Глубинные затворы, передающие давление воды на сооружение через опорно-ходовые части. Плоские затворы. Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

1. Простейшая схема затвора. Обычный плоский металлический затвор представляет собой металлическую несущую конструкцию, покрытую с верховой стороны водонепроницаемой обшивкой, выполненной из листовой стали, арктилита или дерева.

В простейшем случае металлическая несущая конструкция представляет собой балоч клетку.

Из рис. 121.1 видно, что по контуру затвора устраивают уплотнения б и 7, перекрывающие зазоры, образующиеся ме Рис. 21.1. Простейшая схема обычного жду затвором и бетонными частями сооружения. Подъемные усилия прилагаются к опорным стойкам 3, на которые давление воды передается от ригелей. При поднятии затвора опорные стойки его перемещаются по специальным неподвижным рельсам 9, заделанным в пазах. Во избежание перекоса и боковых перемещений затвора у опорных стЪек иногда предусматривают вспомогательные опорные устройства в виде обратных и боковых направляющих колесроликов.

Чтобы обеспечить передачу собственного веса затвора на опорные стойки, а также получить достаточно жесткую конструкцию, устраивают особые связи. Ригели часто располагают на разном расстоянии друг от друга (книзу на меньшем расстоянии), чтобы получить их равнонагружецными гидростатическим давлением, которое увеличивается книзу. Равным образом, стремясь получить по расчету толщину стальной обшивки вверху и внизу затвора примерно одинаковой, размеры клеток несущей части затвора кверху увеличивают. При больших ширинах отверстий ригели выполняют в виде сквозных ферм.

На рис. 21.1 показана упрощенная схема так называемого мно горигельного затвора, применяемого теперь редко; эти затворы оказываются экономически выгодными только при относительно малых отношениях. В настоящее время при обычно встречающихся отношениях применяют почти исключительно так называемые двухригельные плоские затворы.

2. Несущая часть и обшивка двухригельного плоского затвора. Несущая конструкция двухригельного затвора, состоящая из различных горизонтальных и вертикальных элементов, а также из соответствующих наклонных связей, представляет собой пространст венную ферму, работающую в сложных условиях и не поддающуюся точному статическому расчету. Имеется много различных типов таких пространственных ферм (используемых при различных b и Н). Общая схема двухригельного затвора показана на рис. 21.2.

Ригели. Чтобы получить ригели 2 равнонагруженными гидростатическим давлением, а следовательно, одинаковой конструкции и размеров, их часто располагают на одинаковом расстоянии от линии действия силы Р гидростатического давления, действующего на обшивку.

В местах примыкания ригелей к опорным стойкам 3 обычно располагают опорноходовые части затвора. Чтобы обеспечить большую устойчивость затвора, располагаемого на четырех опорноходовых устройствах, расстояние между ригелями стремятся назначить возможно большим. При увеличении размера а уменьшается высота г с консольной части затвора, которую не рекомендуют назначать более (0,4...0,45). Вообще говоря, размеры уточняют с учетом: а) вида опорноходовых частей; б) ширины листов стали, применяемых для образования обшивки; в) разбивки металлической конструкции затвора на монтажные единицы.

Назначая размер а2, выдерживают условие в отношении расстояния d это расстояние должно быть достаточно большим, чтобы при поднятии затвора вода, вытекающая изпод затвора, не ударялась (при расширении струи) о нижний ригель и не создавала под ним вакуум; требуют, например, чтобы угол ф, показанный на рисунке, был не менее 30°, или считают, что размер d должен быть не менее (0,12...0,15) Н.

Ригели делают: а) в случае отверстий шириной Ь 10... 15 м - в виде сплошных балок (например, двутаврового сечения, швеллеров и т.п.) высотой в середине пролета; б) в случае отверстий большей ширины - в виде сквозных ферм, причем высоту ферм в середине пролета. Высоту ригелей на опорах снижают до (0,40...0,65) h. Число панелей в сквозной ферме назначают четным. При проектировании интересуются не только прочностью затвора,но и возможными его деформациями. Считают, что жесткость ригелей должна быть достаточно велика.

Поперечные вертикальные фермы выполняют сквозными (см. рис. 21.2) или сплошными. При наличии сквозных ригелей поперечные вертикальные фермы располагают в вертикальных плоскостях, проходящих через каждый узел фермы ригеля.

К опорным стойкам 3 (см. рис. 21.2) прикрепляют опорноходовые части затвора. Концы ригелей закрепяют в опорных стойках, причем в этих точках гидростатическое давление от ригелей передается опорным стойкам. Длина опорных стоек равна высоте затора. Различают опорные стойки: одностеночные (рис. 21.3, а) и двухстеночные (рис. 21.3,6) с расстоянием между стенками не менее 0,5 м. Высота опорных стоек должна равняться высоте концевой части главного ригеля 1 (рис. 21.3).

Вспомогательные ригели 7 (см. рис. 21.2) в отличие от главных эигелей располагают между по геречными вертикальными ферма ии 6. Образуют их, например, швеллерами.

Вспомогательные стойки 5 (см. эис. 21.2) предусматривают не всегда. При наличии вспомога. ельных стоек части их располагают между вспомогательными ригелями 7. Образуют их, например, швеллерами, уголками и т. п.

Обшивка 10 (см. рис. 21.2) перекрывает вспомогательные ригели и стойки, образующие балочную клетку. При отсутствии вспомогательных стоек балочная клетса образуется поперечными вертикальными фермами и вспомогательными ригелями. Обшивку делают из отдельных стальных листов, редко арктилитовой или деревянной. Толщину стальной обшивки, опирающейся на балочную клетку и непосредственно воспринимающей гидростатическое давление, устанавливают расчетом, причем полученную толщину несколько увеличивают (например, на 1 мм), учитывая возможность ее ржавления. Чтобы затвор пслучился жестким, обшивку делают не менее 8... 10 мм. Обычно толщина стальной обшивки получается равной 8...20 мм.

Размеры (пролеты) балочной клетки к низу затвора иногда уменьшают, чтобы расчетная толщина стальной обшивки по высоте затвора получалась одинаковой.

Дополнительные связи предусматривают для увеличения жесткости металлической конструкции, а также с целью обеспечить лучшую передачу собственного веса затвора опорным стойкам, которые воспринимают подъемные усилия.

Соединение металлических элементов затвора в настоящее время осуществляется с помощью сварки.

Условия работы элементов затвора. Гидростатическое давление действует со стороны верхнего бьефа непосредственно на обшивку. От обшивки это давление передается на балочную клетку (рис. 21.4), которая оказывается образованной только поперечны. Распределение гидростатического метода гидростатическое давление между вспомогательными ригеля ми и поперечными вертикальными фермами распределяется, как показано на рис. 21.4. Например, на вспомогательный ригель ab гидростатическое давление передается с площади обшивки, показанной вертикальной штриховкой (рис. 21.4, а); поэтому данный ригель будет загружен неравномерно распределенной нагрузкой (рис. 21.4, б).

Наряду с этим поперечная вертикальная ферма cd (рис. 21.4, в) будет воспринимать со стороны обшивки гидростатическое давление с площади обшивки, показанной горизонтальной штриховкой (см. рис. 21.4, а); кроме того, на эту ферму будут действовать сосредоточенные силы 5 в местах присоединения к ней вспомогательных ригелей (см. рис. 21.4, в). В соответствии со схемой усилий, передающихся от одного элемента затвора к другому, нужно выявить загруженность гидростатическим давлением всех элементов, подлежащих расчету (в том числе й главных ригелей). Дополнительно учитывают собственный вес затвора, передающийся также па опорные стойки.

3. Опорноходовые части обычных плоских затворов. В зависимости от конструкции опорноходовых частей различают металлические плоские затворы скользящего трения, колесные, катковые.

Затворы скользящего трения имеют опорноходовую часть из дерева (рис. 21.5, а), металла (рис. 21.5,6) или древеснослоисто го пластика (ДСП) (рис. 21.6).

В случае небольших затворов (см. рис. 21.5, а) деревянный брус устраивают го всей высоте опорной стойки, причем он может выполнять роль бокового уплотнения. ДСП изготовляют в виде плит, набранных из березовых пластин (рис. 21,0, а), пропитанных особыми смолами и склеенных при их термической обработке под высоким давлением. Поверхность трения ДСП должна быть образована торцами волокон древесины. Как видно из рис. 21.6 устраивают четыре отдельных полоза, опирающихся на неподвижную закладную часть в виде рельса, покрытого полосой из нержавеющей стали.

При скольжении опорноходовых частей по неподвижным рельсам - закладным частям - возникает сила трения. От значения коэффициента зависит мощность подъемных механизмов. Различают коэффициент покоя (в момент трогания) и при движении. Для скольжения стали по стали: в случае покоя 0,5; в случае движения 0,15. При использовании ДСП снижается до 0,04.

В случае водосливных затворов ДСП применять не следует, так как в надводном состоянии этот материал может распрессО ваться и разрушаться.

Колесные затворы применяют с целью уменьшения мощности подъемных механизмов. Для этого к опорным стойкам прикрепляют колеса или колесные тележки, которые должны катиться по рельсу. В случае колесного затвора сопротивление движению слагается: а) из трения качения колеса по рельсу и б) из трения скольжения между колесом и его осью; чтобы уменьшить трение скольжения, устраивают роликовые подшипники. Зная размеры колеса и соответствующие коэффициенты трения (качения и скольжения), находят силу Т сопротивления движению: T=fP (как и в случае затвора скользящего трения). При использовании роликовых подшипников Т можно снизить еще больше. Именно в снижении Т и заключается преимущество колесных затворов.

Число колес или колесных тележек назначают четыре. Колеса (или тележки) располагают на опорных стойках так, чтобы они были по возможности равнонагруженными гидростатическим давлением. Часто их укрепляют в случае двухригельных затворов у концов ригелей.

Колеса по отношению к двухстеночной опорной стойке часто располагают или на консоли, или в промежутке между стенками опорной стойки (рис. 21.7). Расчетом можно установить усилие, передающееся на одно колесо. Исходя из этого усилия, устанавливают радиус колеса и ширину его обода. Диаметр колеса обычно равен 0,3... 1,0 м. Колеса почти всегда имеют реборды. Колесные тележки проектируют так, что между опорной стойкой и соответствующей тележкой имеется шарнир, через который от затвора передаётся усилие на два колеса (рис. 21.8). Ширина пазов при наличии колес доходит до 3...4 м.

Катковые затворы (щиты Стонея) имеют опорные стойки, опирающиеся в пазах на ролики (катки), соединенные рамой (рис. 21.9).

4. Вспомогательные опорноходовые части обычных плоских затворов. Во избежание перекоса затвора, смещения его вбок, а также схода с рельс устраивают вспомогательные опорноходовые части: скользящие - в виде различных объектов считают возможным использование дерева. Резина уплотнений должна удовлетворять определенным техническим требованиям; для защиты резины от истирания и для уменьшения сил трения поверхность скольжения резины иногда покрывают металлической планкой.

Уплотнение подвержено износу, поэтому его следует проектировать сменного типа (на болтах). Различают два вида уплотнения; 1) уплотнения, отрывающиеся от поверхности плотины при движения затвора (рис. 21.10, а); 2) уплотнения при движении затвора, скользящие по поверхности плотины (например, боковые уплотнения плоского затвора).

5. Скользящие уплотнения встречаются двух, типов: скользящие вдоль линии АВ уплотнения (рис. 21.10,6); скользящие поперек линии АВ уплотнения (рис. 21.10,в). Конструирование уплотнения поперечного скольжения - наиболее сложная задача, так как в этом случае силы трения направлены поперек линии АВ уплотнения, причем они могут выворачивать и срывать уплотнения. Однако в случае обычных, плоских затворов часто сталкиваемся только с уплотнениями отрывающимися (донными) и продольного скольжения (боковыми) н продольного скольжения; на рис. 21.13 и 21.14 - возможное конструктивное оформление этих уплотнений. Сопряжение донно на уплотнения с боковым требует специальной конструктивной разработки, обеспечивающей герметичность затвора в этом месте.

Итак, в бетоне в. обход закладных частей, к которым примыкает уплотнение, возникает фильтрационный поток (см. рис. 21.11), причем в районе закладной части может произойти выщелачивание бетона (при наличии больших пьезометрических уклонов и бетона иеудовлеворительного качества). В точке а (см. рис. 21.11) гидропатическое давление соответствует глубине воды в верхнем бьефе; это давление равно нулю (при отсутствии воды в нижнем бьефе). Фильтрация воды вдоль щели ab обусловит противодав дсние W, действующее на уплотнение, затвора снизу и выражаемое треугольной эпюрой abc. Усилие опускания (посадки) затвора должно преодолеть, в частности, силу W.

6. Масса обычного плоского металлического затвора. Масса рассматриваемого затвора (подвижной его части) может быть приближенно определена по эмпирической формуле А. Р. Березинского

7. Усилия подъема и опускания обычного плоского затвора. Необходимо различать поднятие и опускание затвора: а) в покоящейся воде (при выровненных бьефах) и б) в текущей воде.

При поднятии и опускании затвора в текущей воде.различают: а) усилие подъема затвора Sf; б) усилие опускания (посадки) затвора S. При определенииусилия Sf подъема затвора помимо веса затвора G в воздухе необходимо учитывать: силу сопротивления Т движению, обусловленную трением в опорноходовых частях; силу трения Тупл в уплотнениях; вертикальное давление Go воды на затвор сверху (если таковое имеется); подсос Рвак (действующий снизу на затвор), обусловленный вакуумом, образующимся под донным уплотнением.

8. Дополнительные сведения об обычных плоских металлических затворах. Эти затворы можно устанавливать на гребне водосливной плотины любого поперечного очертания; при этом они требуют устройства на гребне плотины горизонтальной площадки небольшой ширины (рис. 21.15). В некоторых случаях такие затворы можно подвешивать и сопрягать с плотиной донным уплотнением (рис. 21.15) поперечного скольжения. Обычные плоские затворы не требуют уширения гребня плотины. Плоский затвор легко может быть вынут из пазов и доставлен подъемным краном в затворохранили ще для ремонта в достаточно удобных условиях. В случае сжатых сроков, строительства монтаж плоских затворов можно вести на берегу и уже в смонтированном виде опускать в пазы.

9. Недостатки обычных плоских затворов: 1) они позволяют сбрасывать лёд в нижний бьеф только при полном открытии отверстия, что связано с лишними потерями воды верхнего бьефа; 2) при наличии льда в верхнем бьефе приходится открывать отверстие до (0,15...0,25) Н, а затем резко переходить к полному открытию. Такие условия работы обусловливают удорожание устройств нижнего бьефа; 3) в условиях сурового зимнего климата эксплуатация плоских затворов несколько затрудняется; 4) подъемное усилие Sf в случае плоского затвора получается большим, в связи с чем стоимость подъемных механизмов оказывается высокой; 5) быки при наличии плоских затворов получаются высокими (см. § 18.1); иногда также утяжеляются служебные мосты. Некоторые перечисленные выше недостатки обычного плоского затвора могут быть смягчены путем устройства плоского затвора особого типа.

Щитовые затворы существуют в двух исполнениях:

• С электрическим приводом;
• С ручным приводом.

Существует несколько типов щитовых затворов:

• Затворы для монтажа в канале без заливки бетоном;
• Затворы для монтажа в канале с заливкой бетоном;
• Затворы для монтажа на стену камеры;
• Затворы регулирующие с водосливом;
• Затворы скользящие, поднимаемые грузоподъемным механизмом;
• затворы плоские колесные, для монтажа в штробу.

Для горно-обогатительных и металлургических предприятий разработаны штыревые затворы по проекту 827.10-05.003.000 . Данные затворы выполняют роль сита для перекрытия железных и прочих окатышей крупностью 5-16 мм из бункера на конвейер.

Основные составляющие затвора это:

1. Рама;
2. Щит (в случае с колесными);
3. Приводной вал;
4. Исполнительный механизм под ручной либо электропривод.

Рама в большинстве своем сварная из уголка. Сборка происходит в несколько этапов:

1. Нарезается уголок необходимой длины, выставляется зазор между двумя частями рамы, который впоследствии будет являться направляющей щита;
2. Все четыре части рамы выставляются по диагонали на ровной поверхности и свариваются в единую конструкцию;
3. Вырезается щит, на него монтируются ребра жесткости, уплотнительная резина (обычная или маслобензостойкая(мбс) в зависимости от рабочей среды места монтажа), точится и устанавливается нижняя часть исполнительного механизма;
4. Точится, фрезеруется и собирается верхняя часть исполнительного механизма, после чего щит устанавливается в раму и происходит окончательная сборка и покраска затвора.

Монтаж производится в специально подготовленную штробу к стене либо, под заливку либо без заливки бетоном.

• Серия 3.901-12
• Серия 3.820.2-37
• Серия 3.820.2-47
• Серия 3.820.2-43
• Серия 3.820.2-58
• Серия 3.820.2-63
• Серия 7.820-4
• Серия 7.820-6

Затворы плоские переливные.

Затворы плоские переливные спроектированы для поддержания заданного уровня среды в поверхностном резервуаре.

Переливные затворы пропускают излишки через верхнюю часть щита, либо полностью опустошают его после открытия.

Плоские затворы часто используют на оросительных системах, дамбах пожарных водоемов, искусственных прудов и озер, чтобы они не переполнялись, а вода не выходила за границы водоема во время весенних паводков и обильных дождей. Такие затворы часто выполняют функцию ремонтных и аварийно-ремонтных.

Название плоских затворов произошло от классификации их по конструкции. Это самый простой и распространенный тип. Для облегчения маневрирования, перелива воды и сброса плавающих по верху предметов плоские затворы иногда разделяют по высоте на 2 части (так называемый сдвоенный затвор) с перекрываемой площадью 240 м2.

Конструкция состоит из:

• Плоского щита, катающегося вверх-вниз по полозьям;
• Уголковой рамы, которая соединяется с листовой обшивкой 4-5 мм толщиной (как правило, стальной).
• Каркаса, состоящего из вертикальных стоек, горизонтальных балок — главных ригелей — и вспомогательных балок. Для небольших затворов целесообразно использовать много ригельную схему, позволяющую обойтись меньшими размерами пазов и прокатными профилями. Для больших затворов более экономична будет двух ригельная схема. Соотношение сторон балочной клетки обычно берется 1:1 или 1:2.
• Связей жесткости (в затворах больших размеров), придающих жесткость и пространственную неизменность конструкции;
• Задвижек, имеющих круглую или прямоугольную форму и работающих под напором до 100-200 м и более. Передвигаются задвижки по скользящими, иногда роликовым опорам. Обводная труба соединяет участки водовода впереди и позади задвижки и добивается перемещения последней в безнапорных условиях.

Если нужна оперативность, затворами управляют с помощью электрических и гидравлических приводов. Если оперативность управления не критична - с помощью кранов, обычно козловых.

Наиболее распространенная документация по которой производятся данные затворы:

• Серия 3.820.2-53
• Серия 3.820.2-57

Ремонтные затворы шандорные (шандоры).

Затвор ремонтный шандорный (шандор) предназначен для перекрытия каналов разной размерности и пропускной способности, в зависимости от конструкции могут работать в различных погодных условиях (при низких температурах в шандор устанавливаются подогреватели). Могут заменять собой как лотковые затворы (с 3- сторонним уплотнением), так глубинные (с 4-ех сторонним уплотнением). Основным отличием затворов ремонтных шандорных от затворов лотковых, переливных и глубинных является тот факт, что ремонтные затворы приводятся в действие в ручную сторонними механизмами, не имеющими отношения к конструкции затвора (автокран, кран-балка и пр.) В большинстве своем шандорные ремонтные затворы устанавливаются в место сороудерживающих решеток, в ту же раму, на время ремонта перекрываемого канала или трубы. В отдельных случаях ремонтные шандорные затворы устанавливаются для постоянного нахождения на объектах, где операции с их открытием-закрытием используются крайне редко, либо габариты, нагрузки и масса затвора не позволяют использовать затворы другого класса или их использование является невыгодным.

Затворы шандорные монтируются в раму путем заливки в штробу канала либо путем монтажа к стене на анкерные болты. Монтаж должен производится специально обученными людьми, строго по инструкции указанной в паспорте производителя. Основным показателем при монтаже является соблюдение диагоналей боковых и нижних стоек рамы затвора. Несоблюдение диагоналей и прочих указаний по монтажу может привести к протечке затворов, либо к невозможности установки шита ремонтного шандора в раму.

Затворы лотковые.

Лотковые затворы предназначены для перекрытия и регулирования уровня среды в каналах, трубах и открытых лотках.

Затворы лотковые применяются в системах искусственного орошения полей, водохранилищах, рыбном хозяйстве, системах пожаротушения, на горно-обогатительных и металлургических предприятиях, очистных сооружениях, в химической промышленности. Затворы лотковые бокового выпуска обычно применяют в комбинации с цепными или пальцевыми затворами.

Лотковый затвор — это перекрывающий механизм, состоящий из рамы, прикрепленной к каналу или стене путем заливки бетоном в штробу, прикреплением к стене или к стенке канала при помощи анкерных болтов. состоит из рамы, щита и исполнительного механизма.

Лотковые затворы перекрывают канал путем опускания щита. щит опускается на необходимую высоту при помощи исполнительного механизма. Затвор может выполнять как регулирующую функцию, так и функцию полного перекрытия или наоборот открытия канала.

Лотковый затвор разработан и сконструирован для работы с жидкими средами как агрессивными (канализационные стоки и пр.), так и неагрессивными (в системах орошения и водоснабжения).

В зависимости от размеров затвора и от потребности заказчика управление затвором может производиться вручную, за счет штурвала или редуктора, а также при помощи гидро- и электроприводов различного типа. Электропривод считается лучшим вариантом для лотковых затворов.

При проведении аварийных либо плановых работ часто возникает необходимость в освобождении канала от содержимого (обычно жидкости). В данных целях производится остановка подачи воды либо приостановление ее течения в канале. Когда манипуляции подходят к концу, пространство вновь постепенно наполняют.

Для обеспечения надежной блокировки прохождения содержимого рекомендовано использовать щитовой затвор. Он перекрывает течение, за счет чего уровень жидкости начинает падать. В результате канал остается пустым, доступным для обслуживания.

Современные затворы характеризуются надежностью и оптимальным качеством материалов, достаточным сроком использования. Их производство тщательно планируется с учетом установленных требований к безопасности изделий данного типа. Затвор щитовой глубинный инсталлируется в галереях шлюзов, шахтах, очистных сооружениях водопроводных систем, камерах самотечных канализационных сетей, канализационных тоннельных коллекторах, в приемных камерах насосных канализационных станций и иных гидротехнических сооружениях.

ТИПОВЫЕ РАЗМЕРЫ ГЛУБИННЫХ ЩИТОВЫХ ЗАТВОРОВ ДО 10 М. В. СТ

Глубинный щитовой затвор незаменим в случае необходимости монтажа регулирующих и запорных изделий, для частичного пропуска содержащейся в канале жидкости. Он дает возможность блокировать отверстия самых разных геометрических форм. Глубинный затвор бывает двух видов:

• затвор плоский скользящий;
• колесный затвор плоский.

Уплотнение данных конструкций производится сразу по четырем сторонам: по двум вертикальным направляющим, по порогу, по забральной балке. Они легко адаптируются к любым строительным частым. Что касается конструкции глубинных установок, они могут быть произведены с байпасом - специальным перепускным устройством, которое способствует выравниванию уровней воды с двух сторон затвора. Подъем последнего осуществляется в безнапорном режиме (провод выбирается с учетом веса щитового затвора и возможного трения в опорно-ходовых частях). Конструкция щитового затвора адаптируется под любую строительную часть.

Затвор щитовой плоский колесный

Затвор плоский глубинный обычно производится из коррозионностойких и конструкционных марок стали.

Установка затворного механизма имеет свои особенности. Так, вначале необходимо проверить, что строительная конструкция полностью соответствует всем подготовленным чертежам, от которых зависит грамотность и надежность планируемых монтажных работ. При обнаружении малейших отклонений необходимо провести перерасчеты и корректировку имеющихся схем. Важно, чтобы подаваемые на инсталляцию затворные узлы были очищены от песка, грязи, снега, льда, защитной смазки и краски.

Плоские затворы получили наибольшее распространение. Их применяют как основные, так и аварийно-ремонтные. Выполняют их из стали (сварными или литыми) и из железобетона. Опоры за­творов могут быть скользящими, колесными, катковыми или гусе­ничными; перекрываемое отверстие - прямоугольным, квадратнымили круглым.

Скользящие опорные элементы при небольших нагрузках вы­полняют из дерева, с увеличением нагрузки - из синтетических материалов, а также в виде полосы из бронзы, спе­циальных сплавов с применением при особо больших нагрузках смазки полозьев под давлением, что также предохраняет полозья и от коррозии. Примеры плоских скользящих затворов см. на рис. 20.1.

Применение железобетонных плоских затворов стало возмож­ным с появлением предварительно напряженного бетона. Большой вес железобетонных глубинных затворов может играть положительную роль, так как позволяет уменьшить или исключить нагрузку, необходимую для посадки затвора на порог. Железобетонные глубинные скользящие затворы появились в конце 50-х годе в виде опытных конструкций, эксплуатация которых проходит весьма успешно. Например, в отверстиях водосбросов здания Волжского

Рис. 20.1 Плоские скользящие сварные аварийно-ремонтные глубинные затворы:
а - многоригельный затвор водовыпуска 3х6 - 89 м; б - секционный затвор 6х14 - 60 м (сечение в вертикальной плоскости); 1 - уплотнение из бронзы; 2 -полоз лигнофолевый (размеры в мм)

гидроузла установлено три различных по конструкции желе­зобетонных затвора размером (b xh - Н) 4,25 x 2,38 - 30,5 м. Расход металла в железобетонных затворах по сравнению со стальными меньше примерно вдвое, стоимость ниже на - 30-40%. Однако глубинные железобетонные затворы распространения не получили.

Не нашли пока применения затворы из предварительно напря­женных балок с клеевым соединением, которые по данным проект­ных проработок перспективны.

Колесные затворы требуют меньших подъемных усилий, чем скользящие, и применяются в основном как аварийно-ремонтные. Их недостаток - трудность защиты втулок колес и роликов подшипников от загрязнения и известкования, поэтому в тех случаях, когда колесные опоры постоянно при открытом и закрытом отверстии находятся в воде, применение колесных затворов может оказаться нецелесообразным.

Секционные колесные глубинные затворы, как и затворы скользящие, применяются при перекрытии отверстий, развитых по высоте требующих большое количество колес или опор скольжения, этом случае разбивка затвора на секции обеспечивает работ, затвора без зависания отдельных опор вследствие неровностей рабочих путей и неточностей установки опор.

На рис. 20.2 изображены две секции глубинного шестисекционного колесного аварийного затвора размером 5x20-59 м водоприемника высотной Асуанаской плотины. Ходовые колеса расположены на консолях. Шарнирные соединен; между осями колес объединяют секции, подъем и опускание которых происходи одновременно.

Рис. 20.2 Плоский колесный аварийный затвор:
а - вид с напорной стороны; б - вид сбоку

При значительной главной гидростатической нагрузке разместить необходимое из условий прочности количество колес не представляется возможным. В этом случае вместо колес применяются катки, объединенные рамой (катковые опоры) или гусеницей (гусеничные опоры). В современной практике как более надежные применяют гусеничные опоры (рис. 20.3) Помимо указанных использую траковые гусеничные опоры (трак - деталь гусеницы в ви­де пластины), позволяющие за счет уменьшения удельных; нагрузок по контакту опора сооружение отказаться от металлических путей в пазах. Для маневрирования затвором с катковыми или гусеничными опорами требуются механизмы меньшей грузоподъемности, чем при других типах опор.

На величину подъемного усилия плоского глубинного затвора существенное влияние оказывает положение уплот­няющего контура. При уплотняюшем контуре,

Рис. 20.3 Плоский гусеничный литой за­твор:. 1 - катки; 2 - гусеница; 3 - колесо обратное; 4 - резиновый элемент уплотнения; 5 - буфер обратного колеса

расположенном в плоскости напорной грани (рис. 20.4,а ), вертикальные составляющие сил атмосферного давления Р а , действующие на затвор сверху и снизу, практически уравнове­шиваются. При уплотняющем контуре в плоскости низовой грани (рис. 20.4, б ) сверху действует сила давления воды в шахте, снизу - сила давле­ния воды, направление которой зависит от открытия затвора, при закрытом отверстии она действует вверх, при частично открытом - вверх или вниз в зависимости от очертания дон­ного уплотнения. Наиболее благоприятные гидравлические условия созда­ются в тех случаях, когда пе­ред затвором происходит сжа­тие потока, а за затвором - отрыв от стенок, что достигается уст­ройством перед затвором конфузорного участка (рис. 20.5, а). Сжатие струи облегчает аэра­цию зон отрыва, необходимую для борьбы с кавитационной эрозией. Отрыв потока от дна водовода за затвором обеспе­чивается устройством уступа. Отрыв потока от стенок за затвором достигается

Рис. 20.4 Положение уплотнения глу­бинного затвора:
а - с верховой стороны; б - с низовой сто­роны; 1 - уплотнение

Рис. 20.5 Варианты конструктивного оформления водовода на участке расположения затвора:
а - конфузорный участок перед затвором; б - отрыв потока от стенок за счет расши­рения водовода или устройства отражате­лей; 1 - аэрационные каналы

Рис. 20.6 Плоские затворы водосброс­ного отверстия ГЭС Мавуазен:
1 - мостовой кран; 2, 3 - гидропривод основного и аварийного затворов; 4 - аэрационная шахта; 5, 6 - основной и аварий­ный плоские затворы

также путем расширения водовода за затворам или устройством отражателей (рис. 20.5, б).

На рис. 20.6 показана затворная камера гидроузла Мавуазен (Щвейцария), расположенная на трассе туннеля. Площадь перекрываемых отверстий составляет 5,4 м 2 при напоре 200 м.