части назначается в пределах (1.5÷2) В_о.

Выход устраивается аналогично входной части длиной, равной длине рисбермы.

Размеры сбросного шлюза-регулятора устанавливаются на основании гидравлических, фильтрационных расчетов, а также расчетов устойчивости и прочности всего сооружения и его элементов. В курсовом проекте можно ограничиться только гидравлическими расчетами.