Гидродинамические нагрузки, обусловленные действием ветровых волн

Гидродинамические нагрузки, обусловленные действием ветровых волн в верхнем и нижнем бьефах сооружения, зависят от параметров волнения и могут иметь довольно широкий спектр частот. Эти нагрузки воздействуют на бычки, забральные стенки и затворы, крепления откосов. Воздействия волновых нагрузок проявлялись как в виде повторных ударных нагрузок (они могут быть значительными), так и в виде периодической динамической нагрузки, которая даже при незначительном ее значении может привести к резонансным явлениям. Поэтому при воздействии волновых нагрузок требуется расчет конструкций как на динамическую, так и на усталостную прочность.

Значительные гидродинамические нагрузки воздействуют на затворы, а через них на конструкции гидросооружений. В зависимости от типа затвора эти нагрузки могут вызываться либо волнами (поверхностные затворы), либо пульсацией потока (глубинные затворы).

Измерения, выполненные в металлических патрубках дискового затвора шлюза, показали, что возникающие при открытии затвора динамические нагрузки вызывают в стенке патрубков колебания напряжений 107,5 МПа (1075 кгс/см²), что значительно превышает напряжения от статического давления напора, равные 15-15,5 МПа (150-155 кгс/см²). Частота колебаний нагрузки составляет 65 Гц при длительности действия 3 мин в момент открытия затвора, и только за одно открытке число колебаний составляет 65xЗx60=1170 циклов. Если принять интервал между отдельными шлюзованиями 1 ч, то при навигационном периоде 200 дней патрубки затвора испытывают за год 1170x24x200=56 млн. колебаний. Большие числа колебаний вообще характерны для гидросооружений. Так, при расчете здания Киевской ГЭС число колебаний нагрузки, вызванной работой гидроагрегатов в номинальном эксплуатационном режиме, составляет 200 миллиардов циклов за 100 лет.