10437
.pdf2 0 0
Введение
|
В |
у ч е б н о - м е т о д и ч е с к о м |
|
п о с о б и и |
|
п р и в о д и т с я |
м е т о д и к а |
р а с ч е т а |
|||||||||
г и д р о с т а т и ч е с к и х |
н а г р у з о к |
н а |
э л е м е н т ы |
|
д о к а , |
о п р е д е л е н и е |
р а с п о л о ж е н и я |
||||||||||
р и г е л е й н а т о р ц е в о й |
с т е н к е к о р м о в о й ч а с т и |
и о п р е д е л е н и е г р у з о п о д ъ е м н о с т и |
|||||||||||||||
д о к а н а п р и м е р е о д н о г о и з з а д а н и й . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
В |
к а ч е с т в е п р и м е р а п р и н я т а с х е м а д о к а № |
3 с п а р а м е т р а м и п о в а р и а н т у |
||||||||||||||
№ |
3 8 |
( п р и л о ж е н и е ) . |
Н а |
р и с у н к е |
1 |
и |
в |
т а б л и ц е |
1 |
п р и в е д е н ы |
|
и с х о д н ы е |
|||||
п а р а м е т р ы р а с с м а т р и в а е м о г о д о к а . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Р е ц е н з и р о в а н и е |
н а с т о я щ е г о |
у ч е б н о - м е т о д и ч е с к о г о |
п о с о б и я |
в ы п о л н е н о |
||||||||||||
д о ц е н т о м , к а н д . т е х н . н а у к Ж и з н я к о в ы м В . В . |
|
|
|
|
|
|
|
|
203 |
|
|
hcr - заглубление стенки под уровень воды, м. |
|
|
|
her = а - ^ |
(3) |
|
|
hcr = 5,5 - 0,7 = 4,8 м, |
|
|
|
рСТ = 1000 • 9,81-4,8 = 47,09 -103 Па = 47,09 кПа. |
||
|
Сила гидростатического давления на боковую стенку [2] |
||
|
РСТ = р • ё • hC• Sc r, |
(4) |
|
где |
hc - заглубление центра тяжести боковой стенки под уровень воды, м; |
||
|
|
hc =^ , |
(5) |
|
hC |
4,8 . . |
|
|
= — = 2,4 м. |
|
|
|
с |
2 |
|
|
Scr - площадь боковой стенки, находящейся под уровнем воды, м2; |
||
|
Scr = 1c - hcr , |
(6) |
|
|
Scr = 6,14 • 4,8=29,47 м2, |
|
|
|
РСТ =1000 • 9,81- 2,4 • 29,47 = 693,8 • 103 Н = 693,8 кН. |
||
|
Точка приложения этой силы находится в середине секции и на глубине |
||
|
|
2 |
|
|
|
hd=3 "hcr , |
(7) |
|
hd= -• 4,8 = 3,2 м. |
|
|
|
д |
3 |
|
|
1.2 Дно |
|
|
|
Гидростатическое давление на горизонтальное дно рабочей секции дока |
||
|
Рад = РСТ = 47,09 кПа. |
|
|
|
Сила гидростатического давления на горизонтальное дно рабочей секции |
||
|
РДН = рСТ - Sдд , |
(8) |
|
где |
SffH - площадь днища рабочей секции, м2. |
|
|
|
SAH = T • lc , |
(9) |
|
|
|
2 |
|
|
SAH = 5,5 • 6,14 = 33,77 м2, |
|
|
|
РДН = 47,09 • 33,77 = 1590,2 |
кН. |
205
3 7
hC1 =- у = 1,85 м,
С |
|
|
|
2 |
; |
|
S1234 - площадь прямоугольной стенки, м |
|
|
||||
|
S 1234 |
= С ' Л 234 , |
|
( 1 3 ) |
||
|
S 1234 = |
2,1- 3,7 = 7,77 м2, |
|
|||
|
Т?234 = 1000 - 9,81-1,85 - 7,77 = 141,0 -103 Н=141,0 кН. |
|
||||
Поскольку эпюра гидростатического давления треугольная, то сила |
р234 |
|||||
проходит через центр тяжести эпюры на глубине h d1 |
|
|||||
|
4 ) 1 =~3 'h 2 3 4 , |
|
|
( 1 4 ) |
||
|
h d1 =2 - 3,7 = 2,47 м. |
|
||||
Сила гидростатического давления на треугольную стенку 3 - 4 - 5 |
|
|||||
|
р 45 |
= Р |
' ё - h c 2 - S345 , |
( 1 5 ) |
||
где hc2 - |
заглубление центра тяжести треугольной стенки под уровень воды; |
|||||
|
h c 2 = Л 2 3 4 + 1 - (а - R ) , |
( 1 6 ) |
||||
|
h c 2 = 3,7+ |
1 - (5,5 - 4,4) = 4,07 м. |
|
|||
S345 - |
площадь треугольной стенки 3 |
- 4 - 5 ; |
|
|
|
|
|
S345 |
= 0, 5 - c - (а - R ), |
( 1 7 ) |
|||
|
S345 = 0,5 - 2,1- (5,5 - 4,4) = 1,16 м2, |
|
P345 = 1000 - 9,81-4,07-1,16 = 46,1 -103 Н = 46,1 кН. Точка приложения силы на треугольную стенку [ 2 ]
h ) 2 = h c l |
’( 1 8 ) |
|
h c2 - S 345 |
где J c - момент инерции треугольной стенки относительно оси, проходящей
через центр тяжести стенки, м4 .
J c = ~ Sr, |
( 1 9 ) |
|
С - d |
3 |
|
36 |
|
|
206
|
|
|
= 2 , 1 - 1 , 1 |
|
= 0 , 0 8 м 4 , |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
с |
|
3 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h d 2 = 4 , 0 7 + |
|
|
0 , 0 8 |
= 4 , 0 9 |
м . |
|
|
|
|
||||
|
|
|
д 2 |
|
|
|
4 , 0 7 - 1 , 1 6 |
|
|
|
|
|
|
|
||
С и л а , |
д е й с т в у ю щ а я |
н а |
б о к о в у ю |
|
|
п о в е р х н о с т ь |
п е р е х о д н о й |
с е к ц и и , |
||||||||
о п р е д е л я е т с я с у м м о й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р Б |
= |
р234 |
+ |
Р345 , |
|
|
|
|
( 2 |
0 |
) |
||
|
|
|
РБ = 1 4 1 , 0 + 4 6 , 1 = 1 8 7 , 1 к Н . |
|
|
|
|
|
||||||||
Т о ч к а |
п р и л о ж е н и я |
э т о й |
с и л ы |
о п р е д е л я е т с я |
д в у м я |
к о о р д и н а т а м и : |
||||||||||
в е р т и к а л ь н о й |
( УБ ) и г о р и з о н т а л ь н о й |
( Х Б ) , |
к о т о р ы е |
н а х о д я т с я и з |
т е о р е м ы |
|||||||||||
В а р и н ь о н а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рб • Уб = £ Р ' У , |
|
|
|
|
( 2 1 ) |
||||||||
|
|
|
Р Б - УБ = |
р234 - Ай + р ' 45 - А>2> |
|
|
( 2 |
2 |
) |
|||||||
|
|
|
УБ |
= |
Р |
4 |
• h |
+ Р |
• h |
|
|
|
( 2 |
3 |
) |
|
|
|
|
123 |
|
iJd ^ - '345 |
пд2 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РБ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
„ |
1 4 1 , 0 • 2 , 4 7 + 4 6 , 1 - 4 , 0 9 |
_ |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
УБ = -------- --------- ----------------- -------- — |
= |
2 , 8 7 |
м . |
|
|
|
|||||||
|
|
|
Б |
|
|
|
|
1 8 7 , 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рб - Хб = '£ P r X , |
|
|
|
(24) |
|||||||||
|
|
|
РБ ' ХБ = Р |
|
с |
с |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
234 -2 + Р |
45 -3 |
|
|
( 2 5 ) |
|||||||||
|
|
|
|
|
Р |
|
|
C + Р |
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
1234 |
~ |
345 |
|
|
|
|
|
|
- |
||
|
|
|
Хб = ------ |
|
|
2Р---------------------------------------------- |
|
|
|
|
|
1 ,(26) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РБ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
141,0- 2,1 + 46,1-2,1 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
ХБ =-------- |
|
|
2----------- |
|
^ |
= 0,96 м. |
|
|
|
||||
|
|
|
Б |
|
|
|
|
187,1 |
|
|
|
|
|
|
|
2.2 Дно
Сила гидростатического давления РДН на наклонное дно прямоугольной
формы (рисунок 3) определяется по формуле
12 - 1 2 |
(27) |
РД Н = Р -g - b-s l n a - , |
где b = T - ширина дна, м;
207
sin a - синус угла наклона дна к горизонту;
1 - расстояние от уровня воды до нижней кромки дна, м;
1 - расстояние от уровня воды до верхней кромки дна, м.
s i n a = |
I |
a R— = , |
(28) |
||||
|
7 ( |
а- R) |
|
+ с |
|
||
s i n a = i |
|
5 , 5 |
- 4 |
, 4 |
|
= 0 , 4 6 4 . |
|
|
|
|
|
|
= |
||
• > /( 5 ,5 - 4 , 4 ) 2 + 2 , 1 2 |
|
||||||
Расстояние от уровня воды до |
нижней кромки дна 1 и расстояние от |
||||||
уровня воды до верхней кромки дна 11 определятся по формулам |
|||||||
|
2= ^ |
a |
|
, |
|
(2 9 ) |
|
|
|
s i n a |
|
|
|
||
|
1= |
— |
|
|
, |
|
(30) |
|
|
s i n a |
|
|
|
||
, |
5,5- 0,7 |
|
|
|
|||
L = —------— = 10,34 м, |
|||||||
2 |
|
0,464 |
|
|
|
|
|
|
4,4-0,7 |
|
„ _ |
м, |
|||
1 = ---------- = 7,97 |
|||||||
1 |
|
0, 464 |
|
|
|
|
|
|
|
10,342 - 7,972 |
|||||
РН =1000 - 9,81-5,5 - 0,464 — ---------- ----- = 543,20-103Н = 543,20 кН. |
|||||||
ДН |
|
|
|
|
2 |
|
|
Точка (координата) приложения силы рдн |
|
||||||
|
|
|
2 |
13 - |
13 |
|
|
|
1д н = 3 - В 4 . |
( 3 1 ) |
|||||
|
|
|
3 |
12 |
11 |
|
|
|
|
2 |
10,343 - 7,973 |
||||
1ДН =------—2------— Т = 9,20 м. |
|||||||
ДН |
3 |
10,342 - 7,972 |
208
3 Расчет нагрузок на носовую часть
Носовая часть дока состоит из двух боковых стенок неправильной формы и одной лобовой цилиндрической поверхности ( рисунок 4 ) .
3.1 Боковые стенки
Поскольку боковая стенка описывается фигурой неправильной формы, то сила гидростатического давления, действующая на стенку, определяется приближенным способом. Для этого боковая стенка аппроксимируется системой прямоугольников.
Высота каждого прямоугольника равна
h = R - z - , |
( 3 2 ) |
n |
|
где n - количество прямоугольников, n = 5 .
, |
4 , 4 0 |
- 0 , 7 0 |
м. |
h , = — -------------- |
-— = 0 , 7 4 |
||
|
J |
5 |
|
Для каждого прямоугольника определяется сила гидростатического давления на боковую стенку и точка ее приложения
Рб = Р ё - Ь - |
, |
( 3 3 ) |
|
2 |
У3 - |
У3 |
( 3 4 ) |
h = 2 |
y p |
yL , |
|
d 3 |
y2 - |
У” |
v ' |
где Ь - ширина, прямоугольника ( снимается с рисунка 4 |
) , м; |
||
y2 , y1 - заглубление нижней |
и верхней ( соответственно) кромок |
||
рассматриваемого прямоугольника, м. |
|
|
|
Расчет выполняется в табличной форме ( таблица 2 |
) . |