Проектирование лесосплава



Сезонная лесопропускная способность первого участка:

N_сез1=28072.7*37=1 038 689.9 м³

N_сез2=19874.7*52=1 033 484.4 м³

Расчётные данные заносятся в табл. 3.2.

3.2 Организация работ на сброске и проплаве лесоматериалов

Возможное число дней для сброски “Т_сб” лесоматериалов из штабелей в воду на складах опреде-ляется из разрабатываемого графика лесосплава как разность между датой прохождения “хвоста”

сплава в створе склада и датой начала сброски лесоматериалов в воду. Пуск лесоматериалов в молевой лесосплав с первого склада можно начинать только после отправки последнего плота береговой сплотки. Во избегании обсушки лесоматериалов в притоке следует производить в первые дни сплава в минимальные сроки укладываясь в лимитированные дни, установленные зада-нием (п.1.7 задания). Пуск лесоматериалов в молевой лесосплав со склада №2 следует начинать в первую очередь так как продолжительность стояния сплавных горизонтов в верховьях рек как правило наименьшая.

В то же время, не допускается превышение расчётной лесопропускной способности реки по участкам. С учётом изложенных обстоятельств суточный объём сброски лесоматериалов (интенсивность пуска лесоматериалов в сплав), определяется по формуле /2, стр.28/:

(3.7)

где W_ск-объём сброски лесоматериалов на участке;

Т_сб-возможное число дней сброски. Принимается из графика сплава.

Интенсивность сброски на складе №1 (на первом участке)

На складе №2 (на втором участке)

Интенсивность пуска плотов со склада №1 (на первом участке)

Одновременно строится и график лесосплава (рис.3.2), последовательность и методика разработки его излагается в разделе 3.3. Расчёт потребности механизмов и рабочих на сброски лесоматериалов целесообразно изложить по форме табл. 3.3.

Таблица 3.3 - Расчёт потребности механизмов и рабочих на сброску лесоматериалов

Характеристика	Значение характеристик для склада
	№1	№2
Суточный объём лесоматериалов, Wсут., м3/с Тип и марка механизма для сброски леса на воду Сменная производительность механизма Псм, м3/смену Количество принятых смен nсм, сутки Количество механизмов “m”, необходимое для сброски лесо-материалов: на складе №1 на складе №2 Число рабочих обслуживающих механизм Ежедневная потребность рабочих m*nсм	9000 ТСА 900 2 5 - 1 1	4400 ЛТ-84 900 2 - 2 1 1

В организации первоначального лесосплава предусматривается дистанционно патрульный метод как наиболее прогрессивный. Тип патрульного судна принимается КС- 100А, с технической характеристикой:

-скорость хода порожнем-22 км/ч;

-норма времени (N_в) в машино-часах для обслуживания 1 км дистанции лесосплава, в зависимости от устроенности реки /2, стр.30/.

Для группы устроенности I (В)-N_в=0.17 ч/км;

Для группы устроенности II (Б)-N_в=0.28 ч/км;

Для группы устроенности III (А)-N_в=0.49 ч/км.

Длина дистанции обеспечения без заторного движения лесоматериалов определяется по формуле /2, стр.30/:

(3.8)

где Т_см-продолжительность рабочей смены в часах, Т_см=7 часов;

N_в-но?ма времени в машино-часах для обслуживания 1 км дистанции.

Расчёт ведём с первого участка, начиная от устья реки.

(группа устроенности уч. №1, по заданию вторая, то есть II (Б), N_в=0.28 ч/км);



; ; ;

Время обслуживания отрезка дистанции 75 км: 75*0.28=21 час.

Второй участок группа II (Б), N_в=0.28 ч/км

Принимаем:

L_д1=21 км; L_д2=21 км; L_д3=21 км; L_д4=22км.

В состав патрульной бригады на катере КС-100А, входят всего 10 человек, в том числе:

старшина-моторист-1

лебёдчик-1

оглавщик IV разряда-5

оглавщик V разряда-3

При двухсменной работе (14 часов) численность рабочих на проплаве древесины на одной дис-танции 10*2=20 часов.

На ? дистанций-140 человек в сутки. Суточная численность рабочих на проплаве, указывается в графике сплава.

Расчёт ежедневной потребности рабочих на перепуск лесоматериалов через передерживающую запань. Объём лесоматериалов (W_з) и передерживающей запани исчисляется по графику сплава. К дню завершения плотового лесосплава (21 мая), объём лесоматериалов в передерживающей запани определится:

W_з= 4.4*14+45=106.6 тыс.м³

где 4.4 -суточный объём лесоматериалов со склада №2, тыс. м³;

14 -дней закрытия запани, в связи с плотовым сплавом на участке 1;

45-объём лесоматериалов поступающий в запань из притока, тыс. м³ (по заданию).

Из передерживающей запани лесоматериалы целесообразно выпустить в проплав в максимально короткие сроки, но не превышая суточную лесопропускную способность участка №1 (28.0 тыс. м³). Предусматриваем по графику лесосплава начать выпуск лесоматериалов из запани 22 мая и завершить за 8 суток трёхсменной работы, то есть к 30 мая. После этого запань снимается и лесоматериалы со склада № 2 идут свободно по первому участку к месту назначения, то есть к устью реки. Таким образом в запани, с учётом восьми суток, сосредоточится лесоматериалов106.6+8*4.2=140.2 тыс. м³. Суточный выпуск из запани составит 140.2/8 =17.5 тыс. м³.Принима-ем 17 тыс. м³ в сутки, с учётом гарантированного обеспечения сплава. Тогда по первому участку, с учётом ежедневной сброски со склада №1 расположенного ниже запани-9000 м³ в сутки имеем-17+9.0=26 тыс.м³ < лесопропускной способности участка 1. Таким образом, численность рабочих на перепуск лесоматериалов через передерживающую запань определится. При суточном выпуске 17000 м³ и норме 420 м³ на человека в смену, потребуется 17000/420=39 человек в сутки. При трёхсменной работе 13 человек в смену. Суточная потребность рабочих в запани - человек указывается в графике лесосплава с 22 мая по 29 мая включительно.

3.3 Разработка совмещённого графика лесосплава

Вычерчиваются координатные оси. Левее оси ординат откладывают графу дата сплава, ежедневная потребность рабочих на сброске, проплаве, запани (без учёта плотового сплава). Ниже оси абсцисс схема реки, места расположения складов, впадения притоков, их загрузка, интенсивность сброски лесоматериалов. Далее наносят линии Т_в-возможная продолжительность лесосплава по участкам реки (из задания 1.4) и “Т_р” расчётная продолжительность лесосплава (по расчёту).

На участке №1 откладывается ордината вывода плотов (15 суток из гидрографа створа №1).

Проводятся линии движения “головы” и “хвоста” лесосплава на втором и первом участках. Продолжительность проплава “головы” и “хвоста” лесосплава определяют путём деления длины участка на скорость их движения (V_г, V_х). Окончание лесосплава на втором участке не должно быть позже расчётной продолжительности молевого лесосплава на первом участке.

По данным (п.1.6) задания на график наносят вертикальную линию продолжительности выпуска из притока. Двойной вертикальной линией наносят сроки задержки леса в запани и выпуска из неё. График лесосплава (рис.3.2) в пояснительной записке следует выполнять на миллимитровой бумаге (желательно формата 297*420 мм).



4. Расчёт поперечной запани

4.1 Определение длины пыжа

Исходные гидравлические характеристики расчётного створа реки даны в первом разделе расчётной записки. Для расчёта длины пыжа используются гидравлические характеристики для года средней водности (50% обеспеченности). По графику лесосплава выясняют декаду месяца, в течение которой лесоматериалы поступают в запань по формуле (1.20):

Q_д=Q_рс*к_дек,

где Q_рс-средний расход воды заданного процента обеспеченности в расчётном створе.

, (4.1)

где Q_p%-среднегодовой расход воды года заданной обеспеченности в створе водомерного поста (табл.1.1);

F_рс,F-соответственно площади водосбора реки в створах расчётном и водомерном поста (принимаются по графику нарастания площади водосбора, рис. 1.1);

к_дек-модульный коэффициент декадного стока по данным водомерного поста /п.2.2 задания/.

По расходам Q_дек и рис. 1.4. определяют соответствующие им скорость течения V, среднюю глубину h, ширину реки в створе запани в_з. После этого методом последовательных приближений определяют длину лесохранилища для лет 50% и 90% обеспеченности по водности. Если получится, что длина пыжа будет больше расстояния от устья притока до запани, то следует изменить технологический процесс лесосплава. Или перенести место расположения запани, изменить интенсивность сброски лесоматериалов или др. Методом последовательных приближений находим длину пыжа.

Длина бревенного пыжа в лесохранилище L_п, образованного поперечной запанью определяется по формуле /3, стр.98/:

, (4.2)

где W_ср-расчётный объём лесоматериалов в запани, м³;

_от-относительная плотность древесины, _от=0.7;

-полнодревесность пыжа, равная отношению объёма брёвен в пыже к его геометрическому объёму, =0.3;

Таблица 4.1 - Средние гидравлические характеристики реки в створе запани (6 мая-начало заполнения запани, по гидрографу створа запани (рис.1.7) Q_50%=126 м³/с, Q_90%=110 м³/с

Процент обеспеченности стока, Р%	Значение гидравлических характеристик
	Расход Q, м/с (по гидрографу, рис. 1.7)	Отметка уровня воды Z, м (рис. 1.4)	Скорость течения V, м/с (по рис. 1.4)	Ширина реки В, м (по рис.1.4)	Средняя глубина реки hр, м (по рис.1.4)
50 90	128 115	41.2 41.0	0.82 0.78	65 64	2.4 2.2

где в_з-средняя ширина водохранилища при уровне воды в период формирования пыжа, в_з=65 м (табл. 4.1);

t_ср-средняя толщина пыжа, зависящая от средней бытовой скорости течения “V”, средней глубины реки h в зоне лесохранилища, длины пыжа L_п и от коэффициента стеснения ш шири ны реки пыжом



;

в-ширина реки.

Значение t_ср определяется по зависимости (3, стр. 98):

t_ср= t_ср⁰*ц (4.3)

где t_ср⁰-средняя толщина пыжа в зависимости от V и h, при частном значении L_п=700 м и от относительно плотности древесины с_от=0.7;

ц-поправочный коэффициент, зависящий от длины пыжа.

Таблица 4.2 - Значения ц=f(L_п) (3, стр.98)

Lп	100	300	500	700	1000	2000
ц	1.2	1.1	1.04	1.0	0.96	0.92

По таблице 4.1. при обеспеченности Р-50%, имеем показатели: V=0.82 м/с; h=2.4 м. По этим па-раметрам. С использованием таблицы 16 (3, стр. 98) находим значение t_ср⁰=0.88 м, при частном значении L_п=700 м. В первом приближении длина пыжа L_п¹ при Р-50% определяется:

По аналогии ведётся расчёт L_п и для обеспеченности Р-90%.

Данные расчёта заносятся в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 - Значения длины пыжа при 50% и 90% обеспеченности

Обеспеченность	tср0, м	Lп1, м	ц	tср, м	Lп, м
50 90	0.82 0.78	4703.0 4906.0	0.92 0.92	0.77 0.77	4969.7 4980.3

Значение от запани до устья притока 5 км (по заданию).

В расчёте L_п=4.9 км, что обеспечивает достаточную ёмкость молехранилища.

4.2 Выбор типа запани, расчёт сил, действующих на запань

Расчёт силы давления пыжа на запань следует вести для гидравлических характеристик реки в створе запани, соответствующим максимальному расходу воды 10% обеспеченности. По расчётным результатам расхода воды Q (формула 1.7) и данным гидравлических характеристик (рис.1.4) в створе запани, имеем основные параметры, которые приведены в табл. 4.4.

Таблица 4.4 - Гидравлические характеристики в створе запани при Р-10%

Обеспеченность Р, %	Расход воды Q, м/с	Скорость течения V, м/с	Ширина реки вз, м	Глубина реки h, м
10	351.8	1.25	78	3.9

При скорости течения V0.75 м/с принимаем лежнево-сетчатую запань. Сила давления пыжа на запань определяется по зависимости /3, стр. 100/:

(4.4)

где L_р-расчётная длина пыжа. При L_п 8*в_з. Принимаем L_р = L_п, при L_п 8*в_з, L_п =8*в_з;

в_з-средняя ширина реки в пределах расчётной длины пыжа;

_п-среднее удельное давление потока на единицу площади пыжа;

_в-среднее удельное давление ветра на единицу площади пыжа;

-коэффициент, учитывающий взаимодействие пыжа с берегами, зависящий от отношения L_р/в_з;

₁-коэффициент, учитываюший извилистость русла. В курсовой работе принимается ₁=1.

_п определяется по формуле и таблице /3, стр.100где

_п=_п¹*, (4.5)

где _п¹-удельное давление потока на пыж при частном значении потока на пыж при частном значении L_п=700 м /3, стр. 100/;

-поправочный коэффициент, зависящий от длины пыжа, имеющий значения:

Lп	100	300	500	700	1000	2000
	1.75	1.30	1.05	1.0	0.80	2.57

_в определяется по формуле:

, (4.6)

где -опытный коэффициент, зависящий от скорости ветра V_в, =0.023;

_в-плотность воздуха, _в=1.3;

V_в-скорость ветра, V_в=12 м/с.

В курсовой работе: L_п =8*в_з=8*78=624 м; _п¹=50 Па; =1.05; _п=50*1.05=52 Па;

_в=0.023*1.3*12²/2=2.15 Па; =0.38 /3, стр.98/



Сила давления пыжа на запань, Р_д:

Р_д=

4.3 Выбор крепления запани (опор и лежней)

Натяжение лежня запани определяется по зависимости /3, стр. 103/:

T=k*P_д, (4.7)

где к-коэффициент, зависящий от стрелы провеса лежня f, принимается по таблице 19 /3, стр.104/.

Рекомендуется значение f = 0.3*в_з, при этом длина лежня в пределах запани L=1.23*в_з, коэффициент к=0.57.

В курсовой работе натяжение лежня определяется:

Т=0.57*1010.711=576139 Н

Расчётное натяжение лежня определяется по зависимости /3, стр. 104/:

Т_р=3*Т (4.8)

где 3-коэффициент запаса, принимаемый для лежней

Т_р=3*576139=1728417Н

По лежнево-сетчатой запани натяжение верхней ветви лежня Т_в определяется /3, стр. 104/:



, (4.9)

где t_п-поводная толщина пыжа у запани, принимается по таблице 29, t_п=f(V,h) (3, стр. 105); t_п=2;

а-возвышение верхней ветви лежня над водой, в зависимости от конструкции плитки запани, рекомендуется а=0.35 /3, стр. 104/.

Т_в=

Натяжение нижней ветви лежня Т_н:

Т_н=Т_р-Т_в=1728417-1029695=698722Н

Для лежней принимают канаты диаметром от 30 до 60 мм.

Число канатов определяют по зависимости /3, стр. 104/:

, (4.10)

где R-разрывное усилие каната.

Расчётное натяжение в подвесках Т_{р. пд} определяют по эмпирической зависимости /3, стр. 104/:

Т_{р. пд}=0.21*Р_уд*, (4.11)

где Р_уд-удельное натяжение лежня, приходящееся на 1 м его длины в пределах речной части:



, (4.12)

где L_р.ч.=1.23*в_з=1.23*48=96м

Р_уд= на погонный метр;

-расстояние между подвесками. Принимается не менее 0.5 длины сплавляемых лесоматериалов; =4.5/2=2.25 м

тогда Т_р.пд=0.21*18004*2.25=8507 Н

Выбор канатов:

-верхняя ветвь лежня имеет расчётное натяжение

Т_р.в.=1029.7 кН

-нижняя ветвь имеет: Т_р.н.=698.7 кН

Принимается лежень: верхней ветви-канат стальной, двойной свивки, d = 35.5 мм;

-типа ТК, конструкции 6*30*(6+12+12)+1 о.с., ГОСТ 3085-69, маркировочная группа проволоки 1962мПа, масса 1000 м - 6270.0 кг;

-размерное усилие 1138 кН 1029=Т_р.в., что удовлетворяет существующим параметрам.

Нижняя ветвь-канат стальной d = 30 мм, двойной свивки, типа ТК конструкции 6*30*(6+12+12) +1 о.с., ГОСТ 3085-69, маркировочная группа по временному сопротивлению разрыву 1962 мПа. Разрывное усилие 804 кН Т_р.н.=698.7 кН, масса 1000 м - 6270 кг.

Длина лежня определяется по формуле:



L_л=1.23*в_з+100+20, (4.13)

где 100 и 20 -расстояние от уреза воды до опор и концов закрепления на анкере.

L_л=1.23*78+100+20=216 м

Длина подвесок определяется по формуле /3, стр. 105/:

, (4.14)

Количество подвесок:

,

Наплавные элементы и береговые опоры. Принимаем две береговые анкерные опоры, так как

Берег незатопляемый, в качестве опоры принимаем анкерно-стенчатую.

Высота опорной стенки (h_с) определяется по зависимости /3, стр. 114/:

=, (4.13)

где m-коэффициент запаса устойчивости, m=1.75;

Р_г-нагрузка на опору, определяется как значение натяжения лежня, Т=576139 Н;

_г-плотность грунта, кг/м³, _г=1900;

_п-коэффициент пассивного отпора грунта /3, стр. 113/:

, (4.16)

-угол внутереннего трения грунта, =40⁰,

-длина стенки (анкера), =6 м;

в_г-ширина траншеи, в_г=1.2 м

=

Диаметр стоек определяется по формуле /3, стр. 114/:

, (4.17)

где -допускаемое натяжение древесины, =102*10⁵ Н/м²

Размеры анкера. Анкер рассчитывают как балку, лежащую на двух опорах и нагруженную сосредоточенной нагрузкой Р_г.л., с расчётным пролётом .

Момент сопротивления анкера W₀ определяется:

, (4.18)

, (4.19)

где Р_г.а.-нагрузка на анкер.

Р_г.а.=1.75. Т_леж=1.75*576139=1008243 Н_;

-расчётный пролёт балки (анкера), /3, стр.114/:

где -длина анкера, =6 м;

в_п-ширина призмы, в_п=6 м;

=3 м;

;

При круглом сечении анкера, момент сопротивления W:

W=0.1*d³

При квадратном сечении анкера:



0.07=0.01*d³;

Параметры анкера при квадратном сечении:

0.07=;

Наплавные сооружения запани-плитки. Принимаются двухрядные запанные плитки размерами 4.5*6.5 м.

Количество плиток n_пл определяется:

где 80-ширина реки в створе запани;

1.23-удлинение лежня в русловой части за счёт стрелы прогиба “f”

4.5-ширина запанной плитки.

Размещено на Allbest.ru

...