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兰考河道阻隔漂浮物拦污浮筒方案
| 将采用钢丝绳张拉的电站进水口浮式拦污排假设为理想的悬索（平面柔性结构），把水流、风和波浪等对浮式拦污排的作用简化为作用在悬索的荷载，建立数学模型，对其设计参数进行分析。结果认为导出公式的计算精度能满足工程设计需要，表达形式适合工程设计使用。%The floating trash barrier designed for the intake of hydropower station was assumed to be an ideal cate?nary system(planar flexible system)by use of steel wire tension,and the action of water flow,wind and wave onto the barrier were simplified as loads on the catenary system,based on which the mathematical model was set up and the design parameters were analyzed. It was concluded that the calculation results out of the derived formula can sat?isfy the accuracy requirements and the formula form is applicable for engineering design. |
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为了确保水电站机组安全运行，一般在进水口设置拦污栅。对于漂浮污物较少的河流，可设置一道拦污栅，对于漂浮污物较多的河流，考虑排污设施，并考虑设两道拦污栅或采用连通式布置。此外尚应配置有效的清污及卸污设施。目前我国许多河流的污物急剧增多，造成进水口设置的拦污栅有时也难以确保机组正常运行。为此不少在建或完建电站考虑增设一道浮式拦污排作为进水口另一拦污技术措施。 浮式拦污排可以减少进水口拦污栅的清污次数，远离进水口，可用清污船清污，导排容易、可靠。国内已有不少电站设置拦污排，如岩滩、流滩坝、飞来峡、大峡、洪江、乐滩、西津、大朝山、长洲等工程。目前浮式拦污排设计尚处于探索阶段，有关它的计算理论和方法，查遍系统内有关的规范、设计手册、国内公开文献都很少看到详细的介绍。没有设计规范可循。笔者结合工作中碰到的类似的问题进行初步探讨。 浮式拦污排布置形式一般如图1，绳索两端铰接，带有拦污排的浮筒与绳索连接，绳索受到的外力有：两铰的拉力、绳索自重、两铰的垂直支反力以及浮筒传递给绳索的作用力。为了使问题简化，便于分析，假定为平面受力体系，忽略绳索的自重（因自重影响不大，浮筒的浮力足以抵消自重的影响），沿水平面作用有两组不同的均布荷载。这主要考虑河面流态分布的影响，且参考某些工程污物实际堆积的情况而假设。 2.1 绳索弛度和拉力分析 设将一绳索置于两铰A、B点，假设其承受两组不同的均布荷载q1和q2，该绳索因外力的作用挠曲成ACB曲线，其中点A与点B之间的水平距离L称为跨度，绳索上的某点至A、B两点连线的距离f称为弛度。现以点A为坐标原点，水平线（坝轴线）与铅垂线（水流逆向）分别为x轴和y轴，A、B两点的高度差用h来表示，b为跨度内的绳索倾斜角，T为绳索的拉力，H 和V分别表示拉力T的水平分力和垂直分力，a表示曲线上任一点的切线与x轴的夹角。 由于作用了两组不同的均布荷载，因而绳索曲线由两部分组成，AC段曲线：y1=f1（x），CB段曲线：y2=f2（x）。 取AC段分析。根据平面力系力的平衡条件，绳索上各点的水平分力相同。在x轴上任取微段dx（AC段：0≤x≤L1），相应的长度为dL，由给出的假设条件可知，dL微段作用的荷载为q1dx。在点x和x+dx的垂直分力的增量为dV=dH tga，因曲线上任一截面有V=Htga，故dV应等于dL的荷载，则 对（1）式两次积分后得曲线方程（AC段）y1， 其中C1、C2为积分常数，由边界条件确定。 用相同的分析方法可求得CB段的曲线方程y2， 其中C3、C4为积分常数，由边界条件及其他条件确定。 取绳索AC段曲线来分析，它在TA、Q1（即，Q1= q1L1）和TC3个力作用下处于平衡。假定绳索充分柔性，因此，TA沿A点的切线方向，TC沿C点的切线方向，同样取CB段曲线来分析（见图4），T′c沿C点的切线方向，由于TC和T′c为同一截面上的一对作用力与反作用力，因而有αTc=αT′c，即在点c有yAC′=yCB′。 分别对（2）、（3）式求导得： 这里的C1、C2、C3和C4分别是图2（q1≠0，q2=0）工况的曲线方程系数。 （q1≠0，q2=0）的计算工况与实际工程中的拦污情况比较接近。这里主要以该计算工况来分析绳索的弛度、拉力和绳索长度。 当L1>>L-L1时，绳索曲线上的点到AB直线的距离的点在曲线方程 现以fx表示x点曲线的弛度，则 所以fx有值，即绳索弛度f为 |
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