Типы и конструкции сегментных затворов
Общие сведения и типы затворов.
Сегментным называется затвор, пролетное строение которого в поперечном сечении имеет вид сегмента ABCD (рис. 9.13, а) и крепится к двум (или более) опорным стойкам — ногам ВСО, вращающимся вокруг горизонтальной оси О. Сегментные затворы применяют только как основные. Поверхностные сегментные затворы перекрывают отверстия пролетом до 40 м, высота их до 14 м. Известны затворы следующих типов: одиночные (рис. 9,13,а), с клапаном (рис. 9.13,6), сдвоенные (рис. 9.13, в). Они подразделяются на подъемные и опускные (для перекрытия камер судоходных шлюзов, водосбросных сооружений мелиоративных систем с обилием мусора, плавника и т.п.). Ось вращения (шарнир) располагают выше отметки ФПУ, чаще с низовой стороны, с целью предохранения опорных ног и шарниров от повреждения ледоходом, шарниров от засорения наносами и обмерзания. Радиус R обшивки затвора принимают в пределах (1,2...1,5) Н, где Н — высота затвора; радиус увеличивают до (2...2,5) Н при повышении положения оси вращения (иногда ось располагают эксцентрично для уменьшения подъемного усилия). Отсутствие пазов позволяет делать быки более тонкими.
Пролетное строение (рис. 9.14) имеет те же основные элементы, что и у плоских затворов.
Порталы. Это рамы, образуемые ногами и ригелями (рис. 9.15). Они могут быть пространственными или плоскими, с жестким или шарнирным соединением ног с ригелями. При значительных пролетах пространственные рамы предпочтительнее. В рамах при изгибе ригелей в опорных шарнирах появляются горизонтальные силы распора. Жесткое соединение ног с ригелями дает экономию в металле затвора, однако приводит к увеличению армирования быков. Находят применение консольные порталы с нормальными ногами (применяют в тяжелона- груженных глубинных затворах) и наклонными (в поверхностных), в которых меньше изгибающие моменты, что дает экономию в металле, но увеличивается распор в опорных шарнирах. Возможны шарнирные соединения ног с пролетным строением; в них распор от порталов не передается на опоры. В затворах с переливом воды применяют нормальные ноги в виде плоских рам, покрытых со стороны, обращенной к отверстию, плоской обшивкой, защищающей конструкцию от застревания ветвей, мусора. У большепролетных поверхностных сегментных затворов порталы связаны подъемно-весовой формой; ее поясами являются нижние пояса ригелей. Ветви ног проверяют на устойчивость при сжатии с изгибом. При значительных колебаниях температуры воздуха учитывают температурный распор.
Опорные шарниры. Их подразделяют на цилиндрические, конические и шаровые. Втулки цилиндрических шарниров (диаметром до 1 м) изготавливают из бронзы или ДСП; оси из нержавеющей стали (рис. 9.16, а, б). В сильнонагруженных затворах иногда применяют роликовые подшипники, а при наклонных ногах — конические шарниры (рис. 9.16, в) с втулками из бронзы с принудительной смазкой. Недостаток конических и цилиндрических шарниров — возможность некоторого защемления опорных ног. Там, где оно недопустимо, применяют шаровые шарниры (рис. 9.16, а). Неподвижная часть опорного шарнира опирается на закладные части, заделанные в бетон сооружения; при больших нагрузках на опору устраивают ниши (пазы) в быках и устоях, а бетон усиливают заделанными в него металлическими балками (рис. 9.16,5). Затворы могут опираться на консоли (рис. 9.16, е, ж) без устройства ниши, что уменьшает толщину быков и благоприятно в гидравлическом отношении. Для восприятия опорных усилий с сохранением устойчивости быки удлиняют за шарнирами или нагрузка на бык передается предварительно напряженными анкерами.
Уплотнения сегментных затворов (рис. 9.17). Они отличаются от плоских затворов тем, что боковые уплотнения расположены по дуге окружности; донное уплотнение конструируют с учетом наклона обшивки в нижней части затвора. Силу трения в уплотнениях вычисляют так же, как и для плоских затворов, по формуле:
Сегментные затворы с верховым расположением опорного шарнира.
Их применяют для перекрытия низконапорных отверстий. При верховом расположении исключается армирование быка и сокращается его длина. Ноги портала затвора работают на растяжение, что упрощает конструкцию. В эксплуатации эти затворы достаточно надежны, хотя опорный шарнир находится под водой; можно располагать его и выше максимального уровня ВБ.
Сдвоенные сегментные затворы (см. рис. 9.13, в). Они состоят из двух частей — нижней и верхней (опирается на нижнюю часть, двигаясь независимо от нижней или двигается взаимосвязано не опираясь на нижнюю часть при открытии полотнище верхнего затвора входит внутрь нижнего).
Затворы с клапаном. Они более распространены, чем сдвоенные. Сегментный затвор с жесткой несущей частью и обтекаемым рыбовидным клапаном представлен на рисунке 9.13,6.
Применение клапанов или сдвоенных затворов увеличивает их массу на 15...20 %.
